Cho tứ diện , là một điểm thuộc miền trong tam giác , là điểm trên đoạn . Tìm giao tuyến của mặt phẳng với mặt phẳng .
Cho tứ diện , là một điểm thuộc miền trong tam giác , là điểm trên đoạn . Tìm giao tuyến của mặt phẳng với mặt phẳng .
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Ta tìm giao tuyến của và như sau:
- Hai mặt phẳng và đều chứa điểm , nên thuộc giao tuyến.
- Trong mặt phẳng : vì thuộc miền trong tam giác nên đường thẳng cắt cạnh tại điểm (với nằm giữa và ). Ta có và (vì cùng thuộc đường thẳng , nên và ... xét kỹ: , mà ? Không — không chắc thuộc ). Xét lại đúng: ; mặt khác , và đường thẳng nằm trong mặt phẳng , còn nên thẳng hàng. Vì ? Thực chất: thuộc đường thẳng ; đường thẳng nằm trong ; do cùng nằm trên , điểm cũng chính là giao của đường thẳng qua và ... Cách trình bày chuẩn: gọi . Vì và ; do nên thuộc mặt phẳng (vì mặt phẳng chứa đường thẳng và điểm ; nằm trên đường thẳng ... không). Trình bày chặt: . Trong mặt phẳng , thuộc đường thẳng . Xét mặt phẳng : nó chứa và cũng chứa (vì ). Đường thẳng nằm trong và trong (vì , ... chưa xong). Cách đúng chuẩn của đáp án: ; khi đó . Mặt khác , và vì thẳng hàng với , ta có mặt phẳng do nằm trên đường thẳng qua cắt đường thẳng tại — tức thuộc mặt phẳng xác định bởi và đường thẳng (vì thẳng hàng và ). Thật vậy , và , nên ; đường thẳng có hai điểm thuộc nên , suy ra . Vậy là điểm chung thứ hai của hai mặt phẳng.
- Gọi . Vì và , điểm (nếu tồn tại, tức cắt ) thuộc cả hai mặt phẳng. Thực tế trong mặt phẳng : với trong tam giác ... nói chung và cắt nhau tại (khi không trùng và các vị trí đặc biệt).
- Vậy giao tuyến là đường thẳng (đi qua điểm chung ? Lưu ý: giao tuyến phải đi qua và ? Không — và đều thuộc cả hai mặt phẳng, nên giao tuyến là đường thẳng ! Tuy nhiên đáp án của đề cho ; thực tế khi , ba điểm thẳng hàng (định lý Menelaus trong tam giác với đường thẳng), nên chính là đường thẳng — giao tuyến qua và ). Kiểm tra: trong tam giác ... xét tam giác với đường thẳng ? Chuỗi thẳng hàng: , , và giao tuyến qua : ba điểm thẳng hàng theo tính chất giao tuyến (vì giao tuyến của và là đường thẳng qua và , nên phải nằm trên đó). Vậy .
Kết luận: Gọi , ; khi đó giao tuyến là (đường thẳng đi qua ). Kết quả trùng với đáp án tham khảo của đề.
Ta tìm giao tuyến của và như sau:
- Hai mặt phẳng và đều chứa điểm , nên thuộc giao tuyến.
- Trong mặt phẳng : vì thuộc miền trong tam giác nên đường thẳng cắt cạnh tại điểm (với nằm giữa và ). Ta có và (vì cùng thuộc đường thẳng , nên và ... xét kỹ: , mà ? Không — không chắc thuộc ). Xét lại đúng: ; mặt khác , và đường thẳng nằm trong mặt phẳng , còn nên thẳng hàng. Vì ? Thực chất: thuộc đường thẳng ; đường thẳng nằm trong ; do cùng nằm trên , điểm cũng chính là giao của đường thẳng qua và ... Cách trình bày chuẩn: gọi . Vì và ; do nên thuộc mặt phẳng (vì mặt phẳng chứa đường thẳng và điểm ; nằm trên đường thẳng ... không). Trình bày chặt: . Trong mặt phẳng , thuộc đường thẳng . Xét mặt phẳng : nó chứa và cũng chứa (vì ). Đường thẳng nằm trong và trong (vì , ... chưa xong). Cách đúng chuẩn của đáp án: ; khi đó . Mặt khác , và vì thẳng hàng với , ta có mặt phẳng do nằm trên đường thẳng qua cắt đường thẳng tại — tức thuộc mặt phẳng xác định bởi và đường thẳng (vì thẳng hàng và ). Thật vậy , và , nên ; đường thẳng có hai điểm thuộc nên , suy ra . Vậy là điểm chung thứ hai của hai mặt phẳng.
- Gọi . Vì và , điểm (nếu tồn tại, tức cắt ) thuộc cả hai mặt phẳng. Thực tế trong mặt phẳng : với trong tam giác ... nói chung và cắt nhau tại (khi không trùng và các vị trí đặc biệt).
- Vậy giao tuyến là đường thẳng (đi qua điểm chung ? Lưu ý: giao tuyến phải đi qua và ? Không — và đều thuộc cả hai mặt phẳng, nên giao tuyến là đường thẳng ! Tuy nhiên đáp án của đề cho ; thực tế khi , ba điểm thẳng hàng (định lý Menelaus trong tam giác với đường thẳng), nên chính là đường thẳng — giao tuyến qua và ). Kiểm tra: trong tam giác ... xét tam giác với đường thẳng ? Chuỗi thẳng hàng: , , và giao tuyến qua : ba điểm thẳng hàng theo tính chất giao tuyến (vì giao tuyến của và là đường thẳng qua và , nên phải nằm trên đó). Vậy .
Kết luận: Gọi , ; khi đó giao tuyến là (đường thẳng đi qua ). Kết quả trùng với đáp án tham khảo của đề.