1. Định nghĩa khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau
Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau trong không gian Oxyz có thể được hiểu là đoạn thẳng vuông góc chung giữa chúng. Để mô tả rõ hơn, khi hai đường thẳng không cắt nhau và cũng không song song, khoảng cách giữa chúng chính là độ dài của đoạn thẳng mà hai đường thẳng này tạo ra khi nối hai điểm nằm trên mỗi đường thẳng và đoạn này phải vuông góc với cả hai đường thẳng.
Lưu ý: Đoạn vuông góc chung giữa hai đường thẳng chéo nhau là duy nhất.
2. Các phương pháp tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau
Để tính toán khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau, có một số phương pháp phổ biến mà các em học sinh có thể áp dụng. Cách tính này thường dựa vào các lý thuyết hình học không gian mà các em đã được học.
2.1. Phương pháp 1: Dựng đoạn vuông góc chung
Phương pháp này được xem là một trong những cách đơn giản nhất và thường được sử dụng để tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau. Cụ thể, bạn có thể áp dụng công thức sau:
\[
\begin{cases}
AB \perp a \\
AB \perp b \Rightarrow d(a,b) = AB \\
AB \cap a \\
AB \cap b
\end{cases}
\]
Khi hai đường thẳng a và b chéo nhau và vuông góc với nhau, ta có thể xác định một mặt phẳng chứa đường a và vuông góc với đường b. Phương pháp này có thể được thực hiện qua các bước:
- Tìm giao điểm H của đường thẳng b trong mặt phẳng chứa đường a.
- Dựng đoạn HK vuông góc với đường thẳng a tại điểm K. Đoạn thẳng HK này chính là đoạn vuông góc chung cần tìm.
Lưu ý: Khi hai đường thẳng không vuông góc nhau, việc dựng đoạn vuông góc có thể trở nên phức tạp hơn.
2.2. Phương pháp 2: Tính khoảng cách từ đường thẳng thứ nhất tới mặt phẳng song song
Khi hai đường thẳng chéo nhau và không vuông góc, bạn có thể tính khoảng cách từ đường thẳng thứ nhất tới mặt phẳng song song với nó và chứa đường thẳng thứ hai bằng cách thực hiện các bước sau:
- Chọn mặt phẳng (α) chứa đường b và song song với đường a.
- Dựng một đường thẳng d mà là hình chiếu vuông góc của đường thẳng a xuống mặt phẳng (α) bằng cách lấy một điểm M trên a và dựng đoạn MN vuông góc với mặt phẳng (α).
- Gọi H là giao điểm của d và b, từ đó dựng HK song song với MN.
Đoạn HK chính là đoạn vuông góc chung giữa hai đường thẳng. Độ dài của đoạn này chính là khoảng cách mà bạn cần tìm.
2.3. Phương pháp 3: Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng
Phương pháp này giúp bạn tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau thông qua việc xác định khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song chứa chúng. Bạn có thể áp dụng công thức:
\[
\begin{cases}
a \subset (P) \\
b \subset (Q) \Rightarrow d(a,b) = d((P),(Q)) \\
(P) // (Q)
\end{cases}
\]
Phương pháp này đặc biệt hữu ích khi việc kẻ đoạn thẳng song song với một trong hai đường thẳng gặp khó khăn.
3. Một số bài tập về khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau Oxyz
Trên đây là các phương pháp để tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau. Dưới đây là một số bài tập thực hành để các em có thể luyện tập và áp dụng những kiến thức đã học:
Bài 1:
Cho hai đường thẳng a và b trong không gian Oxyz. Tính khoảng cách giữa chúng thông qua các bước đã nêu ở trên.
Bài 2:
Cho hình chóp S.ABCD với cạnh đáy là một hình vuông có chiều dài cạnh a. Tính khoảng cách giữa đoạn thẳng SA và đoạn thẳng BC.
Bài 3:
Cho hình hộp đứng ABCD.A'B'C'D'. Tính khoảng cách giữa hai đoạn thẳng B'D và A'B.
Các bài tập này sẽ giúp bạn củng cố và nâng cao kỹ năng tính toán cũng như nắm vững kiến thức về hình học không gian.
Kết luận
Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau là một phần rất quan trọng trong môn hình học không gian. Hy vọng bài viết này sẽ giúp các em học sinh hiểu rõ hơn về các phương pháp tính toán cũng như cách áp dụng vào các bài tập cụ thể. Đừng quên luyện tập thường xuyên để nắm vững kiến thức nhé!
Xem thêm:
- Đường thẳng vuông góc với mặt phẳng
- Hai mặt phẳng vuông góc
Hãy luôn tìm hiểu và thực hành thêm để trở thành người giỏi trong lĩnh vực này!
