Khóa hc LTĐH môn ToánThy Đặng Vit Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia trn vn khóa LTĐH môn Toán ti Moon.vn để đạt được kết qu cao nht trong k TSĐH 2015!
I. TÍCH VÔ HƯỚNG CỦA HAI VÉC TƠ TRONG KHÔNG GIAN
1) Góc gia hai véc tơ
Gi s ta có
( )
( )
; ;
=
 = =
=
AB u
u v AB AC BAC
AC v , v
i
0 180 .
o o
BAC
2) Tích vô hướng ca hai véc tơ
Gi
s
ta có
( )
. . . .cos .
=
 = =
=
AB u
AC v
Nhn xét:
+) Khi 0
. 0
0
=
 =
=
uu v
v
+) Khi
(
)
0
; 0
↑↑  =
u v u v
+) Khi
(
)
0
; 180
↑↓  =
u v u v
+) Khi
. 0
=
u v u v
Ví d 1. Cho t din đu ABCD cnh a.
a) Tính góc gia hai véc tơ
(
)
; .
AB BC
b) G
i I là trung
đ
i
m c
a AB. Tính góc gi
a hai véc t
ơ
(
)
; .
CI AC
Hướng dn gii:
a) S
d
ng công th
c tính góc gi
a hai véc t
ơ
ta
đượ
c
( )
( )
2
. . .
cos ; , 1 .
.
.
= = =
AB BC AB BC AB BC
AB BC AB BC a
AB BC
Xét
(
)
. . . .
= + = +

AB BC AB BA AC AB BA AB AC
( )
( )
0 2
2
0
. . .cos . . .cos180
. . .cos . . .cos60
2
= = =
= = =
AB BA AB BA AB BA a a a
a
AB AC AB AC AB AC a a
2 2
2
. .
2 2
 = + =
a a
AB BC a
( )
( )
( )
2
0
2
1
2
1 cos ; ; 120 .
2
= =  =
a
AB BC AB BC
a
V
y
(
)
; 120 .
=
o
AB BC
b) Ta có
( )
. .
cos ;
.
.
= =
CI AC CI AC
CI AC
CI AC
CI AC
T
di
n ABCD
đề
u c
nh a, CI là trung tuy
ế
n c
a tam giác
đề
u ABC nên
( )
( )
2
3 .
cos ; , 2 .
23
2
=  =
a CI AC
CI CI AC a
Ta có
(
)
. . . .= + = +
CI AC CI AI IC CI AI CI IC
Do
ABC
đề
u nên
. 0.
=
CI AI CI AI
01. GÓC GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNG – P1
Th
ầy Đặng Việt H
ùng
Khóa hc LTĐH môn ToánThy Đặng Vit Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia trn vn khóa LTĐH môn Toán ti Moon.vn để đạt được kết qu cao nht trong k TSĐH 2015!
Đồng thi,
( )
2 2 2
0
3 3 3 3 3
. . .cos ; . .cos180 . 0 .
2 2 4 4 4
= = =  = =

a a a a a
CI IC CI IC CI IC CI AC
Thay vào (2) ta
đượ
c
( )
( )
( )
2
0
2
33
4
2 cos ; ; 150 .
2
3
2
= =  =
a
CI AC CI AC
a
V
y
(
)
0
; 150 .
=
CI AC
Ví d 2. Cho hình chóp S.ABCSA, SB, SC đôi mt vuông góc và SA = SB = SC = a. Gi M là trung đim ca
AB.
a) Biu din các véc tơ
SM
BC
theo các véc tơ
; ; .
SA SB SC
b) Tính góc
(
)
; .
SM BC
Hướng dn gii:
a)
S
d
ng quy t
c trung tuy
ế
n và quy t
c tr
hai véc t
ơ
ta
đượ
c
( )
1
22
= +
+ =
= +
=
SM SA SB
SA SB SM
BC BS SC BC SC SB
b)
( )
( )
. .
cos ; , 1 .
.
.
= =
SM BC SM BC
SM BC SM BC
SM BC
SA, SB, SC
đ
ôi m
t vuông góc nên
. 0
. 0
. 0
=
=
=
SA SB
SA SC
SB SC
Tam giác SABSBC vuông t
i S nên theo
đị
nh lý Pitago ta
đượ
c 2
2
1 2
2 2
=
= = = =
BC a
AB BC a a
SM AB
Theo câu a,
( ) ( )
2
2
0
0 0
1 1 1
. . . . . .
2 2 2 2
= + = + = =
a
SM BC SA SB SC SB SA SC SA SB SB SC SB SB SB
Thay vào (1) ta
đượ
c
( )
( )
2
0
. 1
2
cos ; ; 120 .
. 2
2. 2
2
= = =  =
a
SM BC
SM BC SM BC
SM BC aa
II. GÓC GIỮA HAI ĐƯỜNG THẲNG
1) Khái ni
m véc t
ơ
ch
ph
ươ
ng c
a
đườ
ng th
ng
M
t véc t
ơ
u 0
mà có ph
ươ
ng song song ho
c trùng v
i d
đượ
c g
i là véc t
ơ
ch
ph
ươ
ng c
a
đườ
ng th
ng d.
2) Góc gi
a hai
đườ
ng th
ng
Khái ni
m:
Góc gi
a hai
đườ
ng th
ng a và b là góc gi
a hai
đườ
ng th
ng a
; b
l
n l
ượ
t song song v
i a; b. Kí hi
u
( )
a;b .
T
đị
nh ngh
ĩ
a ta có s
ơ
đồ
( )
( )
a//a
a;b a ;b
b//b
 =
Nh
n xét:
+ Gi
s
a, b có véc t
ơ
ch
ph
ươ
ng t
ươ
ng
ng là
u; v
(
)
u; v
φ.
=
Khi đó,
( )
( )
o o
o o o
a; b φ; 0 φ90
a; b 180
φ; 90 φ180
=
= <
+ Nếu a // b hoc a b thì
( )
o
a; b 0 .
=
Khóa hc LTĐH môn ToánThy Đặng Vit Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia trn vn khóa LTĐH môn Toán ti Moon.vn để đạt được kết qu cao nht trong k TSĐH 2015!
Các xác định góc gia hai đường thng:
Phương án 1
(s dng định nghĩa) Phương án 2
To ra các đường
( )
( )
a // a
a,b a ,b
b // b
 =
- L
y m
t
đ
i
m O b
t kì thu
c a
- Qua O, d
ng
đườ
ng
// b
( )
( )
a,b a,
 =
Chú ý:
Các phương pháp tính toán góc gia hai đường thng:
N
ế
u góc thu
c tam giác vuông thì dùng các công th
c tính toán trong tam giác vuông: sin, cosin, tan, cot.
N
ế
u góc thu
c tam giác th
ườ
ng thì s
d
ng
đị
nh lý hàm s
cosin trong tam giác
ABC
:
2 2 2
2 2 2
2 cos cos .
2
+
= +  =
b c a
a b c bc A A
bc
Ví d 1. Cho hình chóp S.ABCDđáy ABCD là hình ch nht, các tam giác SAB, SAD, SAC là các tam giác
vuông ti A. Biết
= = =
3; ; 3 .
SA a AB a AD a
Tính góc gi
a các
đườ
ng th
ng sau:
a) SDBC.
b) SB CD.
c) SCBD. H
ướ
ng d
n gi
i:
a) Tính góc gi
a SD và BC
Để
xác
đị
nh góc gi
a hai
đườ
ng th
ng SD và BC ta s
d
ng
ph
ươ
ng án 2, tìm
đườ
ng th
ng song song v
i m
t trong hai
đườ
ng th
ng SD, BC và song song v
i m
t
đườ
ng còn l
i.
Ta d
nh
n th
y AD // BC.
Khi
đ
ó
( )
( )
o
SDA
SD;BC SD;AD
180 SDA
= =
Xét
SAD:
o
SA 3
tanSDA SDA 30 .
AD 3
= =  =
V
y
( )
o
SD;BC 30 .
=
b) Tính góc gi
a SB và CD
T
ươ
ng t
,
( )
( )
o
SBA
CD//AB SB;CD SB;AB
180 SBA
 = =
Xét
SAB:
o
SA
tanSBA 3 SDA 60 .
AB
= =  =
Vy
( )
o
SB;CD 60 .
=
c) Tính góc gi
a SC và BD
Gi O là tâm ca hình ch nht ABCD, I là trung đim ca SA.
Trong SAC có
( )
( )
o
IOB
OI//SC SC;BD OI;BD
180 IOB
 = =
Áp dng định lý Pitago cho tam giác vuông ABI:
2
2 2 2
a 3 a 7
IB IA AB a
2 2
= + = + =
ABCD là hình ch nht nên
2 2 2 2
a 10
BD AB AD a 9a a 10 OB OA
2
= + = + =  = =
Áp dng định lý Pitago cho tam giác vuông ABO:
2 2
2 2
a 3 a 10 a 13
IO IA AO
2 2 2
= + = + =
Khóa hc LTĐH môn ToánThy Đặng Vit Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia trn vn khóa LTĐH môn Toán ti Moon.vn để đạt được kết qu cao nht trong k TSĐH 2015!
Khi đó, theo định lý hàm s cosin cho IOB ta được:
2 2 2
2 2 2
13a 10a 7a
OI OB IB 8
4 4 4
cosIOB 2.OI.OB
a 13 a 10 130
2. .
2 2
+
+
= = =
( )
8
IOB arccos SC;BD .
130
 = =
V
y
( )
8
SC;BD arccos .
130
=
Ví d 2. Cho t din ABCD, gi M, N là trung đim ca BC, AD. Biết
= = =
2 , 3.
AB CD a MN a Tính góc gi
a
hai
đườ
ng th
ng ABCD.
Hướng dn gii:
Do AB và CD là các c
nh c
a t
di
n nên chúng chéo nhau,
để
xác
đị
nh góc gi
a hai
đườ
ng th
ng AB và CD ta t
o các
đườ
ng th
ng t
ươ
ng
ng song song v
i AB, CD và chúng c
t
nhau.
G
i P là trung
đ
i
m c
a AC, khi
đ
ó MP // AB, NP // CD
( )
( )
o
MPN
AB,CD MP,NP
180 MPN
 = =
Do MP, NP là các
đườ
ng trung bình nên ta có MP = NP = a.
Áp d
ng
đị
nh lý hàm s
cosin trong MPN ta
đượ
c
( )
2 2 2 2 2
o o
MP NP MN 2a 3a 1
cosMPN
2MP.NP 2.a.a 2
MPN 120 MP,NP 60
+
= = =
 = =
V
y
( )
o
AB,CD 60 .
=
Nhn xét:
Ngoài vi
c kh
i t
o P nh
ư
trên ta c
ũ
ng có th
l
y
đ
i
m P là
trung
đ
i
m c
a BD, cách gi
i khi
đ
ó c
ũ
ng t
ươ
ng t
.
Ví d
3. Cho hình chóp S.ABCD
đ
áy là hình thang vuông t
i AD, AD = DC = a, AB = 2a. SA vuông góc v
i
ABAD, =
2 3
3
a
SA . Tính góc c
a 2
đườ
ng th
ng
a) DCSB.
b) SDBC.
Hướng dn gii:
Khóa hc LTĐH môn ToánThy Đặng Vit Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia trn vn khóa LTĐH môn Toán ti Moon.vn để đạt được kết qu cao nht trong k TSĐH 2015!
a)
( )
( )
Do DC // AB DC,SB AB,SB
α
 = =
Tam giác SAB vuông ti A nên α là góc nhn, khi đó
o
2a 3
SA 3
3
tan
α α 30
AB 2a 3
= = =  =
Vy góc gia hai đường thng DC và SB bng 30
o
.
b) Gi I là trung đim ca AB, khi đó AI = a. T giác ADCI là hình bình hành (do AI // DC), có AI = AD = a nên là
hình thoi. Li có góc A, D vuông nên ADCI là hình vuông cnh a
DI a 2.
 =
mt khác, t giác BIDC là hình bình hành (do cp cnh DC và BI song song và bng nhau) nên BC // DI.
Khi đó,
( )
( )
SD,BC SD,DI
β
= =
.
Tam giác SAI vuông ti A nên
2
2
2 2 2 2
2a 3 7a
SI SA AI a
3 3
= + = + =
Tam giác SAD vuông t
i A nên
2
2
2 2 2 2
2a 3 7a
SD SA AD a
3 3
= + = + =
Áp d
ng
đị
nh lý hàm s
cosin trong tam giác SDI ta
đượ
c
2 2 2 2
SD DI SI 2a 3
cosSDI 2SD.DI
a 21 42
2. .a 2
3
+
= = =
Do
cosSDI 0
>
nên góc
SDI
là góc nh
n
3
β
SDI arccos .
42
 = =
BÀI TP LUYN TP:
Cho t
di
n
đề
u
ABCD
c
nh
a
, g
i
I
là trung
đ
i
m c
nh
AD
. Tính góc gi
a hai
đườ
ng th
ng
AB
CI
.
Đ/s:
( )
3
; arccos .
6
=
AB CI
Cho t
di
n ABCD. G
i M, N, P l
n l
ượ
t là trung
đ
i
m c
a BC, ADAC. Bi
ế
t
2 , 2 2, 5.
= = =AB a CD a MN a
Tính góc gi
a hai
đườ
ng th
ng ABCD.
Cho hình chóp S.ABCSA = SB = SC = AB = AC = a
2.
=BC a Tính góc gi
a
(
)
,
SC AB
, t đó suy ra góc
gia SCAB.
III. HAI ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC
Hai đường thng a, b được gi là vuông góc vi nhau nếu
( )
; 90 .
o
a b a b
=
Chú ý:
Các ph
ươ
ng pháp ch
ng minh a
b:
Chng minh
( )
o
a; b 90
=
Chng minh hai véc tơ ch phương ca hai đường thng vuông góc vi nhau,
u.v 0.
=
Chng minh hai đường thng có quan h theo định lý Pitago, trung tuyến tam giác cân, đều...
Ví d 1. Cho t din ABCD trong đó
= = = = = =
o o o
AB AC AD a, BAC 60 , BAD 60 , CAD 90 .
G
i I và J l
n l
ượ
t
là trung
đ
i
m c
a AB và CD.
a) Ch
ng minh r
ng IJ vuông góc v
i c
hai
đườ
ng AB và CD.
b) Tính
độ
dài IJ. H
ướ
ng d
n gi
i: