Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi là trọng tâm tam giác , là trung điểm của và là điểm trên cạnh sao cho . Đường thẳng đi qua và song song với cắt tại . Chứng minh rằng .
Cho hình chóp có đáy là hình bình hành. Gọi là trọng tâm tam giác , là trung điểm của và là điểm trên cạnh sao cho . Đường thẳng đi qua và song song với cắt tại . Chứng minh rằng .
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Bài toán: Cho hình chóp có đáy là hình bình hành, là trọng tâm tam giác , là trung điểm , với . Đường thẳng qua song song cắt tại . Cần chứng minh .
Chọn hệ vectơ với gốc , đặt , . Khi đó , , .
Bước 1: Xác định vị trí điểm trên .
Vì nằm trên đường thẳng qua song song với nên với một số , tức . Mặt khác nên . So sánh hệ số theo : . Vậy , suy ra , tức .
Bước 2: Chứng minh .
Vì là trung điểm và là trọng tâm tam giác nên thẳng hàng và (tính chất đường trung bình: trọng tâm cách đều mỗi đỉnh một phần ba đường trung tuyến). Xét tam giác : với và với . Theo định lý Thales, .
Bước 3: Chứng minh .
- (theo giả thiết) mà (đáy là hình bình hành) nên . Vì và (do ) nên .
- (Bước 2), và (do vì nằm trên mặt phẳng khác ) nên .
Hai đường thẳng và cắt nhau tại và cùng song song với , do đó mặt phẳng .
Bước 4: Kết luận.
Vì nên mọi đường thẳng nằm trong đều song song hoặc nằm trong . Đường thẳng nằm trong và không nằm trong (vì ). Vậy .
Kiểm tra bằng vectơ: , tức là tổ hợp tuyến tính của hai vectơ chỉ phương của mặt phẳng , xác nhận .
Bài toán: Cho hình chóp có đáy là hình bình hành, là trọng tâm tam giác , là trung điểm , với . Đường thẳng qua song song cắt tại . Cần chứng minh .
Chọn hệ vectơ với gốc , đặt , . Khi đó , , .
Bước 1: Xác định vị trí điểm trên .
Vì nằm trên đường thẳng qua song song với nên với một số , tức . Mặt khác nên . So sánh hệ số theo : . Vậy , suy ra , tức .
Bước 2: Chứng minh .
Vì là trung điểm và là trọng tâm tam giác nên thẳng hàng và (tính chất đường trung bình: trọng tâm cách đều mỗi đỉnh một phần ba đường trung tuyến). Xét tam giác : với và với . Theo định lý Thales, .
Bước 3: Chứng minh .
- (theo giả thiết) mà (đáy là hình bình hành) nên . Vì và (do ) nên .
- (Bước 2), và (do vì nằm trên mặt phẳng khác ) nên .
Hai đường thẳng và cắt nhau tại và cùng song song với , do đó mặt phẳng .
Bước 4: Kết luận.
Vì nên mọi đường thẳng nằm trong đều song song hoặc nằm trong . Đường thẳng nằm trong và không nằm trong (vì ). Vậy .
Kiểm tra bằng vectơ: , tức là tổ hợp tuyến tính của hai vectơ chỉ phương của mặt phẳng , xác nhận .