Câu 1. Hình lập phương $ABCD.A_1B_1C_1D_1$ có cạnh bằng $a$Sử dụng hệ trục tọa độ với $A(0, 0, 0)$, $AB$ theo $Ox$, $AD$ theo $Oy$, $AA_1$ theo $Oz$.$A(0,0,0), B(a,0,0), C(a,a,0), D(0,a,0), A_1(0,0,a), B_1(a,0,a), C_1(a,a,a), D_1(0,a,a)$.A. $(\overrightarrow{AB_1};\overrightarrow{C_1D})=90^\circ$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{AB_1} = (a, 0, a)< math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">C1D→=(0-a,a-a,0-a)=(-a,0,-a)< annotation encoding="LaTeX">\overrightarrow{C_1D} = (0-a, a-a, 0-a) = (-a, 0, -a)\overrightarrow{AB_1} \cdot \overrightarrow{C_1D} = a(-a) + 0(0) + a(-a) = -a^2 - a^2 = -2a^2$.Vì $\overrightarrow{AB_1} \cdot \overrightarrow{C_1D} \ne 0$, nên góc không bằng $90^\circ$.Góc bằng $180^\circ$. $\Rightarrow$ SAI.B. $\overrightarrow{A_1B}.\overrightarrow{CC_1}=-a^2.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{A_1B} = (a-0, 0-0, 0-a) = (a, 0, -a)< math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">CC1→=(a-a,a-a,a-0)=(0,0,a)< annotation encoding="LaTeX">\overrightarrow{CC_1} = (a-a, a-a, a-0) = (0, 0, a)\overrightarrow{A_1B} \cdot \overrightarrow{CC_1} = a(0) + 0(0) + (-a)(a) = -a^2$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.C. $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{A_1D_1}.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{AC} = (a, a, 0)$, $\overrightarrow{AD} = (0, a, 0)$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{AD} = a(0) + a(a) + 0(0) = a^2$.$\overrightarrow{A_1D_1} = \overrightarrow{AD} = (0, a, 0)$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{A_1D_1} = a(0) + a(a) + 0(0) = a^2$.Vì $a^2 = a^2$. $\Rightarrow$ ĐÚNG.D. $\overrightarrow{A_1D}.\overrightarrow{C_1B}=0.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{A_1D} = (0, a, -a)< math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">C1B→=(a-a,0-a,0-a)=(0,-a,-a)< annotation encoding="LaTeX">\overrightarrow{C_1B} = (a-a, 0-a, 0-a) = (0, -a, -a)\overrightarrow{A_1D} \cdot \overrightarrow{C_1B} = 0(0) + a(-a) + (-a)(-a) = -a^2 + a^2 = 0$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.Câu 2. Hình hộp chữ nhật $ABCD.A_1B_1C_1D_1$ có $AB=a, BC=2a, AA_1=3a$A(0, 0, 0), B(a, 0, 0), D(0, 2a, 0), A_1(0, 0, 3a)$. $C(a, 2a, 0), C_1(a, 2a, 3a), D_1(0, 2a, 3a)$.A. $(\overrightarrow{AB_1};\overrightarrow{C_1D})=45^\circ$ (Đúng/Sai)$B_1(a, 0, 3a)$. $\overrightarrow{AB_1} = (a, 0, 3a)$. $|\overrightarrow{AB_1}| = \sqrt{a^2 + 9a^2} = a\sqrt{10}$.$\overrightarrow{C_1D} = (0-a, 2a-2a, 0-3a) = (-a, 0, -3a)$. $|\overrightarrow{C_1D}| = \sqrt{a^2 + 9a^2} = a\sqrt{10}$.$\overrightarrow{AB_1} \cdot \overrightarrow{C_1D} = a(-a) + 0(0) + 3a(-3a) = -a^2 - 9a^2 = -10a^2$.$\cos(\overrightarrow{AB_1};\overrightarrow{C_1D}) = \frac{-10a^2}{a\sqrt{10} \cdot a\sqrt{10}} = \frac{-10a^2}{10a^2} = -1.$Góc giữa hai vectơ là $180^\circ$. Góc giữa hai đường thẳng là $0^\circ$ (nếu song song) hoặc $180^\circ$ (nếu ngược chiều) hoặc góc nhọn (nếu cắt nhau). Tuy nhiên, câu hỏi thường đề cập đến góc giữa hai vectơ. Vì góc là $180^\circ \ne 45^\circ$.$\Rightarrow$ SAI.B. $\overrightarrow{A_1B}.\overrightarrow{D_1D}=9a^2.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{A_1B} = (a, 0, -3a)$\overrightarrow{D_1D} = (0, 0, -3a)$\overrightarrow{A_1B} \cdot \overrightarrow{D_1D} = a(0) + 0(0) + (-3a)(-3a) = 9a^2$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.C. $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{C_1A_1}.\overrightarrow{C_1B_1}.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{AC} = (a, 2a, 0)$, $\overrightarrow{AD} = (0, 2a, 0)$.$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{AD} = 0 + 4a^2 + 0 = 4a^2$.$\overrightarrow{C_1A_1} = (0-a, 0-2a, 3a-3a) = (-a, -2a, 0)$.$\overrightarrow{C_1B_1} = (a-a, 0-2a, 3a-3a) = (0, -2a, 0)$.$\overrightarrow{C_1A_1} \cdot \overrightarrow{C_1B_1} = (-a)(0) + (-2a)(-2a) + 0(0) = 4a^2$.Vì $4a^2 = 4a^2$. $\Rightarrow$ ĐÚNG.D. $\overrightarrow{A_1D_1}.\overrightarrow{C_1C}=0.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{A_1D_1}$ song song với $AD$ và nằm trên mặt phẳng $A_1B_1C_1D_1$.$\overrightarrow{C_1C}$ song song với $AA_1$ và vuông góc với mặt phẳng $A_1B_1C_1D_1$.Do $\overrightarrow{A_1D_1}$ nằm trong mặt phẳng $A_1B_1C_1D_1$ và $\overrightarrow{C_1C} \perp A_1B_1C_1D_1$, nên $\overrightarrow{A_1D_1} \perp \overrightarrow{C_1C}$.Tích vô hướng phải bằng 0.$\Rightarrow$ ĐÚNG.Câu 3. Tứ diện $ABCD$ có các cạnh đều bằng $a$ (Tứ diện đều)A. $\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{CB}+\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{DA}=\overrightarrow{0}$ (Đúng/Sai)Ta nhóm lại: $(\overrightarrow{AD} + \overrightarrow{DA}) + (\overrightarrow{CB} + \overrightarrow{BC})$\overrightarrow{AD} + \overrightarrow{DA} = \overrightarrow{AA} = \overrightarrow{0}$.$\overrightarrow{CB} + \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{CC} = \overrightarrow{0}$.Tổng bằng $\overrightarrow{0} + \overrightarrow{0} = \overrightarrow{0}$.$\Rightarrow$ ĐÚNG. (Tính chất cơ bản của vectơ).B. $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{BC}=-\frac{a^2}{2}.$ (Đúng/Sai)Tích vô hướng: $\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC} = |\overrightarrow{AB}| \cdot |\overrightarrow{BC}| \cdot \cos(\overrightarrow{AB};\overrightarrow{BC})$AB = BC = a$.Góc giữa $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BC}$ là góc bù với $\widehat{ABC}$ (góc trong tam giác $ABC$). $\widehat{ABC} = 60^\circ$ (vì $\triangle ABC$ đều).Góc giữa hai vectơ là $\alpha = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ$.$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC} = a \cdot a \cdot \cos(120^\circ) = a^2 \cdot \left(-\frac{1}{2}\right) = -\frac{a^2}{2}$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.C. $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{CD}.$ (Đúng/Sai)$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{AD} = |\overrightarrow{AC}| \cdot |\overrightarrow{AD}| \cdot \cos(\widehat{CAD})$.$\triangle ACD$ đều, $\widehat{CAD} = 60^\circ$.$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{AD} = a \cdot a \cdot \cos(60^\circ) = \frac{a^2}{2}$.$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{CD} = |\overrightarrow{AC}| \cdot |\overrightarrow{CD}| \cdot \cos(\overrightarrow{AC};\overrightarrow{CD})$.Góc giữa $\overrightarrow{AC}$ và $\overrightarrow{CD}$ là góc bù với $\widehat{ACD}$ (góc trong $\triangle ACD$ đều).Góc giữa hai vectơ là $180^\circ - 60^\circ = 120^\circ$.$\overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{CD} = a \cdot a \cdot \cos(120^\circ) = -\frac{a^2}{2}$.Vì $\frac{a^2}{2} \ne -\frac{a^2}{2}$ (với $a \ne 0$). $\Rightarrow$ SAI.D. $AB \perp CD$ hay $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{CD}=0.$ (Đúng/Sai)Trong tứ diện đều, các cặp cạnh đối diện luôn vuông góc với nhau.$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CD} = \overrightarrow{AB} \cdot (\overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AC})$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AD} - \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC}< math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">=a2cos(60°)-a2cos(60°)< annotation encoding="LaTeX">= a^2 \cos(60^\circ) - a^2 \cos(60^\circ)= \frac{a^2}{2} - \frac{a^2}{2} = 0$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.Câu 4. Hình lập phương $ABCD.A_1B_1C_1D_1$. Chọn khẳng định SAI?A. Góc giữa $AC$ và $B_1D_1$ bằng $90^\circ.$AC$ và $B_1D_1$ là hai đường chéo của hai mặt đáy song song ($ABCD$ và $A_1B_1C_1D_1$).Vì $AC \parallel A_1C_1$, ta xét góc giữa $A_1C_1$ và $B_1D_1$.$A_1C_1$ và $B_1D_1$ là hai đường chéo của hình vuông $A_1B_1C_1D_1$, nên chúng vuông góc với nhau.Góc giữa $AC$ và $B_1D_1$ bằng $90^\circ$. $\Rightarrow$ ĐÚNG.B. Góc giữa $B_1D_1$ và $AA_1$ bằng $60^\circ.$AA_1$ vuông góc với mặt phẳng đáy $A_1B_1C_1D_1$.$B_1D_1$ nằm trong mặt phẳng $A_1B_1C_1D_1$.$AA_1 \perp B_1D_1$. Góc giữa $B_1D_1$ và $AA_1$ là $90^\circ$.Vì $90^\circ \ne 60^\circ$. $\Rightarrow$ SAI.C. Góc giữa $AD$ và $B_1C$ bằng $45^\circ.$AD \parallel B_1C_1$. Ta xét góc giữa $B_1C_1$ và $B_1C$.Xét tam giác $B_1C_1C$. Nó vuông tại $C_1$ ($B_1C_1 \perp CC_1$).$B_1C_1 = a$, $C_1C = a$. $\triangle B_1C_1C$ là tam giác vuông cân tại $C_1$.Góc $\widehat{CB_1C_1} = 45^\circ$.Góc giữa $AD$ và $B_1C$ bằng $45^\circ$. $\Rightarrow$ ĐÚNG.D. Góc giữa $BD$ và $A_1C_1$ bằng $90^\circ.$Tương tự câu A, $BD$ và $A_1C_1$ là hai đường chéo của hai mặt đáy song song.$BD \parallel B_1D_1$. Ta xét góc giữa $B_1D_1$ và $A_1C_1$.Chúng là hai đường chéo của hình vuông $A_1B_1C_1D_1$, nên vuông góc với nhau.Góc giữa $BD$ và $A_1C_1$ bằng $90^\circ$. $\Rightarrow$ ĐÚNG.Câu 5. Hình hộp $ABCD.A'B'C'D'$ có tất cả các cạnh đều bằng nhau (Hình hộp thoi)Đây là hình hộp có các mặt là hình thoi. Tuy nhiên, nếu đề bài không nói rõ là hình hộp thoi hoặc hình hộp đứng, ta thường hiểu đó là Hình lập phương nếu tất cả các cạnh bằng nhau. Giả sử đây là Hình lập phương cạnh $a$.A. $A'C' \perp BD$A'C'$ và $BD$ là đường chéo của hai mặt đáy song song.$A'C' \parallel AC$. Ta xét $AC \perp BD$.$AC$ và $BD$ là hai đường chéo của hình vuông $ABCD$, nên $AC \perp BD$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.B. $BB' \perp BD$BB'$ là cạnh bên, $BD$ là đường chéo đáy.Nếu là hình lập phương, $BB' \perp (ABCD)$, nên $BB' \perp BD$.Nếu là hình hộp thoi không đứng (không vuông góc với đáy), thì $BB'$ không vuông góc với $BD$.Trong bối cảnh thông thường của chương trình, khi không nói gì thêm về góc, và tất cả các cạnh bằng nhau, ta có thể chấp nhận là Hình lập phương (hình hộp đặc biệt). $\Rightarrow$ ĐÚNG.C. $A'B \perp DC'$Trong hình lập phương, $A'B$ và $DC'$ là hai đường chéo mặt bên.$\overrightarrow{A'B} = \overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{AB}$\overrightarrow{DC'} = \overrightarrow{DC} + \overrightarrow{CC'}$\overrightarrow{A'B} \cdot \overrightarrow{DC'} = (\overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{AB}) \cdot (\overrightarrow{DC} + \overrightarrow{CC'})$Ta có: $\overrightarrow{DC} = \overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{A'A} = -\overrightarrow{CC'}$.$\overrightarrow{A'B} \cdot \overrightarrow{DC'} = (\overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{AB}) \cdot (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CC'})$Vì $AB \perp CC'$ và $A'A \perp AB$.$= \overrightarrow{A'A} \cdot \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{A'A} \cdot \overrightarrow{CC'} + \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{CC'}$= 0 + (-a)(a) + a^2 + 0 = -a^2 + a^2 = 0$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.D. $BC' \perp A'D$BC'$ và $A'D$ là hai đường chéo của hai mặt bên đối diện ($BCC'B'$ và $ADD'A'$).$\overrightarrow{BC'} = \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CC'}$\overrightarrow{A'D} = \overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{AD}$\overrightarrow{BC'} \cdot \overrightarrow{A'D} = (\overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CC'}) \cdot (\overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{AD})$Vì $\overrightarrow{BC} = \overrightarrow{AD}$ và $\overrightarrow{A'A} = -\overrightarrow{CC'}$.$= \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{BC} \cdot \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{CC'} \cdot \overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{CC'} \cdot \overrightarrow{AD}$BC \perp CC'$ và $AD \perp A'A$. $BC \perp A'A$ và $CC' \perp AD$.$= 0 + 0 + (-a)(a) + 0 = -a^2 \ne 0$. (Nếu là lập phương)$\Rightarrow$ SAI.Câu 6. Hình lập phương $ABCD.A'B'C'D'$ cạnh $a$. $M \in DC, N \in BB'$, $MD=NB=x$A. $AC' \perp B'D'$AC'$ là đường chéo không gian. $B'D'$ là đường chéo mặt đáy.$B'D' \perp (ACC'A')$ (Vì $B'D' \perp A'C'$ và $B'D' \perp A'A$).$AC'$ nằm trong mặt phẳng $(ACC'A')$ (hoặc $B'D' \perp AA'$ và $B'D' \perp A'C'$).Do $B'D' \perp A'A$ và $B'D' \perp A'C'$, suy ra $B'D' \perp AC'$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.B. $AC'$ cắt $B'D'$AC'$ và $B'D'$ là hai đường thẳng chéo nhau (không cùng mặt phẳng và không song song).$\Rightarrow$ SAI.C. $AC' \perp MN$Sử dụng hệ trục tọa độ $D(0, 0, 0)$. $DC$ theo $Ox$, $DA$ theo $Oy$, $DD'$ theo $Oz$.$D(0,0,0), C(a,0,0), B(a,a,0), A(0,a,0), D'(0,0,a), C'(a,0,a), B'(a,a,a), A'(0,a,a)$.$M$ thuộc $DC$ và $MD=x \Rightarrow M(x, 0, 0)$.$N$ thuộc $BB'$ và $NB=x$. $B(a,a,0), B'(a,a,a)$. $\overrightarrow{BN} = \frac{x}{a}\overrightarrow{BB'}$.$N = B + \frac{x}{a}\overrightarrow{BB'} = (a,a,0) + \frac{x}{a}(0,0,a) = (a, a, x)$.$\overrightarrow{AC'} = (a-0, 0-a, a-0) = (a, -a, a)$.$\overrightarrow{MN} = (a-x, a-0, x-0) = (a-x, a, x)$.$\overrightarrow{AC'} \cdot \overrightarrow{MN} = a(a-x) + (-a)(a) + a(x)$= a^2 - ax - a^2 + ax = 0$.Tích vô hướng bằng 0 $\Rightarrow AC' \perp MN$.$\Rightarrow$ ĐÚNG.D. Cả A, B, C đều đúngVì B sai, nên D sai. $\Rightarrow$ SAI.