Ưu đãi 50% Ưu đãi 50% trọn bộ khóa học Toán THPT!
Toán Lớp 11 Chương VII: Quan hệ vuông góc trong không gian 8046 lượt xem

Lý thuyết: Hai mặt phẳng vuông góc

Khái niệm góc giữa hai mặt phẳng, cách xác định góc, định nghĩa và các định lí quan trọng về hai mặt phẳng vuông góc.

I. Góc giữa hai mặt phẳng

1. Khái niệm góc giữa hai mặt phẳng

Định nghĩa: Góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó.

Kí hiệu góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ là $((P), (Q))$ hoặc $\widehat{((P), (Q))}$.

Lưu ý: $0^\circ \le ((P), (Q)) \le 90^\circ$.

Cách xác định góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau

Giả sử $(P)$ và $(Q)$ cắt nhau theo giao tuyến $\Delta$. Để xác định góc giữa $(P)$ và $(Q)$, ta làm như sau:

  1. Trong $(P)$, kẻ đường thẳng $a \perp \Delta$ tại $I$.
  2. Trong $(Q)$, kẻ đường thẳng $b \perp \Delta$ tại $I$.
  3. Góc giữa hai mặt phẳng $(P)$ và $(Q)$ chính là góc giữa hai đường thẳng $a$ và $b$: $((P), (Q)) = (a, b)$.
(P) (Q) Δ I a b α

Hình 1: Góc giữa hai mặt phẳng (P) và (Q)

II. Hai mặt phẳng vuông góc

1. Định nghĩa

Hai mặt phẳng gọi là vuông góc với nhau nếu góc giữa chúng bằng $90^\circ$.

Kí hiệu: $(P) \perp (Q)$.

Định lí 1 (Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc)

Nếu một mặt phẳng chứa một đường thẳng vuông góc với một mặt phẳng khác thì hai mặt phẳng đó vuông góc với nhau.

$a \subset (P)$ và $a \perp (Q) \Rightarrow (P) \perp (Q)$

Định lí 2 (Tính chất hai mặt phẳng vuông góc)

Nếu hai mặt phẳng vuông góc với nhau thì bất kì đường thẳng nào nằm trong mặt phẳng này và vuông góc với giao tuyến thì cũng vuông góc với mặt phẳng kia.

$(P) \perp (Q), (P) \cap (Q) = c, a \subset (P), a \perp c \Rightarrow a \perp (Q)$

Hệ quả

  • Nếu hai mặt phẳng cắt nhau và cùng vuông góc với một mặt phẳng thứ ba thì giao tuyến của chúng cũng vuông góc với mặt phẳng thứ ba đó.
  • Cho $(P) \perp (Q)$. Từ một điểm $A$ thuộc $(P)$, dựng đường thẳng $a \perp (Q)$ thì đường thẳng $a$ phải nằm trong mặt phẳng $(P)$.

Ví dụ minh họa

Bài toán: Cho hình chóp $S.ABC$ có đáy $ABC$ là tam giác vuông tại $B$, cạnh bên $SA \perp (ABC)$. Chứng minh rằng $(SAB) \perp (SBC)$.

Giải:

Ta có $SA \perp (ABC) \Rightarrow SA \perp BC$ (vì $BC \subset (ABC)$).

Mặt khác, $\Delta ABC$ vuông tại $B \Rightarrow AB \perp BC$.

Từ hai điều kiện trên, suy ra $BC \perp (SAB)$.

Lại có $BC \subset (SBC)$.

Theo Định lí 1, ta suy ra $(SBC) \perp (SAB)$. (ĐPCM)

Làm bài tập củng cố của bài này →