Giải bài 10 trang 81 – SGK môn Hình học lớp 12

Giải bài toán sau đây bằng phương pháp tọa độ:

Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' cạnh bằng 1.

a) Chứng minh rằng hai mặt phẳng (AB'D') và (BC'D) song song với nhau.

b) Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng nói trên

Lời giải:

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Ta có:

\(A\left( 0;0;0 \right),\,B\left( 1;0;0 \right),\,C\left( 1;1;0 \right),\,D\left( 0;1;0 \right) \\ A'\left( 0;0;1 \right),\,B'\left( 1;0;1 \right),\,C'\left( 1;1;1 \right),D'\left( 0;1;1 \right) \)

a) Đặt \(\left( \alpha \right)=\left( AB'D' \right)\) và \(\left( \beta \right)=\left( BC'D \right)\).

Ta có \(\overrightarrow{AB'}=\left( 1;0;1 \right),\,\overrightarrow{AD'}=\left( 0;1;1 \right) \)

Suy ra mặt phẳng \((\alpha)\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow{{{n}_{\alpha }}}=\left[ \overrightarrow{AB'},\overrightarrow{AD'} \right]=\left( 1;1;-1 \right)\)

Vậy phương trình mặt phẳng \((\alpha)\) là \(x+y-z=0 \).

Tương tự, Ta có \(\overrightarrow{BC'}=\left( 0;1;1 \right),\,\overrightarrow{BD}=\left( -1;1;0 \right)\)

Suy ra mặt phẳng \((\beta)\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow{{{n}_{\beta }}}=\left[ \overrightarrow{BC'},\overrightarrow{BD} \right]=\left( -1;-1;1 \right)\)

Vậy phương trình mặt phẳng \((\beta)\) là 

\(x-1-y+z=0 \\ \Leftrightarrow x-y+z-1=0 \)

Ta có \(\dfrac{1}{1}=\dfrac{1}{1}=\dfrac{-1}{-1}\ne \dfrac{0}{-1}\)

Do đó hai mặt phẳng (AB'D') và (BC'D') song song với nhau 

b) Khoảng cách giữa hai mặt phẳng là 

\(d\left( \left( \alpha \right),\left( \beta \right) \right)=d\left( A,\left( \beta \right) \right)=\dfrac{\left| -1 \right|}{\sqrt{1+1+1}}=\dfrac{\sqrt{3}}{3}\)

Ghi nhớ: Khoảng cách từ điểm \(M\left( {{x}_{o}};{{y}_{o}};{{z}_{o}} \right)\) đến mặt phẳng \(\left( \alpha \right):Ax+By+cz+D=0\) là

                                                 \(d\left( M,\left( \alpha \right) \right)=\dfrac{\left| A{{x}_{o}}+B{{y}_{o}}+C{{z}_{o}}+D \right|}{\sqrt{{{A}^{2}}+{{B}^{2}}+{{C}^{2}}}}\)