Trang đã được tối ưu để hiển thị nhanh cho thiết bị di động. Để xem nội dung đầy đủ hơn, vui lòng click vào đây.

Câu 13 trang 222 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao

Câu hỏi: Cho hình bình hành ABCD. Qua đỉnh A, B, C, D dựng các đường thẳng a, b, c, d tương ứng song song với nhau và không thuộc mp(ABCD). Trên mỗi đường thẳng a, b, c, d lần lượt lấy các điểm . Chứng minh rằng:
a) Nếu các điểm không đồng phẳng thì đường thẳng nối trung điểm A1​C1​ và trung điểm B1​D1​ luôn đi qua một điểm cố định.
b) Bốn điểm đồng phẳng khi và chỉ khi trung điểm của A1​C1​ trùng với trung điểm B1​D1​.
c) Nếu bốn đường thẳng đôi một cắt nhau thì là một hình hộp.
Lời giải chi tiết

A) Xét phép chiếu song song lên mp(ABCD) theo phương chiếu l // a. Khi đó A1​C1​ có hình chiếu là AC nên trung điểm I của A1​C1​ có hình chiếu là trung điểm O của AC.
Tương tự, trung điểm J của B1​D1​ có hình chiếu là trung điểm O của BD.
Do đó, ba điểm I, J, O phải nằm trên một đường thẳng ∆. Đường thẳng ∆ này đi qua điểm cố định O.
b) Nếu đồng phẳng thì vì chúng là giao tuyến của với hai mặt phẳng song song .
Tương tự, ta có . Vậy tứ giác là một hình bình hành. Do đó trung điểm I của A1​C1​ trùng với trung điểm J của B1​D1​.
● Ngược lại, nếu I trùng với J thì các điểm cùng nằm trên mặt phẳng xác định bởi hai đường thẳng cắt nhau A1​C1​ và B1​D1​.
c)

Giả sử AC1​ cắt BD1​ tại K. Khi đó, ta có .
Mặt phẳng này cắt hai mặt phẳng song song theo hai giao tuyến song song AB và C1​D1​, suy ra . Mặt khác .
Vậy tứ giác là hình bình hành.
Do đó: .
Như vậy là hình bình hành và K là trung điểm của AC1​ và BD1​.
Tương tự, nếu BD1​ cắt CA1​ tại K’ thì là hình bình hành và K’ là trung điểm của BD1​ và CA1​ nên K’ ≡ K.
Tương tự, ta cũng suy ra K là trung điểm của B1​D, các mặt đều là hình bình hành và từ đó cũng là hình bình hành. Vậy là hình hộp.