1. Trang Chủ
  2. Tài Liệu Học Tập
  3. Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá

Lý thuyết Đường thẳng và Mặt phẳng trong không gian - Nền tảng Toán 11

Chương trình Toán 11, phần Hình học không gian, tập trung vào việc xây dựng và hiểu rõ về đường thẳng và mặt phẳng trong không gian ba chiều.

Đây là một trong những chủ đề quan trọng, đặt nền móng cho các kiến thức hình học nâng cao hơn trong chương trình học.

Tusach.vn cung cấp tài liệu học tập đầy đủ, chi tiết và dễ hiểu, giúp bạn nắm vững kiến thức này một cách hiệu quả.

I. Khái niệm mở đầu

I. Khái niệm mở đầu

1. Mặt phẳng

- Biểu diễn một mặt phẳng: Người ta thường biểu diễn mặt phẳng bằng một hình bình hành.

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá 1

- Để kí hiệu mặt phẳng ta dùng chữ cái in hoa hoặc chữ cái Hy Lạp đặt trong dấu ngoặc ( ). Mặt phẳng (P) còn được viết là mp(P) hay (P).

2. Điểm thuộc mặt phẳng

- Điểm A thuộc mặt phẳng (P) thì ta nói A nằm trên (P) hay (P) chứa A, ta kí hiệu \(A \in (P)\)

- Điểm A không thuộc mặt phẳng (P) thì ta nói A nằm ngoài (P) hay (P) không chứa A, ta kí hiệu\(A \notin (P)\).

3. Hình biểu diễn của một hình trong không gian

* Quy tắc vẽ hình biểu diễn của một hình trong không gian

- Hình biểu diễn của đường thẳng là đường thẳng, của đoạn thẳng là đoạn thẳng.

- Hình biểu diễn của hai đường thẳng song song là 2 đường thẳng song song, của 2 đường thẳng cắt nhau là 2 đường thẳng cắt nhau.

- Hình biểu diễn giữ nguyên quan hệ liên thuộc giữa điểm và đường thẳng.

- Dùng nét liền để biểu diễn cho đường nhìn thấy và nét đứt đoạn để biểu diễn cho đường bị che khuất.

II. Các tính chất thừa nhận

1. Các tính chất

- Có một và chỉ một đường thẳng đi qua hai điểm phân biệt cho trước.

- Có một và chỉ một mặt phẳng đi qua 3 điểm không thẳng hàng.

- Tồn tại 4 điểm không cùng thuộc một mặt phẳng.

- Nếu một đường thẳng có hai điểm phân biệt thuộc một mặt phẳng thì mọi điểm của đường thẳng đều nằm trong mặt phẳng đó. Nếu mọi điểm của đường thẳng d đều thuộc mặt phẳng (P) thì ta nói d nằm trong (P) hoặc (P) chứa d. Kí hiệu \(d \subset (P)\) hoặc \((P) \supset d\).

- Nếu hai mặt phẳng phân biệt có điểm chung thì các điểm chung của hai mặt phẳng là một đường thẳng đi qua điểm chung đó. Đường thẳng đó được gọi là giao tuyến, kí hiệu \(d = (P) \cap (Q)\).

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá 2

- Trên mỗi mặt phẳng, tất cả các kết quả đã biết trong hình học phẳng đều đúng.

2. Cách xác định mặt phẳng

- Một mặt phẳng hoàn toàn được xác định khi biết nó chứa 3 điểm không thẳng hàng.

- Một mặt phẳng được hoàn toàn xác định khi biết nó đi qua một đường thẳng và một điểm không thuộc đường thẳng đó.

- Một mặt phẳng được hoàn toàn xác định nếu biết nó chứa hai đường thẳng cắt nhau.

III. Hình chóp và hình tứ diện

1. Hình chóp

- Trong mặt phẳng (P), cho đa giác lồi \({A_1}{A_2}...{A_n}\) . Lấy điểm S nằm ngoài mặt phẳng (P). Nối S với các đỉnh \({A_1},{A_2},...,{A_n}\)để được n tam giác \(S{A_1}{A_2},S{A_2}{A_3},...,S{A_n}{A_1}\). Hình gồm đa giác \({A_1}{A_2}...{A_n}\) và n tam giác \(S{A_1}{A_2},S{A_2}{A_3},...,S{A_n}{A_1}\) được gọi là hình chóp và kí hiệu là \(S.{A_1}{A_2}...{A_n}\).

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá 3

- Trong hình chóp \(S.{A_1}{A_2}...{A_n}\):

+ Điểm S được gọi là đỉnh.

+ Đa giác\({A_1}{A_2}...{A_n}\) được gọi là mặt đáy.

+ Các tam giác \(S{A_1}{A_2},S{A_2}{A_3},...,S{A_n}{A_1}\) được gọi là các mặt bên.

+ Các cạnh \(S{A_1},S{A_2},...,S{A_n}\)được gọi là cạnh bên; các cạnh\({A_1}{A_2},{A_2}{A_3}...,{A_n}{A_1}\) được gọi là các cạnh đáy.

*Chú ý: Nếu đáy của hình chóp là một tam giác, tứ giác, ngũ giác,…thì hình chóp tương ứng gọi là hình chóp tam giác, hình chóp tứ giác, hình chóp ngũ giác,…

2. Hình tứ diện

Cho 4 điểm A, B, C, D không đồng phẳng. Hình gồm 4 tam giác ABC, ABD, ACD và BCD được gọi là hình tứ diện, kí hiệu là ABCD.

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá 4

Trong đó, các điểm A, B, C, D được gọi các đỉnh của tứ diện, các đoạn thẳng AB, BC, CD, DA, BD,AC được gọi là cạnh của tứ diện; các tam giác ABC, ABD, ACD và BCD gọi là mặt của tứ diện.

Hai cạnh không có đỉnh chung được gọi là hai cạnh đối diện, đỉnh không nằm trên một mặt gọi là đỉnh đối diện với mặt đó.

Lý thuyết Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian - SGK Toán 11 Cùng khám phá 5

Lý Thuyết Đường Thẳng và Mặt Phẳng trong Không Gian - SGK Toán 11: Tổng Quan

Chương Đường thẳng và mặt phẳng trong không gian là một phần quan trọng của chương trình Hình học không gian lớp 11. Nắm vững kiến thức này là nền tảng để giải quyết các bài toán phức tạp hơn về hình học trong các lớp học tiếp theo và trong các kỳ thi quan trọng.

1. Các Khái Niệm Cơ Bản

  • Đường thẳng trong không gian: Được xác định bởi một điểm và một vectơ chỉ phương, hoặc bởi hai điểm phân biệt.
  • Mặt phẳng trong không gian: Được xác định bởi ba điểm không thẳng hàng, một điểm và một vectơ pháp tuyến, hoặc bởi hai đường thẳng cắt nhau.
  • Vectơ chỉ phương của đường thẳng: Vectơ cùng phương với đường thẳng đó.
  • Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng: Vectơ vuông góc với mọi vectơ nằm trong mặt phẳng.

2. Quan Hệ Giữa Đường Thẳng và Mặt Phẳng

Đây là phần trọng tâm của chương, bao gồm các trường hợp sau:

  • Đường thẳng song song với mặt phẳng: Vectơ chỉ phương của đường thẳng vuông góc với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng.
  • Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng: Vectơ chỉ phương của đường thẳng cùng phương với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng.
  • Đường thẳng cắt mặt phẳng: Đường thẳng không song song và không vuông góc với mặt phẳng. Giao điểm của đường thẳng và mặt phẳng có thể được tìm bằng phương pháp giải hệ phương trình.

3. Góc Giữa Đường Thẳng và Mặt Phẳng

Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng là góc giữa đường thẳng đó và hình chiếu của nó trên mặt phẳng. Công thức tính góc:

sin(θ) = |cos(v, n)|, trong đó θ là góc giữa đường thẳng và mặt phẳng, v là vectơ chỉ phương của đường thẳng, và n là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng.

4. Khoảng Cách Từ Một Điểm Đến Mặt Phẳng

Khoảng cách từ điểm M(x0, y0, z0) đến mặt phẳng (Ax + By + Cz + D = 0) được tính theo công thức:

d = |Ax0 + By0 + Cz0 + D| / √(A2 + B2 + C2)

5. Phương Pháp Giải Bài Tập

Để giải các bài tập về đường thẳng và mặt phẳng, cần:

  1. Xác định các yếu tố quan trọng: điểm, vectơ, phương trình.
  2. Sử dụng các công thức và định lý đã học.
  3. Biến đổi và giải các phương trình để tìm ra kết quả.

6. Ví Dụ Minh Họa

Ví dụ: Cho đường thẳng d: x = 1 + t, y = 2 - t, z = 3 + 2t và mặt phẳng (P): 2x - y + z - 5 = 0. Xác định vị trí tương đối giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P).

Giải: Vectơ chỉ phương của d là v = (1, -1, 2). Vectơ pháp tuyến của (P) là n = (2, -1, 1). Ta có v.n = 1*2 + (-1)*(-1) + 2*1 = 5 ≠ 0. Vậy đường thẳng d cắt mặt phẳng (P).

7. Luyện Tập và Ôn Tập

Để nắm vững kiến thức, hãy luyện tập thường xuyên với các bài tập trong SGK và các tài liệu tham khảo khác. Tusach.vn cung cấp nhiều bài tập đa dạng, kèm theo đáp án và lời giải chi tiết, giúp bạn tự tin hơn trong quá trình học tập.

8. Tài Liệu Tham Khảo Hữu Ích

  • Sách giáo khoa Toán 11
  • Sách bài tập Toán 11
  • Các trang web học Toán trực tuyến uy tín (ví dụ: tusach.vn)
  • Các video bài giảng trên YouTube

Hy vọng với những kiến thức và hướng dẫn trên, bạn sẽ học tốt môn Toán 11 và đạt kết quả cao trong các kỳ thi sắp tới. Chúc bạn thành công!

Tải sách PDF tại TuSach.vn mang đến trải nghiệm tiện lợi và nhanh chóng cho người yêu sách. Với kho sách đa dạng từ sách văn học, sách kinh tế, đến sách học ngoại ngữ, bạn có thể dễ dàng tìm và tải sách miễn phí với chất lượng cao. TuSach.vn cung cấp định dạng sách PDF rõ nét, tương thích nhiều thiết bị, giúp bạn tiếp cận tri thức mọi lúc, mọi nơi. Hãy khám phá kho sách phong phú ngay hôm nay!

VỀ TUSACH.VN