Bài 3 trang 92 SGK Hình học 12

Trong hệ toạ độ \(Oxyz\), cho bốn điểm \(A(-2 ; 6 ; 3), B(1 ; 0 ; 6), C(0; 2 ; -1), D(1 ; 4 ; 0)\)

LG a

a) Viết phương trình mặt phẳng \((BCD)\). Suy ra \(ABCD\) là một tứ diện.

Phương pháp giải:

Mặt phẳng \((BCD)\) đi qua \(B\) và nhận \(\overrightarrow a  = \left[ {\overrightarrow {BC} ;\overrightarrow {BD} } \right]\) là 1 VTPT. Chứng minh ABCD là tứ diện bằng cách chứng minh \(A \notin \left( {BCD} \right)\)

Lời giải chi tiết:

Ta có: \(\overrightarrow {BC} = (-1; 2; -7)\),  \(\overrightarrow {BD}= (0; 4; -6)\)

Xét vectơ \(\overrightarrow a  = \left[ {\overrightarrow {BC} ,\overrightarrow {BD} } \right]\)    \( \Rightarrow \overrightarrow a  = (16; - 6; - 4) = 2(8; - 3; - 2)\)

Mặt phẳng \((BCD)\) đi qua \(B\) và nhận \(\overrightarrow {a'}  = (8; -3; -2)\) làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình:

\(8(x - 1) -3y - 2(z - 6) = 0\) \( \Leftrightarrow  8x - 3y - 2z + 4 = 0\)

Thay toạ độ của \(A\) vào phương trình của \((BC)\) ta có:

\(8.(-2) - 3.6 - 2.3 + 4 = -36 ≠ 0\)

Điều này chứng tỏ điểm \(A\) không thuộc mặt phẳng \((BCD)\) hay bốn điểm \(A, B, C, D\) không đồng phẳng, và \(ABCD\) là một tứ diện.

LG b

b) Tính chiều cao \(AH\) của tứ diện \(ABCD\)

Phương pháp giải:

\(AH = d\left( {A;\left( {BCD} \right)} \right)\)

Lời giải chi tiết:

Chiều cao \(AH\) của tứ diện chính là khoảng cách từ \(A\) đến mặt phẳng \((BCD)\):

\(AH = d(A,(BCD))\) = \({{\left| {8.( - 2) - 3.6 - 2.3 + 4} \right|} \over {\sqrt {{8^2} + {{( - 3)}^2} + {{( - 2)}^2}} }} = {{36} \over {\sqrt {77} }}\)

LG c

c) Viết phương trình mặt phẳng \((α)\) chứa \(AB\) và song song với \(CD\).

Phương pháp giải:

\({\overrightarrow n _{\left( \alpha  \right)}} = \left[ {\overrightarrow {AB} ;\overrightarrow {CD} } \right]\) là 1 VTPT của mặt phẳng \((\alpha)\) và \((\alpha)\) đi qua A.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \(\overrightarrow {AB}  = (3; - 6; 3)\), \(\overrightarrow {CD}  = ( 1; 2; 1)\)

Mặt phẳng \((α)\) chứa \(AB\) và \(CD\) chính là mặt phẳng đi qua \(A(-2; 6; 3)\) và nhận cặp vectơ \(\overrightarrow {AB} \), \(\overrightarrow {CD} \) làm cặp vectơ chỉ phương, có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n  = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {CD} } \right]\)

Ta có: \(\overrightarrow {AB}  = \left( {3; - 6;3} \right);\,\,\overrightarrow {CD}  = \left( {1;2;1} \right)\)

\(\Rightarrow \overrightarrow n \) = \((-12; 0; 12) = -12(1; 0; -1)\)

Vậy phương trình của \((α)\) là:

\(1(x + 2) + 0(y - 6) - 1(z - 3) = 0 \)\( \Leftrightarrow x - z + 5 = 0\)