Quan hệ vuông góc trong không gian

Đường thẳng vuông góc mặt phẳng, định lí ba đường vuông góc, góc giữa đường thẳng và mặt phẳng, góc nhị diện, khoảng cách, thể tích khối chóp, lăng trụ.

Kiến thức trọng tâmLớp 11
Mục lục (5 phần)

Quan hệ vuông góc trong không gian là kiến thức lớp 11. Trong đề thi tốt nghiệp theo định dạng từ năm 2025, chủ đề này thường có 1 câu ở phần I (nhận ra góc, khoảng cách, tính thể tích) và 1–2 câu ở phần III (tính khoảng cách, góc nhị diện hoặc thể tích, nhiều khi gắn với vật thể thực tế như mái nhà, bể nước, chậu cây), đôi khi thêm một câu đúng/sai ở phần II. Mọi bài đều quy về cùng một kĩ năng: tìm được một đường thẳng vuông góc với một mặt phẳng. Bài này hệ thống các định lí cần dùng, cách "dựng" góc và khoảng cách trên các hình quen thuộc, kèm 6 dạng bài có ví dụ từ dễ đến khó.

Kiến thức trọng tâm

Hai đường thẳng vuông góc

  • Góc giữa hai đường thẳng aa⁠, bb là góc giữa hai đường thẳng cùng đi qua một điểm, lần lượt song song (hoặc trùng) với aa⁠, bb⁠; số đo thuộc [0∘;90∘][0^\circ; 90^\circ]⁠. Muốn tính, tịnh tiến một đường cho nó cắt đường kia.
  • a⊥ba \perp b khi góc giữa chúng bằng 90∘90^\circ⁠; hai đường thẳng vuông góc có thể cắt nhau hoặc chéo nhau.

Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng

  • Điều kiện: nếu dd vuông góc với hai đường thẳng cắt nhau nằm trong (P)(P) thì d⊥(P)d \perp (P)⁠. Khi đó dd vuông góc với mọi đường thẳng nằm trong (P)(P)⁠.
  • Hình chiếu vuông góc của điểm MM trên (P)(P) là giao điểm HH của (P)(P) với đường thẳng qua MM vuông góc với (P)(P)⁠.
  • Định lí ba đường vuông góc: cho đường thẳng aa nằm trong (P)(P) và đường thẳng bb không vuông góc với (P)(P)⁠, b′b' là hình chiếu vuông góc của bb trên (P)(P)⁠. Khi đó a⊥b⇔a⊥b′a \perp b \Leftrightarrow a \perp b'⁠.

Hai mặt phẳng vuông góc

  • (P)⊥(Q)(P) \perp (Q) khi (P)(P) chứa một đường thẳng vuông góc với (Q)(Q)⁠.
  • Nếu (P)⊥(Q)(P) \perp (Q) theo giao tuyến Δ\Delta thì mọi đường thẳng nằm trong (P)(P) và vuông góc với Δ\Delta đều vuông góc với (Q)(Q) — cách hay dùng để tìm đường cao khi "mặt bên vuông góc với đáy".
  • Hai mặt phẳng cắt nhau cùng vuông góc với mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của chúng vuông góc với mặt phẳng thứ ba.

Hình lăng trụ đứng, hình chóp đều

  • Lăng trụ đứng: cạnh bên vuông góc với đáy, các mặt bên là hình chữ nhật. Lăng trụ đều: lăng trụ đứng có đáy là đa giác đều. Hình hộp chữ nhật, hình lập phương là các trường hợp riêng.
  • Hình chóp đều: đáy là đa giác đều và chân đường cao trùng với tâm của đáy (giao hai đường chéo của hình vuông; trọng tâm của tam giác đều). Các cạnh bên bằng nhau, các mặt bên là những tam giác cân bằng nhau.

Góc

Góc Cách xác định Khoảng giá trị
Giữa hai đường thẳng aa⁠, bb Góc giữa hai đường thẳng cùng đi qua một điểm, lần lượt song song với aa⁠, bb [0∘;90∘][0^\circ; 90^\circ]
Giữa đường thẳng dd và mặt phẳng (P)(P) Góc giữa dd và hình chiếu d′d' của nó trên (P)(P) (bằng 90∘90^\circ nếu d⊥(P)d \perp (P)⁠) [0∘;90∘][0^\circ; 90^\circ]
Góc nhị diện [M,Δ,N][M, \Delta, N] Lấy O∈ΔO \in \Delta⁠; kẻ Ox⊥ΔOx \perp \Delta trong nửa mặt phẳng chứa MM⁠, Oy⊥ΔOy \perp \Delta trong nửa mặt phẳng chứa NN⁠; góc phẳng nhị diện là xOy^\widehat{xOy} [0∘;180∘][0^\circ; 180^\circ]

Khoảng cách

Khoảng cách Cách tính
Từ điểm MM đến mặt phẳng (P)(P) Độ dài MHMH với HH là hình chiếu vuông góc của MM trên (P)(P)
Giữa đường thẳng aa và mặt phẳng (P)(P) song song Khoảng cách từ một điểm bất kì của aa đến (P)(P)
Giữa hai mặt phẳng song song Khoảng cách từ một điểm của mặt phẳng này đến mặt phẳng kia
Giữa hai đường thẳng chéo nhau aa⁠, bb Độ dài đoạn vuông góc chung; hoặc, nếu a∥(P)a \parallel (P) với (P)⊃b(P) \supset b⁠, bằng d(a,(P))d\left(a, (P)\right)
  • Dời điểm: nếu đường thẳng MNMN cắt (P)(P) tại II thì d(M,(P))d(N,(P))=IMIN\dfrac{d\left(M, (P)\right)}{d\left(N, (P)\right)} = \dfrac{IM}{IN}⁠; nếu MN∥(P)MN \parallel (P) thì hai khoảng cách bằng nhau.
  • Tứ diện vuông OABCOABC (⁠OAOA⁠, OBOB⁠, OCOC đôi một vuông góc): khoảng cách hh từ OO đến (ABC)(ABC) thỏa 1h2=1OA2+1OB2+1OC2\dfrac{1}{h^2} = \dfrac{1}{OA^2} + \dfrac{1}{OB^2} + \dfrac{1}{OC^2}⁠.

Thể tích

Khối Công thức (⁠SS⁠: diện tích đáy, hh⁠: chiều cao)
Khối chóp V=13S⋅h{V = \dfrac{1}{3}S\cdot h}
Khối lăng trụ V=S⋅h{V = S\cdot h}
Khối hộp chữ nhật V=abc{V = abc}
Khối chóp cụt đều (đáy SS⁠, S′S'⁠) V=h3(S+S′+SS′){V = \dfrac{h}{3}\left(S + S' + \sqrt{SS'}\right)}

Diện tích đáy hay dùng: tam giác đều cạnh aa là a234\dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} (đường cao a32\dfrac{a\sqrt{3}}{2}⁠); tam giác vuông là nửa tích hai cạnh góc vuông; hình vuông cạnh aa có đường chéo a2a\sqrt{2}⁠. Đổi đơn vị: 1 dm3=1 lıˊt=1000 cm31\,\text{dm}^3 = 1\,\text{lít} = 1000\,\text{cm}^3⁠; 1 m3=1000 dm31\,\text{m}^3 = 1000\,\text{dm}^3⁠.

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng Thường gặp ở Mức độ hay hỏi
1. Chứng minh quan hệ vuông góc Phần I, II Nhận biết, thông hiểu
2. Góc giữa hai đường thẳng, giữa đường thẳng và mặt phẳng Phần I, III Nhận biết đến vận dụng
3. Góc nhị diện Phần I, III Thông hiểu, vận dụng
4. Khoảng cách Phần I, III Thông hiểu, vận dụng
5. Thể tích khối chóp, lăng trụ Phần I, III Nhận biết đến vận dụng
6. Câu đúng/sai tổng hợp Phần II Cả ba mức

Nhiều ví dụ dưới đây dùng chung hình chóp sau: S.ABCDS.ABCD có đáy ABCDABCD là hình chữ nhật, AB=aAB = a⁠, AD=a3AD = a\sqrt{3}⁠, SA⊥(ABCD)SA \perp (ABCD) và SA=2aSA = 2a⁠. Mô hình dưới đây vẽ đúng hình chóp này (lấy a=2a = 2⁠) cùng đoạn AH⊥SBAH \perp SB⁠.

Hình học không gian xoay được

Xoay hình để thấy BC vuông góc với cả AB và SA, nên AH (nằm trong mặt SAB) vuông góc với mặt phẳng SBC

Đang chuẩn bị mô hình…

Dạng 1: Chứng minh quan hệ vuông góc

Phương pháp.

  1. Muốn chứng minh d⊥(P)d \perp (P)⁠: tìm hai đường thẳng cắt nhau trong (P)(P) cùng vuông góc với dd⁠. Nguồn quen thuộc: cạnh bên vuông góc với đáy, hai cạnh kề của hình chữ nhật, hai đường chéo của hình vuông, đường trung tuyến của tam giác cân.
  2. Muốn chứng minh a⊥ba \perp b⁠: chứng minh aa vuông góc với một mặt phẳng chứa bb⁠, hoặc dùng định lí ba đường vuông góc.
  3. Muốn chứng minh (P)⊥(Q)(P) \perp (Q)⁠: tìm trong (P)(P) một đường thẳng vuông góc với (Q)(Q)⁠.
Xem lời giải

AA′AA' vuông góc với hai đường cắt nhau ABAB⁠, ADAD của mặt đáy nên AA′⊥(ABCD)AA' \perp (ABCD)⁠; tương tự AA′⊥(A′B′C′D′)AA' \perp (A'B'C'D') (hai mặt đáy song song). Do đó AA′AA' vuông góc với mọi đường thẳng nằm trong hai mặt đáy: ABAB⁠, BDBD (thuộc (ABCD)(ABCD)⁠), B′C′B'C'⁠, A′C′A'C' (thuộc (A′B′C′D′)(A'B'C'D')⁠). Cả bốn đường đều vuông góc với AA′AA' — kể cả B′C′B'C'⁠, BDBD không cắt AA′AA'⁠.

Xem lời giải

BC⊥ABBC \perp AB (đáy là hình chữ nhật) và BC⊥SABC \perp SA (vì SA⊥(ABCD)SA \perp (ABCD)⁠). Hai đường thẳng ABAB⁠, SASA cắt nhau tại AA và nằm trong (SAB)(SAB)⁠, nên BC⊥(SAB)BC \perp (SAB)⁠.

Mặt phẳng (SBC)(SBC) chứa BCBC vuông góc với (SAB)(SAB)⁠, nên (SBC)⊥(SAB)(SBC) \perp (SAB)⁠.

Xem lời giải

Hình chóp đều nên SO⊥(ABCD)SO \perp (ABCD)⁠, suy ra SO⊥BDSO \perp BD⁠. Đáy là hình vuông nên BD⊥ACBD \perp AC⁠.

BDBD vuông góc với hai đường cắt nhau ACAC⁠, SOSO của mặt phẳng (SAC)(SAC)⁠, nên BD⊥(SAC)BD \perp (SAC)⁠. Vì SC⊂(SAC)SC \subset (SAC) nên BD⊥SCBD \perp SC⁠.

Mặt phẳng (SBD)(SBD) chứa BD⊥(SAC)BD \perp (SAC) nên (SBD)⊥(SAC)(SBD) \perp (SAC)⁠.

Dạng 2: Góc giữa hai đường thẳng, giữa đường thẳng và mặt phẳng

Phương pháp.

  1. Hai đường thẳng chéo nhau: thay một đường bằng đường song song với nó sao cho hai đường cắt nhau, rồi tính góc trong một tam giác (thường là tam giác đều, vuông, cân).
  2. Đường thẳng dd và mặt phẳng (P)(P)⁠: tìm giao điểm II của dd với (P)(P)⁠; lấy điểm M∈dM \in d và tìm hình chiếu HH của MM trên (P)(P)⁠. Góc cần tìm là MIH^\widehat{MIH}⁠, tính bằng tan⁡MIH^=MHIH\tan\widehat{MIH} = \dfrac{MH}{IH} hoặc sin⁡MIH^=MHMI\sin\widehat{MIH} = \dfrac{MH}{MI}⁠.
  3. Khi tính số đo bằng máy, đặt chế độ độ và chỉ làm tròn kết quả cuối.
Xem lời giải

a) AA′⊥(ABCD)AA' \perp (ABCD) và BD⊂(ABCD)BD \subset (ABCD) nên AA′⊥BDAA' \perp BD⁠: góc bằng 90∘90^\circ⁠.

b) DC′∥AB′DC' \parallel AB' (vì ADC′B′ADC'B' là hình chữ nhật), nên góc giữa ABAB và DC′DC' bằng góc giữa ABAB và AB′AB'⁠, tức BAB′^=45∘\widehat{BAB'} = 45^\circ (đường chéo của hình vuông ABB′A′ABB'A'⁠).

Xem lời giải

BC′∥AD′BC' \parallel AD' (vì ABC′D′ABC'D' là hình chữ nhật), nên góc giữa AB′AB' và BC′BC' bằng góc giữa AB′AB' và AD′AD'⁠.

Ba đoạn AB′AB'⁠, AD′AD'⁠, B′D′B'D' đều là đường chéo của các mặt hình vuông nên bằng nhau: tam giác AB′D′AB'D' đều. Vậy góc cần tìm bằng B′AD′^=60∘\widehat{B'AD'} = 60^\circ⁠.

Xem lời giải

SCSC cắt (ABCD)(ABCD) tại CC⁠; hình chiếu của SS trên đáy là AA⁠. Vậy ACAC là hình chiếu của SCSC và góc cần tìm là SCA^\widehat{SCA}⁠.

AC=a2+3a2=2aAC = \sqrt{a^2 + 3a^2} = 2a⁠, tan⁡SCA^=SAAC=2a2a=1\tan\widehat{SCA} = \dfrac{SA}{AC} = \dfrac{2a}{2a} = 1⁠, nên góc bằng 45∘45^\circ⁠.

Xem lời giải

SCSC cắt (SAB)(SAB) tại SS⁠. Theo Dạng 1, BC⊥(SAB)BC \perp (SAB) nên BB là hình chiếu của CC trên (SAB)(SAB)⁠; hình chiếu của SCSC là SBSB⁠. Góc cần tìm là BSC^\widehat{BSC}⁠, tam giác SBCSBC vuông tại BB⁠:

SB=SA2+AB2=a5,tan⁡BSC^=BCSB=a3a5=35.\begin{aligned} SB &= \sqrt{SA^2 + AB^2} = a\sqrt{5}, \\ \tan\widehat{BSC} &= \dfrac{BC}{SB} = \dfrac{a\sqrt{3}}{a\sqrt{5}} = \sqrt{\dfrac{3}{5}}. \end{aligned}

BSC^≈37,76∘\widehat{BSC} \approx 37{,}76^\circ⁠. Ghi phiếu: 37,8.

Dạng 3: Góc nhị diện

Phương pháp.

  1. Xác định cạnh Δ\Delta của góc nhị diện (giao tuyến của hai mặt).
  2. Chọn điểm OO trên Δ\Delta sao cho dựng được hai tia vuông góc với Δ\Delta nằm trong hai mặt. Mẹo: nếu có một đường thẳng SH⊥SH \perp mặt thứ hai, kẻ HM⊥ΔHM \perp \Delta thì SM⊥ΔSM \perp \Delta (định lí ba đường vuông góc), góc phẳng là SMH^\widehat{SMH}⁠.
  3. Tính góc trong tam giác vuông SHMSHM⁠. Góc giữa mặt bên và mặt đáy của hình chóp đều: MM là trung điểm cạnh đáy, HH là tâm đáy.
Xem lời giải

Theo Dạng 1, BC⊥(SAB)BC \perp (SAB) nên BC⊥SBBC \perp SB và BC⊥ABBC \perp AB⁠: hai tia BSBS⁠, BABA cùng vuông góc với cạnh BCBC tại BB⁠. Góc phẳng nhị diện [S,BC,A][S, BC, A] là SBA^\widehat{SBA}⁠.

tan⁡SBA^=SAAB=2\tan\widehat{SBA} = \dfrac{SA}{AB} = 2⁠, nên số đo ≈63,4∘\approx 63{,}4^\circ⁠.

Xem lời giải

Gọi MM là trung điểm BCBC⁠. Tam giác đều nên AM⊥BCAM \perp BC và OO nằm trên AMAM với OM=13AM=13⋅a32=a36OM = \dfrac{1}{3}AM = \dfrac{1}{3}\cdot\dfrac{a\sqrt{3}}{2} = \dfrac{a\sqrt{3}}{6}⁠.

SO⊥(ABC)SO \perp (ABC) và OM⊥BCOM \perp BC nên SM⊥BCSM \perp BC (định lí ba đường vuông góc). Hai tia MSMS⁠, MAMA cùng vuông góc với BCBC tại MM⁠: góc phẳng là SMO^\widehat{SMO}⁠.

tan⁡SMO^=SOOM=a2:a36=3⇒SMO^=60∘.\begin{aligned} \tan\widehat{SMO} &= \dfrac{SO}{OM} = \dfrac{a}{2} : \dfrac{a\sqrt{3}}{6} \\ &= \sqrt{3} \Rightarrow \widehat{SMO} = 60^\circ. \end{aligned}
Xem lời giải

AB⊥ADAB \perp AD (hình chữ nhật). DH⊥DH \perp mặt đất nên DH⊥ABDH \perp AB⁠; vậy AB⊥(ADH)AB \perp (ADH)⁠, suy ra AB⊥AHAB \perp AH⁠. Hai tia ADAD⁠, AHAH cùng vuông góc với cạnh ABAB tại AA⁠: góc phẳng nhị diện là DAH^\widehat{DAH}⁠.

Tam giác DAHDAH vuông tại HH⁠: sin⁡DAH^=DHAD=0,56\sin\widehat{DAH} = \dfrac{DH}{AD} = \dfrac{0{,}5}{6}⁠, nên DAH^≈4,78∘\widehat{DAH} \approx 4{,}78^\circ⁠. Ghi phiếu: 4,8.

Dạng 4: Khoảng cách

Phương pháp.

  1. Điểm đến mặt phẳng: ưu tiên tính từ chân đường cao AA — kẻ AE⊥AE \perp giao tuyến, rồi AH⊥SEAH \perp SE thì AHAH là khoảng cách. Công thức nhanh trong tam giác vuông: 1AH2=1SA2+1AE2\dfrac{1}{AH^2} = \dfrac{1}{SA^2} + \dfrac{1}{AE^2}⁠.
  2. Điểm "khó": dời về chân đường cao bằng song song hoặc theo tỉ số IMIN\dfrac{IM}{IN}⁠.
  3. Hai đường chéo nhau: tìm mặt phẳng chứa đường này và song song với đường kia, rồi đưa về khoảng cách từ điểm đến mặt phẳng.
Xem lời giải

SA⊥(ABCD)SA \perp (ABCD) nên d(S,(ABCD))=SA=2ad\left(S, (ABCD)\right) = SA = 2a⁠.

CB⊥(SAB)CB \perp (SAB) (Dạng 1) và B∈(SAB)B \in (SAB) nên BB là hình chiếu của CC⁠: d(C,(SAB))=CB=AD=a3d\left(C, (SAB)\right) = CB = AD = a\sqrt{3}⁠.

Xem lời giải

Kẻ AH⊥SBAH \perp SB (⁠H∈SBH \in SB⁠). Vì BC⊥(SAB)BC \perp (SAB) nên BC⊥AHBC \perp AH⁠. Vậy AH⊥SBAH \perp SB và AH⊥BCAH \perp BC⁠, suy ra AH⊥(SBC)AH \perp (SBC)⁠:

1AH2=1SA2+1AB2=14a2+1a2=54a2.\begin{aligned} \dfrac{1}{AH^2} &= \dfrac{1}{SA^2} + \dfrac{1}{AB^2} \\ &= \dfrac{1}{4a^2} + \dfrac{1}{a^2} = \dfrac{5}{4a^2}. \end{aligned}

Suy ra d(A,(SBC))=AH=2a55d\left(A, (SBC)\right) = AH = \dfrac{2a\sqrt{5}}{5}⁠.

Xem lời giải

AD∥BCAD \parallel BC nên AD∥(SBC)AD \parallel (SBC)⁠, mà SC⊂(SBC)SC \subset (SBC)⁠. Do đó

d(AD,SC)=d(AD,(SBC))=d(A,(SBC))=2a55.\begin{aligned} d(AD, SC) &= d\left(AD, (SBC)\right) \\ &= d\left(A, (SBC)\right) \\ &= \dfrac{2a\sqrt{5}}{5}. \end{aligned}

Đường thẳng AOAO cắt (SBC)(SBC) tại CC và OCAC=12\dfrac{OC}{AC} = \dfrac{1}{2}⁠, nên

d(O,(SBC))=12d(A,(SBC))=a55.\begin{aligned} d\left(O, (SBC)\right) &= \dfrac{1}{2}d\left(A, (SBC)\right) \\ &= \dfrac{a\sqrt{5}}{5}. \end{aligned}

Với a=2a = 2⁠: 255≈0,894\dfrac{2\sqrt{5}}{5} \approx 0{,}894⁠. Ghi phiếu: 0,89.

Dạng 5: Thể tích khối chóp, lăng trụ

Phương pháp.

  1. Xác định đáy và đường cao (đoạn vuông góc với mặt đáy). Với hình chóp có mặt bên vuông góc với đáy, đường cao nằm trong mặt bên đó.
  2. Tính diện tích đáy theo dạng hình (tam giác đều, vuông, hình chữ nhật...).
  3. Chóp: nhân 13\dfrac{1}{3}⁠; lăng trụ: không nhân 13\dfrac{1}{3}⁠. Đổi về đơn vị đề hỏi trước khi ghi đáp số.
Xem lời giải

SABC=2234=3S_{ABC} = \dfrac{2^2\sqrt{3}}{4} = \sqrt{3}⁠; V=13⋅3⋅3=3≈1,73V = \dfrac{1}{3}\cdot\sqrt{3}\cdot 3 = \sqrt{3} \approx 1{,}73⁠.

Xem lời giải

SO⊥(ABCD)SO \perp (ABCD) nên góc giữa SASA và đáy là SAO^\widehat{SAO}⁠. OA=a22OA = \dfrac{a\sqrt{2}}{2}⁠, cos⁡SAO^=OASA=12\cos\widehat{SAO} = \dfrac{OA}{SA} = \dfrac{1}{2}⁠, góc bằng 60∘60^\circ⁠.

SO=2a2−a22=a62SO = \sqrt{2a^2 - \dfrac{a^2}{2}} = \dfrac{a\sqrt{6}}{2}⁠, V=13a2⋅a62=a366V = \dfrac{1}{3}a^2\cdot\dfrac{a\sqrt{6}}{2} = \dfrac{a^3\sqrt{6}}{6}⁠.

Xem lời giải

S=602=3600 (cm2)S = 60^2 = 3600\,(\text{cm}^2)⁠, S′=402=1600 (cm2)S' = 40^2 = 1600\,(\text{cm}^2)⁠, SS′=2400 (cm2)\sqrt{SS'} = 2400\,(\text{cm}^2)⁠.

V=303(3600+1600+2400)=76 000 (cm3)=76 (dm3).\begin{aligned} V &= \dfrac{30}{3}(3600 + 1600 + 2400) \\ &= 76\,000\,(\text{cm}^3) = 76\,(\text{dm}^3). \end{aligned}

Ghi phiếu: 76 (đề hỏi đề-xi-mét khối; ghi 7600076000 là sai đơn vị và vượt 4 kí tự).

Dạng 6: Câu đúng/sai tổng hợp

Phương pháp. Bốn ý thường đi từ dễ đến khó: quan hệ vuông góc → góc → khoảng cách → thể tích. Làm lần lượt, dùng kết quả ý trước cho ý sau; với mỗi ý sai, chỉ ra con số đúng để chắc chắn.

Xem lời giải

a) Đúng. Xem Dạng 1.

b) Sai. Hình chiếu của SCSC trên đáy là AC=2aAC = 2a (đường chéo, không phải cạnh), tan⁡SCA^=1\tan\widehat{SCA} = 1 nên góc bằng 45∘45^\circ (Dạng 2).

c) Đúng. Xem Dạng 4.

d) Sai. V=13⋅SABCD⋅SA=13⋅a⋅a3⋅2a=23a33V = \dfrac{1}{3}\cdot S_{ABCD}\cdot SA = \dfrac{1}{3}\cdot a\cdot a\sqrt{3}\cdot 2a = \dfrac{2\sqrt{3}a^3}{3} (quên hệ số 13\dfrac{1}{3} sẽ ra 23a32\sqrt{3}a^3⁠).

Xem lời giải

a) Đúng. Tam giác ABCABC đều nên BC⊥AMBC \perp AM⁠; lăng trụ đứng nên BC⊥AA′BC \perp AA'⁠. Hai đường AMAM⁠, AA′AA' cắt nhau tại AA nên BC⊥(AA′M)BC \perp (AA'M)⁠.

b) Sai. Từ ý a, BC⊥A′MBC \perp A'M và BC⊥AMBC \perp AM⁠, góc phẳng nhị diện là A′MA^\widehat{A'MA}⁠. AM=a32=AA′AM = \dfrac{a\sqrt{3}}{2} = AA' nên tam giác A′AMA'AM vuông cân tại AA⁠: góc bằng 45∘45^\circ⁠.

c) Đúng. Kẻ AK⊥A′MAK \perp A'M⁠. Vì BC⊥(AA′M)BC \perp (AA'M) nên BC⊥AKBC \perp AK⁠, suy ra AK⊥(A′BC)AK \perp (A'BC)⁠:

1AK2=1AA′2+1AM2=43a2+43a2=83a2,\begin{aligned} \dfrac{1}{AK^2} &= \dfrac{1}{AA'^2} + \dfrac{1}{AM^2} \\ &= \dfrac{4}{3a^2} + \dfrac{4}{3a^2} = \dfrac{8}{3a^2}, \end{aligned}

nên AK=a38=a64AK = a\sqrt{\dfrac{3}{8}} = \dfrac{a\sqrt{6}}{4}⁠.

d) Đúng. VA′.ABC=13⋅a234⋅a32=a38V_{A'.ABC} = \dfrac{1}{3}\cdot\dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}\cdot\dfrac{a\sqrt{3}}{2} = \dfrac{a^3}{8} (bằng một phần ba thể tích khối lăng trụ 3a38\dfrac{3a^3}{8}⁠).

Bẫy và lỗi thường gặp

Mẹo làm bài

Tự luyện

  1. (Nhận biết) Cho hình chóp S.ABCS.ABC có SA⊥(ABC)SA \perp (ABC) và tam giác ABCABC vuông tại BB⁠. Góc nhị diện [S,BC,A][S, BC, A] có góc phẳng là góc nào?
Xem đáp án

BC⊥ABBC \perp AB và BC⊥SABC \perp SA nên BC⊥(SAB)BC \perp (SAB)⁠, suy ra BC⊥SBBC \perp SB⁠. Hai tia BSBS⁠, BABA cùng vuông góc với BCBC tại BB⁠: góc phẳng là SBA^\widehat{SBA}⁠.

  1. (Nhận biết) Tính thể tích khối lăng trụ đứng ABC.A′B′C′ABC.A'B'C' có đáy là tam giác đều cạnh aa và AA′=a3AA' = a\sqrt{3}⁠.
Xem đáp án

V=a234⋅a3=3a34V = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}\cdot a\sqrt{3} = \dfrac{3a^3}{4}⁠.

  1. (Nhận biết) Tính độ dài đường chéo của hình hộp chữ nhật có ba kích thước 33⁠, 44⁠, 1212⁠.
Xem đáp án

32+42+122=169=13\sqrt{3^2 + 4^2 + 12^2} = \sqrt{169} = 13⁠.

  1. (Thông hiểu) Với hình chóp S.ABCDS.ABCD chung của bài, tính khoảng cách từ DD đến mặt phẳng (SBC)(SBC)⁠.
Xem đáp án

AD∥(SBC)AD \parallel (SBC) nên d(D,(SBC))=d(A,(SBC))=2a55d\left(D, (SBC)\right) = d\left(A, (SBC)\right) = \dfrac{2a\sqrt{5}}{5}⁠.

  1. (Thông hiểu) Vẫn với hình chóp đó, góc nhị diện [S,CD,A][S, CD, A] có góc phẳng là góc nào? Tính số đo (làm tròn đến hàng phần mười của độ).
Xem đáp án

CD⊥ADCD \perp AD và CD⊥SACD \perp SA nên CD⊥(SAD)CD \perp (SAD)⁠, suy ra CD⊥SDCD \perp SD⁠. Góc phẳng là SDA^\widehat{SDA} với tan⁡SDA^=2aa3=23\tan\widehat{SDA} = \dfrac{2a}{a\sqrt{3}} = \dfrac{2}{\sqrt{3}}⁠, số đo ≈49,1∘\approx 49{,}1^\circ⁠.

  1. (Thông hiểu) Vẫn với hình chóp đó, tính số đo góc nhị diện [A,SB,C][A, SB, C]⁠.
Xem đáp án

BC⊥(SAB)BC \perp (SAB) nên (SBC)⊥(SAB)(SBC) \perp (SAB)⁠; hai mặt phẳng vuông góc theo giao tuyến SBSB⁠, góc nhị diện [A,SB,C][A, SB, C] bằng 90∘90^\circ⁠.

  1. (Vận dụng, phần III) Tính góc giữa đường chéo AC′AC' của hình lập phương ABCD.A′B′C′D′ABCD.A'B'C'D' và mặt phẳng (ABCD)(ABCD) (đơn vị độ, làm tròn đến hàng phần mười).
Xem đáp án

Hình chiếu của AC′AC' trên đáy là ACAC⁠. Với cạnh 11⁠: CC′=1CC' = 1⁠, AC=2AC = \sqrt{2}⁠, tan⁡C′AC^=12\tan\widehat{C'AC} = \dfrac{1}{\sqrt{2}}⁠, góc ≈35,3∘\approx 35{,}3^\circ⁠. Ghi phiếu: 35,3.

  1. (Vận dụng, phần III) Tứ diện OABCOABC có OAOA⁠, OBOB⁠, OCOC đôi một vuông góc, OA=1OA = 1⁠, OB=2OB = 2⁠, OC=3OC = 3⁠. Tính khoảng cách từ OO đến mặt phẳng (ABC)(ABC) (làm tròn đến hàng phần trăm).
Xem đáp án

1h2=11+14+19=4936⇒h=67≈0,857\dfrac{1}{h^2} = \dfrac{1}{1} + \dfrac{1}{4} + \dfrac{1}{9} = \dfrac{49}{36} \Rightarrow h = \dfrac{6}{7} \approx 0{,}857⁠. Làm tròn: 0,86.

  1. (Vận dụng thực tế, phần III) Một khối gỗ đặc có dạng lăng trụ đứng, đáy là tam giác vuông có hai cạnh góc vuông 30 cm30\,\text{cm} và 40 cm40\,\text{cm}⁠, chiều cao 50 cm50\,\text{cm}⁠. Gỗ có khối lượng riêng 0,6 g/cm30{,}6\,\text{g/cm}^3⁠. Tính khối lượng khối gỗ (kilôgam).
Xem đáp án

V=12⋅30⋅40⋅50=30 000 (cm3)V = \dfrac{1}{2}\cdot 30\cdot 40\cdot 50 = 30\,000\,(\text{cm}^3)⁠; khối lượng 30 000⋅0,6=18 000 (g)=18 (kg)30\,000\cdot 0{,}6 = 18\,000\,(\text{g}) = 18\,(\text{kg})⁠.

  1. (Vận dụng thực tế, phần III) Lòng một bể nước hình hộp chữ nhật có kích thước 2 m×1,5 m×1,2 m2\,\text{m} \times 1{,}5\,\text{m} \times 1{,}2\,\text{m} (chiều cao 1,2 m1{,}2\,\text{m}⁠). Nước trong bể cao bằng 80%80\% chiều cao lòng bể. Tính lượng nước trong bể (lít).
Xem đáp án

Chiều cao nước 1,2⋅0,8=0,96 (m)1{,}2\cdot 0{,}8 = 0{,}96\,(\text{m})⁠; thể tích 2⋅1,5⋅0,96=2,88 (m3)=28802\cdot 1{,}5\cdot 0{,}96 = 2{,}88\,(\text{m}^3) = 2880 lít.

Kiểm tra lại kiến thức vừa ôn

Làm 10 câu luyện tập về quan hệ vuông góc trong không gian và xem lời giải ngay sau mỗi câu.

Luyện tập ngay

Đề có câu hỏi về chủ đề này