01Kiến thức cần nhớ
1. Góc nhị diện
Hình gồm hai nửa mặt phẳng , có chung bờ là đường thẳng gọi là góc nhị diện (cạnh , hai mặt , ). Lấy điểm thuộc và thuộc (không thuộc ), kí hiệu góc nhị diện là .
Góc phẳng nhị diện. Lấy , trong dựng , trong dựng . Góc gọi là góc phẳng của nhị diện; số đo của góc nhị diện bằng số đo góc phẳng (từ đến ) và không phụ thuộc vị trí trên .
2. Góc giữa hai mặt phẳng
Hai mặt phẳng cắt nhau theo giao tuyến tạo ra bốn góc nhị diện (hai cặp bằng nhau, bù nhau). Góc giữa hai mặt phẳng , là số đo của góc nhị diện không tù trong số đó, kí hiệu :
Phân biệt: góc nhị diện có thể tù (đến ); góc giữa hai mặt phẳng thì không.
3. Hai mặt phẳng vuông góc
Hai mặt phẳng vuông góc nếu góc giữa chúng bằng (một góc nhị diện bằng ), kí hiệu .
Khối thường gặp: hình lăng trụ đứng có cạnh bên vuông góc đáy (các mặt bên vuông góc đáy, đều là hình chữ nhật); hình hộp chữ nhật: mọi cặp mặt kề nhau vuông góc; hình lập phương: hộp chữ nhật có ba kích thước bằng nhau.
4. Diện tích hình chiếu của đa giác
Đa giác phẳng có diện tích nằm trong ; hình chiếu vuông góc của nó trên có diện tích ; là góc giữa và . Khi đó
Giải thích với tam giác có cạnh nằm trên giao tuyến : gọi (), hình chiếu của trên cho (định lí ba đường vuông góc) và nên ; cùng đáy nên . Mọi đa giác chia được thành các tam giác như vậy (và cạnh nào song song giao tuyến cũng cho kết quả tương tự).
Kéo thanh φ: góc phẳng xOy đổi theo, và diện tích tam giác chiếu (xanh) luôn bằng S·|cos φ|; φ = 90° thì hình chiếu co thành đoạn thẳng (hai mặt phẳng vuông góc), φ = 0° hoặc 180° thì bằng S.
02Tóm tắt
| Nội dung | Kết quả |
|---|---|
| Góc phẳng nhị diện | hai tia cùng gốc trên giao tuyến, mỗi tia nằm trong một mặt và vuông góc giao tuyến |
| Góc giữa hai mặt | nhị diện không tù, thuộc |
| Vuông góc | thì |
| Tính chất | trong , đường thuộc vuông góc giao tuyến thì vuông góc |
| Diện tích hình chiếu | |
| Mặt bên nghiêng đều |
03Mở rộng
Dạng: Cực trị về góc trong hình không gian
Cách làm: (1) biểu diễn hay của góc theo một biến độ dài (hoặc tỉ số) với miền xác định rõ; (2) tìm cực trị bằng nhận xét hình học (khoảng cách nhỏ nhất khi vuông góc) hoặc bất đẳng thức; (3) kiểm tra vị trí đạt cực trị có thuộc miền; (4) lưu ý góc nhọn tăng khi tăng.
Ví dụ. Tứ diện có , , tam giác vuông tại với , . Điểm chạy trên đoạn . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của góc giữa và .
Giải. Hình chiếu của trên là , nên và . lớn nhất khi nhỏ nhất, tức : và (). nhỏ nhất khi lớn nhất, tức (): (). Chân đường cao từ xuống cách một đoạn , thuộc đoạn nên giá trị lớn nhất đạt được.
