Câu hỏi: Cho hình lập phương ABCD. A'B'C'D' có cạnh bằng a.
a. Chứng minh rằng AC' vuông góc với hai mặt phẳng (A'BD) và (B'CD').
b. Cắt hình lập phương bởi mặt phẳng trung trực của AC'. Chứng minh thiết diện tạo thành là một lục giác đều. Tính diện tích thiết diện đó.
a. Chứng minh rằng AC' vuông góc với hai mặt phẳng (A'BD) và (B'CD').
b. Cắt hình lập phương bởi mặt phẳng trung trực của AC'. Chứng minh thiết diện tạo thành là một lục giác đều. Tính diện tích thiết diện đó.
Lời giải chi tiết
Cách khác:
Ta có: (do là hình vuông)
(do )
Ta có:
Lại có,
Vậy vuông góc với các mặt phẳng và .
b)
Gọi là trung điểm của .
là mặt phẳng trung trực của thì đi qua và vuông góc với .
Mà và nên .
Ta có:
Trong , qua kẻ đường thẳng và cắt lần lượt tại các điểm .
Tương tự,
với .
với .
với .
với .
Vậy thiết diện là lục giác .
Dễ thấy, là trung điểm của nên cũng là trung điểm của .
thì lần lượt là trung điểm của .
Từ đó các điểm lần lượt là trung điểm của .
là hình vuông cạnh nên
Tương tự .
Do đó, lục giác là lục giác đều.
Xét đều cạnh nên có diện tích:
Vậy .
Cách khác:
Ta có:
Ta có:
Lại có,
Vậy
b)
Gọi
Mà
Ta có:
Trong
Tương tự,
Vậy thiết diện là lục giác
Dễ thấy,
Từ đó các điểm
Tương tự
Do đó, lục giác
Xét
Vậy