LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 11·10 / 2026

SS · 0245 phút

Giao điểm, ba điểm thẳng hàng, ba đường đồng quy

Mặt phẳng phụ chứa đường

01Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1 (giao điểm và tỉ số)

Hình chóp S.ABCDS.ABCD có đáy là hình bình hành tâm OO (O=AC∩BDO = AC \cap BD). MM là trung điểm của SCSC. Tìm giao điểm II của AMAM với (SBD)(SBD) và tính SISO\dfrac{SI}{SO}, AIAM\dfrac{AI}{AM}.

SABCDOMI
I = AM ∩ SO là trọng tâm tam giác SAC: SI = 2/3 SO.

Giải. Mặt phẳng phụ: (SAC)(SAC), chứa AMAM (A∈(SAC)A \in (SAC), M∈SC⊂(SAC)M \in SC \subset (SAC)). Hai điểm chung của (SAC)(SAC) và (SBD)(SBD) là SS và OO (O∈AC⊂(SAC)O \in AC \subset (SAC), O∈BD⊂(SBD)O \in BD \subset (SBD)), nên giao tuyến là SOSO. Trong mặt phẳng (SAC)(SAC), AMAM và SOSO cắt nhau tại II. Vậy I=AM∩(SBD)I = AM \cap (SBD).

Trong tam giác SACSAC: OO là trung điểm ACAC nên SOSO là trung tuyến; MM là trung điểm SCSC nên AMAM là trung tuyến. Hai trung tuyến cắt nhau tại trọng tâm, do đó II là trọng tâm của tam giác SACSAC:

SISO=23,AIAM=23.\frac{SI}{SO} = \frac23, \qquad \frac{AI}{AM} = \frac23.

Kiểm tra bằng toạ độ với A(0;0;0)A(0;0;0), B(4;0;0)B(4;0;0), C(5;3;0)C(5;3;0), D(1;3;0)D(1;3;0), S(2;1;6)S(2;1;6): I=S+A+C3I = \dfrac{S + A + C}{3} thuộc (SBD)(SBD).

Ví dụ 2 (giao điểm với đáy)

Trong hình chóp S.ABCDS.ABCD ở ví dụ trên, lấy M∈SAM \in SA với SM=13SASM = \dfrac13 SA và N∈SBN \in SB với SN=12SBSN = \dfrac12 SB. Tìm giao điểm KK của MNMN với mặt phẳng (ABCD)(ABCD) và so sánh KAKA, KBKB.

Giải. Mặt phẳng phụ: (SAB)(SAB) chứa MNMN. Giao tuyến của (SAB)(SAB) và (ABCD)(ABCD) là ABAB. Trong (SAB)(SAB): K=MN∩ABK = MN \cap AB, và K∈(ABCD)K \in (ABCD).

Áp dụng Menelaus cho tam giác SABSAB với cát tuyến M,N,KM, N, K:

KAKB⋅NBNS⋅MSMA=1  ⇒  KAKB⋅1⋅12=1  ⇒  KA=2KB.\frac{KA}{KB}\cdot\frac{NB}{NS}\cdot\frac{MS}{MA} = 1 \;\Rightarrow\; \frac{KA}{KB}\cdot 1 \cdot \frac12 = 1 \;\Rightarrow\; KA = 2KB.

KK nằm ngoài đoạn ABAB về phía BB và BB là trung điểm của AKAK (toạ độ cho K=2B−AK = 2B - A).

Ví dụ 3 (ba điểm thẳng hàng)

Tứ diện ABCDABCD. Lấy M∈ABM \in AB, N∈ACN \in AC, P∈ADP \in AD (khác AA) sao cho MNMN cắt BCBC tại EE, NPNP cắt CDCD tại FF, MPMP cắt BDBD tại GG. Chứng minh EE, FF, GG thẳng hàng.

ABCDMNPEFG
E, F, G cùng thuộc (MNP) và (BCD), nên cùng nằm trên giao tuyến của hai mặt phẳng ấy.

Giải. Ta có E∈MN⊂(MNP)E \in MN \subset (MNP) và E∈BC⊂(BCD)E \in BC \subset (BCD). Tương tự F∈NP⊂(MNP)F \in NP \subset (MNP), F∈CD⊂(BCD)F \in CD \subset (BCD); G∈MP⊂(MNP)G \in MP \subset (MNP), G∈BD⊂(BCD)G \in BD \subset (BCD). Hai mặt phẳng (MNP)(MNP) và (BCD)(BCD) phân biệt: đường thẳng ABAB cắt (BCD)(BCD) chỉ tại BB, mà M∈ABM \in AB, M≠BM \neq B nên M∉(BCD)M \notin (BCD), trong khi M∈(MNP)M \in (MNP). Do đó EE, FF, GG cùng thuộc giao tuyến của hai mặt phẳng ấy, nên thẳng hàng. ■\blacksquare

Kiểm tra số: với AMAB=12\dfrac{AM}{AB} = \dfrac12, ANAC=13\dfrac{AN}{AC} = \dfrac13, APAD=14\dfrac{AP}{AD} = \dfrac14 và một tứ diện cụ thể, ba điểm EE, FF, GG tính được đều nằm trên một đường thẳng; Menelaus trong tam giác ABCABC cho EB=12ECEB = \dfrac12 EC.

Ví dụ 4 (ba đường đồng quy)

Tứ diện ABCDABCD. Gọi GAG_A, GBG_B là trọng tâm các tam giác BCDBCD, ACDACD. Chứng minh AGAAG_A và BGBBG_B cắt nhau tại GG với AG=3 GGAAG = 3\,GG_A; từ đó suy ra bốn đường thẳng nối đỉnh với trọng tâm mặt đối diện đồng quy.

Giải. Gọi NN là trung điểm CDCD. Trọng tâm GAG_A của tam giác BCDBCD nằm trên trung tuyến BNBN với NGA=13NBNG_A = \dfrac13 NB; tương tự GBG_B nằm trên trung tuyến ANAN của tam giác ACDACD với NGB=13NANG_B = \dfrac13 NA. Như vậy AGAAG_A và BGBBG_B cùng nằm trong mặt phẳng (ABN)(ABN) và không song song (chúng là hai đường nối đỉnh AA, BB với điểm trên cạnh đối của tam giác NABNAB), nên cắt nhau tại một điểm GG.

Trong tam giác NABNAB, do NGANB=NGBNA=13\dfrac{NG_A}{NB} = \dfrac{NG_B}{NA} = \dfrac13 nên GAGB∥ABG_AG_B \parallel AB và GAGB=13ABG_AG_B = \dfrac13 AB. Hai tam giác GGAGBGG_AG_B và GABGAB đồng dạng tỉ số 13\dfrac13, suy ra GGA=13GAGG_A = \dfrac13 GA, tức AG=3 GGAAG = 3\,GG_A.

Cũng lập luận như vậy cho cặp AGAAG_A và CGCCG_C (dùng trung điểm của BDBD) thì giao điểm cũng nằm trên AGAAG_A và cách AA một khoảng bằng 34AGA\dfrac34 AG_A. Trên đoạn AGAAG_A chỉ có một điểm như thế, đó là GG. Vậy bốn đường thẳng đồng quy tại GG, gọi là trọng tâm tứ diện, với G=A+B+C+D4G = \dfrac{A + B + C + D}{4} theo toạ độ.

Ví dụ 5 (hai tỉ số)

Với tứ diện ở ví dụ 3, nếu AMMB=1\dfrac{AM}{MB} = 1, ANNC=12\dfrac{AN}{NC} = \dfrac12, tính EBEC\dfrac{EB}{EC}.

Giải. Menelaus cho tam giác ABCABC với cát tuyến M,N,EM, N, E: MAMB⋅EBEC⋅NCNA=1\dfrac{MA}{MB}\cdot\dfrac{EB}{EC}\cdot\dfrac{NC}{NA} = 1. Thay MAMB=1\dfrac{MA}{MB} = 1, NCNA=2\dfrac{NC}{NA} = 2 được EBEC=12\dfrac{EB}{EC} = \dfrac12. (Toạ độ xác nhận: với AM=12ABAM = \dfrac12 AB, AN=13ACAN = \dfrac13 AC thì EB=12ECEB = \dfrac12 EC.)

Tiếp theoLuyện tập →