Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Die SlideShare-Präsentation wird heruntergeladen. ×

200 Bài toán hình học tọa độ không gian

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Wird geladen in …3
×

Hier ansehen

1 von 10 Anzeige

200 Bài toán hình học tọa độ không gian

Herunterladen, um offline zu lesen

Đây chỉ là bản mình upload để làm demo trên web, để tải đầy đủ tài liệu này, bạn vui lòng truy cập vào website tuituhoc.com để tải nhé. Chúc bạn học tốt

Đây chỉ là bản mình upload để làm demo trên web, để tải đầy đủ tài liệu này, bạn vui lòng truy cập vào website tuituhoc.com để tải nhé. Chúc bạn học tốt

Anzeige
Anzeige

Weitere Verwandte Inhalte

Diashows für Sie (20)

Anzeige
Anzeige

Aktuellste (20)

200 Bài toán hình học tọa độ không gian

  1. 1. www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng PP toạ độ trong không gian TĐKG 01: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG Dạng 1: Viết phương trình mặt phẳng bằng cách xác định vectơ pháp tuyến Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(2;4;1), B(–1;1;3) và mặt phẳng (P): x –3y + 2z – 5 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (Q) đi qua hai điểm A, B và vuông góc với mặt phẳng (P). r r r é r uuu ù · (Q) đi qua A, B và vuông góc với (P) Þ (Q) có VTPT n = ë nP , AB û = (0; -8; -12) ¹ 0 Þ (Q) : 2 y + 3z - 11 = 0 . Câu hỏi tương tự: a) Với A(1; 0; 1), B(2; 1; 2), ( P ) : x + 2 y + 3z + 3 = 0 . ĐS: (Q) : x - 2 y + z - 2 = 0 Câu 1. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua hai điểm ì x = -1 + t ï . A(2;1;3), B(1; -2;1) và song song với đường thẳng d : í y = 2t ï z = -3 - 2t î uur r · Ta có BA = (1;3;2) , d có VTCP u = (1;2; -2) . r uur ìn ^ BA r r é uur r ù Gọi n là VTPT của (P) Þ í r r Þ chọn n = ë BA, u û = (-10; 4; -1) în ^ u Þ Phương trình của (P): 10 x - 4 y + z - 19 = 0 . Câu 2. Câu 3. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho 2 đường thẳng (d1 ) và (d2 ) có phương trình: x -1 y +1 z - 2 x - 4 y -1 z - 3 = = , (d2 ) : = = . Lập phương trình mặt phẳng (P) chứa 2 3 1 6 9 3 (d 1 ) và (d2 ) . (d1 ); · Chứng tỏ (d1) // (d2). (P): x + y – 5z +10 = 0 Câu 4. 2 Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, 2 cho mặt cầu (S) có phương trình: 2 x + y + z - 2 x + 6 y - 4 z - 2 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (P) song song với giá của r véc tơ v = (1;6;2) , vuông góc với mặt phẳng (a ) : x + 4 y + z - 11 = 0 và tiếp xúc với (S). r · (S) có tâm I(1; –3; 2) và bán kính R = 4. VTPT của (a ) là n = (1; 4;1) . r r r Þ VTPT của (P) là: nP = [ n, v ] = (2; -1;2) Þ PT của (P) có dạng: 2 x - y + 2 z + m = 0 . é m = -21 Vì (P) tiếp xúc với (S) nên d ( I ,(P )) = 4 Û ê . ëm = 3 Vậy: (P): 2 x - y + 2 z + 3 = 0 hoặc (P): 2 x - y + 2 z - 21 = 0 . Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M(1; –1; 1) và hai đường thẳng x y +1 z x y -1 z - 4 (d1 ) : = = và (d2 ) : = = . Chứng minh rằng điểm M , d1, d2 cùng 1 -2 -3 1 2 5 nằm trên một mặt phẳng. Viết phương trình mặt phẳng đó. r r · d1 qua M1(0; -1;0) và có u1 = (1; -2; -3) , d2 qua M2 (0;1; 4) và có u2 = (1;2;5) . r r r uuuuuu r r uuuuuu r r éu1; u2 ù = (-4; -8; 4) ¹ 0 , M1M2 = (0;2; 4) Þ éu1; u2 ù .M1M2 = 0 Þ d1, d2 đồng phẳng. ë û ë û r Gọi (P) là mặt phẳng chứa d1, d2 Þ (P) có VTPT n = (1;2; -1) và đi qua M1 nên có Câu 5. phương trình x + 2 y - z + 2 = 0 . Kiểm tra thấy điểm M (1; –1;1) Î (P ) . Trang 1
  2. 2. PP toạ độ trong không gian www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng Dạng 2: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến mặt cầu Câu 6. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng d: x -3 y -3 z = = và mặt cầu 2 2 1 (S): x 2 + y 2 + z2 - 2 x - 2 y - 4 z + 2 = 0 . Lập phương trình mặt phẳng (P) song song với d và trục Ox, đồng thời tiếp xúc với mặt cầu (S). r · (S) có tâm I(1; 1; 2), bán kính R = 2. d có VTCP u = (2;2;1) . r r r (P) // d, Ox Þ (P) có VTPT n = [ u , i ] = (0;1; -2) Þ PT của (P) có dạng: y - 2 z + D = 0 . (P) tiếp xúc với (S) Û d ( I ,( P )) = R Û Þ (P): y - 2 z + 3 + 2 5 = 0 hoặc éD = 3 + 2 5 = 2 Û D -3 = 2 5 Û ê ëD = 3 - 2 5 12 + 22 1- 4 + D (P): y - 2 z + 3 - 2 5 = 0 . Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): x 2 + y 2 + z2 + 2 x - 4 y - 4 = 0 và mặt phẳng (P): x + z - 3 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (Q) đi qua điểm M(3;1; -1) vuông góc với mặt phẳng (P) và tiếp xúc với mặt cầu (S). r · (S) có tâm I(–1; 2; 0) và bán kính R = 3; (P) có VTPT nP = (1; 0;1) . Câu 7. PT (Q) đi qua M có dạng: A( x - 3) + B( y - 1) + C (z + 1) = 0, A2 + B 2 + C 2 ¹ 0 (Q) tiếp xúc với (S) Û d ( I ,(Q)) = R Û -4 A + B + C = 3 A2 + B2 + C 2 r r (Q) ^ ( P ) Û nQ .nP = 0 Û A + C = 0 Û C = - A (**) (*) Từ (*), (**) Þ B - 5 A = 3 2 A2 + B 2 Û 8B 2 - 7 A2 + 10 AB = 0 Û A = 2B Ú 7 A = -4B · Với A = 2B . Chọn B = 1, A = 2, C = –2 Þ PT (Q): 2 x + y - 2 z - 9 = 0 · Với 7 A = -4 B . Chọn B = –7, A = 4, C = –4 Þ PT (Q): 4 x - 7 y - 4 z - 9 = 0 Câu hỏi tương tự: a) Với (S ) : x 2 + y 2 + z2 - 2 x + 4 y - 4 z + 5 = 0 , (P ) : 2 x + y - 6 z + 5 = 0, M (1;1;2) . ĐS: (Q) : 2 x + 2 y + z - 6 = 0 hoặc (Q) :11x - 10 y + 2z - 5 = 0 . Trong không gian với hệ trục Oxyz, cho mặt cầu (S): x 2 + y 2 + z2 – 2 x + 4 y + 2 z – 3 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa trục Ox và cắt mặt cầu (S) theo một đường tròn có bán kính r = 3 . · (S) có tâm I(1; –2; –1), bán kính R = 3. (P) chứa Ox Þ (P): ay + bz = 0. Mặt khác đường tròn thiết diện có bán kính bằng 3 cho nên (P) đi qua tâm I. Suy ra: –2a – b = 0 Û b = –2a (a ¹ 0) Þ (P): y – 2z = 0. Câu 8. Câu 9. Trong không gian với hệ trục Oxyz, cho mặt cầu (S): x 2 + y 2 + z2 + 2 x - 2 y + 2 z –1 = 0 ìx - y - 2 = 0 và đường thẳng d : í . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa d và cắt mặt cầu î2 x - z - 6 = 0 (S) theo một đường tròn có bán kính r = 1 . · (S) có tâm I(-1;1; -1) , bán kính R = 2. PT mặt phẳng (P) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c 2 ¹ 0) . Chọn M (2;0; -2), N (3;1;0) Î d . Trang 2
  3. 3. Trần Sĩ Tùng www.VNMATH.com PP toạ độ trong không gian ì M Î (P) é a = b,2c = -(a + b), d = -3a - b (1) Ta có: ï N Î (P ) Û ê í ë17a = -7b,2c = -(a + b), d = -3a - b (2) ïd ( I ,(P )) = R 2 - r 2 î + Với (1) Þ (P): x + y - z - 4 = 0 + Với (2) Þ (P): 7 x - 17 y + 5z - 4 = 0 Câu 10. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng D1 : x y -1 z = = , 2 -1 1 x -1 y z = = và mặt cầu (S): x 2 + y 2 + z2 – 2 x + 2 y + 4 z – 3 = 0 . Viết phương trình -1 1 -1 tiếp diện của mặt cầu (S), biết tiếp diện đó song song với hai đường thẳng D1 và D1. D2 : · (P): y + z + 3 + 3 2 = 0 hoặc (P): y + z + 3 - 3 2 = 0 Câu 11. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình x 2 + y 2 + z2 - 2 x + 4 y - 6 z - 11 = 0 và mặt phẳng (a) có phương trình 2x + 2y – z + 17 = 0. Viết phương trình mặt phẳng (b) song song với (a) và cắt (S) theo giao tuyến là đường tròn có chu vi bằng p = 6p . · Do (b) // (a) nên (b) có phương trình 2x + 2y – z + D = 0 (D ¹ 17) (S) có tâm I(1; –2; 3), bán kính R = 5. Đường tròn có chu vi 6p nên có bán kính r = 3. Khoảng cách từ I tới (b) là h = Do đó 2.1 + 2(-2) - 3 + D R 2 - r 2 = 52 - 32 = 4 é D = -7 = 4 Û -5 + D = 12 Û ê ë D = 17 (loaïi) 22 + 22 + (-1)2 Vậy (b) có phương trình 2 x + 2 y – z – 7 = 0 . Câu hỏi tương tự: a) (S ) : x 2 + y 2 + z2 + 2 x + 4 y - 6 z - 11 = 0 , (a ) : 2 x + y - 2z + 19 = 0 , p = 8p . ĐS: ( b ) : 2 x + y - 2 z + 1 = 0 Trang 3
  4. 4. PP toạ độ trong không gian www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng Dạng 3: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến khoảng cách Câu 12. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) qua O, vuông góc với mặt phẳng (Q): x + y + z = 0 và cách điểm M(1; 2; –1) một khoảng bằng · PT mặt phẳng (P) qua O nên có dạng: Ax + By + Cz = 0 (với A2 + B 2 + C 2 ¹ 0 ). · Vì (P) ^ (Q) nên: 1. A + 1.B + 1.C = 0 Û C = - A - B (1) A + 2B - C · d ( M ,( P )) = 2 Û = 2 Û ( A + 2 B - C )2 = 2( A2 + B 2 + C 2 ) 2 2 2 A + B +C éB = 0 (3) Từ (1) và (2) ta được: 8 AB + 5B 2 = 0 Û ê ë8 A + 5B = 0 (4) · Từ (3): B = 0 Þ C = –A. Chọn A = 1, C = –1 Þ (P): x - z = 0 · Từ (4): 8A + 5B = 0. Chọn A = 5, B = –8 Þ C = 3 Þ (P): 5x - 8y + 3z = 0 . 2. (2) x -1 y - 3 z = = và 1 1 4 điểm M(0; –2; 0). Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm M, song song với đường thẳng D, đồng thời khoảng cách d giữa đường thẳng D và mặt phẳng (P) bằng 4. Câu 13. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho đường thẳng D : · Phương trình mp (P) đi qua M(0; –2; 0) có dạng: ax + by + cz + 2b = 0 ( a2 + b2 + c2 ¹ 0 ) r D đi qua điểm A(1; 3; 0) và có một VTCP u = (1;1;4) ì a + b + 4c = 0 ï ìD P ( P ) ì a = 4c a + 5b Ûí Ta có: í = 4 Û ía = -2c . d ( A;( P )) = d î î ï 2 2 2 î a +b +c · Với a = 4c . Chọn a = 4, c = 1 Þ b = -8 Þ Phương trình (P): 4 x - 8y + z - 16 = 0 . · Với a = -2c . Chọn a = 2, c = -1 Þ b = 2 Þ Phương trình (P): 2 x + 2 y - z + 4 = 0 . Câu hỏi tương tự: x y z -1 ; M (0;3; -2), d = 3 . a) Với D : = = 1 1 4 ĐS: ( P ) : 2 x + 2 y - z - 8 = 0 hoặc ( P ) : 4 x - 8y + z + 26 = 0 . ìx = t ï Câu 14. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng (d ) : í y = -1 + 2t và điểm ïz = 1 î A(-1;2;3) . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng (d) sao cho khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (P) bằng 3. r r · (d) đi qua điểm M(0; -1;1) và có VTCT u = (1;2;0) . Gọi n = (a; b; c) với a2 + b2 + c2 ¹ 0 là VTPT của (P) . PT mặt phẳng (P): a( x - 0) + b( y + 1) + c( z - 1) = 0 Û ax + by + cz + b - c = 0 (1). rr Do (P) chứa (d) nên: u.n = 0 Û a + 2b = 0 Û a = -2b (2) - a + 3b + 2c 5b + 2c d ( A,(P ) ) = 3 Û =3Û = 3 Û 5b + 2c = 3 5b2 + c2 2 2 2 2 2 a +b +c 5b + c 2 Û 4b2 - 4bc + c 2 = 0 Û ( 2b - c ) = 0 Û c = 2b (3) Từ (2) và (3), chọn b = -1 Þ a = 2, c = -2 Þ PT mặt phẳng (P): 2 x - y - 2 z + 1 = 0 . Trang 4
  5. 5. Trần Sĩ Tùng www.VNMATH.com PP toạ độ trong không gian Câu 15. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho các điểm M (-1;1; 0), N (0; 0; -2), I (1;1;1) . Viết phương trình mặt phẳng (P) qua A và B, đồng thời khoảng cách từ I đến (P) bằng 3. · PT mặt phẳng (P) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c2 ¹ 0) . ì M Î (P) é a = - b,2c = a - b, d = a - b (1) ï . Ta có: í N Î (P ) Û ê ë5a = 7b,2c = a - b, d = a - b (2) ïd ( I ,(P )) = 3 î + Với (1) Þ PT mặt phẳng (P): x - y + z + 2 = 0 + Với (2) Þ PT mặt phẳng (P): 7 x + 5y + z + 2 = 0 . Câu 16. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho tứ diện ABCD với A(1; -1;2) , B(1;3;0) , C(-3; 4;1) , D(1;2;1) . Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua A, B sao cho khoảng cách từ C đến (P) bằng khoảng cách từ D đến (P). · PT mặt phẳng (P) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c 2 ¹ 0) . ìa - b + 2c + d = 0 ì A Î (P) ï Ta có: í B Î (P ) Û ïa + 3b + d = 0 ï í -3a + 4b + c + d ïd (C ,(P )) = d ( D,(P )) a + 2b + c + d î = ï ï a2 + b 2 + c2 a2 + b2 + c2 î é b = 2a, c = 4a, d = -7a Û ê ëc = 2a, b = a, d = -4a + Với b = 2a, c = 4a, d = -7a Þ (P): x + 2 y + 4 z - 7 = 0 . + Với c = 2a, b = a, d = -4a Þ (P): x + y + 2z - 4 = 0 . Câu hỏi tương tự: a) Với A(1;2;1), B(-2;1;3), C (2; -1;1), D(0;3;1) . ĐS: ( P ) : 4 x + 2 y + 7z - 15 = 0 hoặc ( P ) : 2 x + 3z - 5 = 0 . Câu 17. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz , cho các điểm A(1;2;3) , B(0; -1;2) , C(1;1;1) . Viết phương trình mặt phẳng ( P ) đi qua A và gốc tọa độ O sao cho khoảng cách từ B đến ( P ) bằng khoảng cách từ C đến ( P ) . · Vì O Î (P) nên ( P ) : ax + by + cz = 0 , với a2 + b2 + c2 ¹ 0 . Do A Î (P) Þ a + 2b + 3c = 0 (1) và d ( B,( P )) = d (C ,( P )) Û - b + 2c = a + b + c (2) Từ (1) và (2) Þ b = 0 hoặc c = 0 . · Với b = 0 thì a = -3c Þ (P ) : 3x - z = 0 · Với c = 0 thì a = -2b Þ ( P ) : 2 x - y = 0 Câu hỏi tương tự: a) Với A(1;2; 0), B(0;4;0), C (0;0;3) . ĐS: -6 x + 3y + 4 z = 0 hoặc 6 x - 3y + 4z = 0 . Câu 18. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz , cho ba điểm A(1;1; -1) , B(1;1;2) , C(-1;2; -2) và mặt phẳng (P): x - 2 y + 2 z + 1 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (a ) đi qua A, vuông góc với mặt phẳng (P), cắt đường thẳng BC tại I sao cho IB = 2 IC . · PT (a ) có dạng: ax + by + cz + d = 0 , với a2 + b2 + c2 ¹ 0 Do A(1;1; -1) Î (a ) nên: a + b - c + d = 0 (1); (a ) ^ ( P ) nên a - 2b + 2c = 0 (2) IB = 2 IC Þ d ( B,(a )) = 2d (C;(a )) Þ a + b + 2c + d a2 + b2 + c 2 Trang 5 =2 -a + 2b - 2c + d a2 + b2 + c 2
  6. 6. PP toạ độ trong không gian www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng é3a - 3b + 6c - d = 0 Ûê (3) ë - a + 5b - 2c + 3d = 0 Từ (1), (2), (3) ta có 2 trường hợp sau : ìa + b - c + d = 0 -1 -3 ï TH1 : ía - 2b + 2c = 0 Û b = a; c = - a; d = a. 2 2 ï3a - 3b + 6c - d = 0 î Chọn a = 2 Þ b = -1; c = -2; d = -3 Þ (a ) : 2 x - y - 2 z - 3 = 0 ìa + b - c + d = 0 -3 3 ï Û b = a; c = a; d = TH2 : ía - 2b + 2c = 0 a. 2 2 ï-a + 5b - 2c + 3d = 0 î Chọn a = 2 Þ b = 3; c = 2; d = -3 Þ (a ) : 2 x + 3y + 2z - 3 = 0 Vậy: (a ) : 2 x - y - 2z - 3 = 0 hoặc (a ) : 2 x + 3y + 2 z - 3 = 0 Câu 19. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng d1, d2 lần lượt có phương x -2 y -2 z-3 x -1 y - 2 z -1 = = , d2 : = = . Viết phương trình mặt phẳng cách -1 2 1 3 2 4 đều hai đường thẳng d1, d2 . r r · Ta có d1 đi qua A(2;2;3) , có ud1 = (2;1;3) , d2 đi qua B(1;2;1) và có ud 2 = (2; -1; 4) . r r r é ù Do (P) cách đều d1, d2 nên (P) song song với d1, d2 Þ nP = ëud1, ud 2 û = (7; -2; -4) Þ PT mặt phẳng (P) có dạng: 7 x - 2 y - 4z + d = 0 trình d1 : Do (P) cách đều d1, d2 suy ra d ( A,( P )) = d (B,(P )) Û 7.2 - 2.2 - 4.3 + d = 7.1 - 2.2 - 4.1 + d Û d - 2 = d -1 Û d = 69 69 Þ Phương trình mặt phẳng (P): 14 x - 4 y - 8z + 3 = 0 3 2 Câu 20. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng d1, d2 lần lượt có phương ìx = 1 + t x - 2 y -1 z +1 ï = = . Viết phương trình mặt phẳng (P) song song trình d1 : í y = 2 - t , d2 : -2 1 2 ï îz = 1 với d1 và d2 , sao cho khoảng cách từ d1 đến (P) gấp hai lần khoảng cách từ d2 đến (P). r · Ta có : d1 đi qua A(1;2;1) và có VTCP u1 = (1; -1;0) r d2 đi qua B(2;1; -1) và có VTCP là u2 = (1; -2;2) r r r r é ù Gọi n là VTPT của (P), vì (P) song song với d1 và d2 nên n = ëu1, u2 û = (-2; -2; -1) Þ Phương trìnht (P): 2 x + 2 y + z + m = 0 . 7+m 5+ m ; d (d2 ,( P )) = d (B,(P )) = 3 3 17 é 7 + m = 2(5 + m) d (d1,(P )) = 2d (d2 ,( P )) Û 7 + m = 2. 5 + m Û ê Û m = -3; m = 3 ë 7 + m = -2(5 + m) 17 17 + Với m = -3 Þ ( P ) : 2 x + 2 y + z – 3 = 0 + Với m = Þ (P) : 2 x + 2 y + z - = 0 3 3 d (d1,(P )) = d ( A;( P )) = Trang 6
  7. 7. Trần Sĩ Tùng www.VNMATH.com PP toạ độ trong không gian Câu 21. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua hai điểm A(0; -1;2) , B(1; 0;3) và tiếp xúc với mặt cầu (S): ( x - 1)2 + ( y - 2)2 + (z + 1)2 = 2 . · (S) có tâm I(1;2; -1) , bán kính R = 2 . PT mặt phẳng (P) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c 2 ¹ 0) ì A Î (P ) ï é a = - b, c = - a - b, d = 2a + 3b Ta có: í B Î (P ) Û ê ë3a = -8b, c = -a - b, d = 2a + 3b ï îd ( I ,(P )) = R + Với (1) Þ Phương trình của (P): x - y - 1 = 0 + Với (2) Þ Phương trình của (P): 8x - 3y - 5z + 7 = 0 (1) (2) Câu 22. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(2; -1;1) . Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm A và cách gốc tọa độ O một khoảng lớn nhất. · Ta có d (O,( P )) £ OA . Do đó d (O,( P ))max = OA xảy ra Û OA ^ ( P ) nên mặt phẳng (P) uuu r cần tìm là mặt phẳng đi qua A và vuông góc với OA. Ta có OA = (2; -1;1) Vậy phương trình mặt phẳng (P): 2 x - y + z - 6 = 0 .. Câu 23. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(10; 2; –1) và đường thẳng d có x -1 y z -1 = = . Lập phương trình mặt phẳng (P) đi qua A, song song với d 2 1 3 và khoảng cách từ d tới (P) là lớn nhất. · Gọi H là hình chiếu của A trên d Þ d(d, (P)) = d(H, (P)). Giả sử điểm I là hình chiếu của H lên (P), ta có AH ³ HI Þ HI lớn nhất khi A º I . Vậy (P) cần tìm là mặt phẳng đi qua A uuur và nhận AH làm VTPT Þ (P): 7 x + y - 5z - 77 = 0 . phương trình: Câu 24. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng (d) có phương trình tham số { x = -2 + t; y = -2t; z = 2 + 2t . Gọi D là đường thẳng qua điểm A(4;0;–1) song song với (d) và I(–2;0;2) là hình chiếu vuông góc của A trên (d). Viết phương trình của mặt phẳng chứa D và có khoảng cách đến (d) là lớn nhất. · Gọi (P) là mặt phẳng chứa D, thì ( P ) P (d ) hoặc (P ) É (d ) . Gọi H là hình chiếu vuông góc của I trên (P). Ta luôn có IH £ IA và IH ^ AH . ìd (d ,(P )) = d ( I ,(P )) = IH Mặt khác í îH Î (P) Trong (P), IH £ IA ; do đó maxIH = IA Û H º A . Lúc này (P) ở vị trí (P0) ^ IA tại A. r uu r r Vectơ pháp tuyến của (P0) là n = IA = ( 6; 0; -3) , cùng phương với v = ( 2;0; -1) . Phương trình của mặt phẳng (P0) là: 2( x - 4) - 1.( z + 1) = 2 x - z - 9 = 0 . x -1 y z - 2 = = và điểm 2 1 2 A(2;5;3) . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa d sao cho khoảng cách từ A đến (P) là lớn nhất. Câu 25. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d : · PT mặt phẳng (P) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c2 ¹ 0) . r r (P) có VTPT n = (a; b; c) , d đi qua điểm M(1; 0;2) và có VTCP u = (2;1;2) . Trang 7
  8. 8. PP toạ độ trong không gian www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng ì2c = -(2a + b) ì M Î (P) ìa + 2c + d = 0 . Xét 2 trường hợp: Vì (P) É d nên í r r Þí Þí îd = a + b în.u = 0 î2a + b + 2c = 0 TH1: Nếu b = 0 thì (P): x - z + 1 = 0 . Khi đó: d ( A,( P )) = 0 . TH2: Nếu b ¹ 0. Chọn b = 1 ta được (P): 2ax + 2 y - (2a + 1)z + 2a + 2 = 0 . 9 9 Khi đó: d ( A,( P )) = = £3 2 2 8a2 + 4a + 5 æ 1ö 3 2 ç 2a + ÷ + 2ø 2 è 1 1 Vậy max d ( A,( P )) = 3 2 Û 2a + = 0 Û a = - . Khi đó: (P): x - 4 y + z - 3 = 0 . 2 4 Câu hỏi tương tự: x -1 y +1 z - 2 = = ĐS: (P ) : 2 x + y - z + 1 = 0 a) d : , A(5;1;6) . 2 1 5 x -1 y + 2 z b) d : = = , A(1; 4;2) . ĐS: (P ) : 5x + 13y - 4 z + 21 = 0 -1 1 2 Câu 26. Trong không gian toạ độ Oxyz, cho hai điểm M(0; -1;2) và N(-1;1;3) . Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua M, N sao cho khoảng cách từ điểm K(0; 0;2) đến mặt phẳng (P) là lớn nhất. · PT (P) có dạng: Ax + B( y + 1) + C ( z - 2) = 0 Û Ax + By + Cz + B - 2C = 0 ( A2 + B2 + C 2 ¹ 0) N (-1;1;3) Î ( P ) Û - A + B + 3C + B - 2C = 0 Û A = 2 B + C Þ (P ) : (2 B + C ) x + By + Cz + B - 2C = 0 ; d ( K , ( P )) = B 2 2 4 B + 2C + 4 BC · Nếu B = 0 thì d(K, (P)) = 0 (loại) · Nếu B ¹ 0 thì d ( K ,(P )) = B = 1 £ 1 2 2 æC ö 2 ç + 1÷ + 2 èB ø Dấu “=” xảy ra khi B = –C. Chọn C = 1. Khi đó PT (P): x + y – z + 3 = 0 . 4 B 2 + 2C 2 + 4 BC Trang 8
  9. 9. www.VNMATH.com Trần Sĩ Tùng PP toạ độ trong không gian Dạng 4: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến góc Câu 27. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng (a) chứa đường thẳng (): x -1 y z = = và tạo với mặt phẳng (P) : 2 x - 2 y - z + 1 = 0 một góc 600. Tìm tọa độ giao -1 -2 1 điểm M của mặt phẳng (a) với trục Oz. r r · () qua điểm A(1;0; 0) và có VTCP u = (1; -1; -2) . (P) có VTPT n¢ = (2; -2; -1) . uuuu r r r é uuur u ù Giao điểm M (0;0; m) cho AM = (-1; 0; m) . (a) có VTPT n = ë AM , u û = (m; m - 2;1) (a) và (P): 2 x - 2 y - z + 1 = 0 tạo thành góc 600 nên : 1 1 1 r r cos ( n, n¢ ) = Û = Û 2m 2 - 4m + 1 = 0 Û m = 2 - 2 hay m = 2 + 2 2 2m2 - 4m + 5 2 Kết luận : M(0; 0;2 - 2) hay M(0; 0;2 + 2) Câu 28. Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua giao tuyến d của hai mặt phẳng (a ) : 2 x – y –1 = 0 , ( b ) : 2 x – z = 0 và tạo với mặt phẳng 2 2 9 · Lấy A(0;1;0), B(1;3;2)Î d . (P) qua A Þ PT (P) có dạng: Ax + By + Cz – B = 0 . (P) qua B nên: A + 3B + 2C – B = 0 Þ A = -(2 B + 2C ) Þ ( P ) : -(2 B + 2C ) x + By + Cz – B = 0 (Q) : x – 2 y + 2 z –1 = 0 một góc j mà cos j = cos j = -2 B - 2C - 2B + 2C 3 (2B + 2C )2 + B2 + C 2 = 2 2 Û 13B 2 + 8BC – 5C 2 = 0 . 9 5 . 13 + Với B = C = 1 Þ ( P ) : -4 x + y + z –1 = 0 5 + Với B = , C = 1 Þ ( P ) : -23x + 5y + 13z – 5 = 0 . 13 Chọn C = 1 Þ B = 1; B = Câu 29. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(-1;2; -3), B(2; -1; -6) và mặt phẳng ( P ) : x + 2 y + z - 3 = 0 . Viết phương trình mặt phẳng (Q) chứa AB và tạo với mặt phẳng (P) một góc a thoả mãn cos a = 3 . 6 · PT mặt phẳng (Q) có dạng: ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c2 ¹ 0) . ì A Î (Q) ì- a + 2b - 3c + d = 0 é a = -4b, c = -3b, d = -15b ï B Î (Q) ï Ta có: ï Û ï2a - b - 6c + d = 0 Û ê í ë a = -b, c = 0, d = - b í a + 2b + c 3 ïcos a = 3 ï = ï 6 6 î ï a2 + b2 + c 2 1 + 4 + 1 î Þ Phương trình mp(Q): 4 x - y + 3z + 15 = 0 hoặc (Q): x - y - 3 = 0 . Câu hỏi tương tự: 1 a) A(0;0;1), B(1;1; 0) , (P ) º (Oxy ),cos a = . 6 ĐS: (Q): 2 x - y + z - 1 = 0 hoặc (Q): x - 2 y - z + 1 = 0 . Trang 9
  10. 10. www.VNMATH.com PP toạ độ trong không gian Trần Sĩ Tùng ìx + y + z - 3 = 0 . Viết î2 x + y + z - 4 = 0 phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng d và tạo với mặt phẳng (Oxy) một góc Câu 30. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d : í a = 600 . · ĐS: (P ) : 2 x + y + z - 2 - 2 = 0 hoặc (P ) : 2 x - y - z - 2 + 2 = 0 Câu 31. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng (P ) : 5 x - 2 y + 5z - 1 = 0 và (Q) : x - 4 y - 8z + 12 = 0 . Lập phương trình mặt phẳng ( R) đi qua điểm M trùng với gốc tọa độ O, vuông góc với mặt phẳng (P) và tạo với mặt phẳng (Q) một góc a = 450 . · Giả sử PT mặt phẳng (R): ax + by + cz + d = 0 (a2 + b2 + c2 ¹ 0) . Ta có: ( R) ^ ( P ) Û 5a - 2b + 5c = 0 (1); a - 4b - 8c · cos(( R),(Q)) = cos 450 Û = 2 (2) 2 9 a2 + b2 + c 2 é a = -c Từ (1) và (2) Þ 7a2 + 6ac - c2 = 0 Û ê ëc = 7a · Với a = -c : chọn a = 1, b = 0, c = -1 Þ PT mặt phẳng ( R) : x - z = 0 · Với c = 7a : chọn a = 1, b = 20, c = 7 Þ PT mặt phẳng ( R) : x + 20 y + 7z = 0 Câu hỏi tương tự: a) Với ( P ) : x - y - 2 z = 0,(Q) º (Oyz), M (2; -3;1),a = 450 . ĐS: ( R) : x + y + 1 = 0 hoặc ( R) : 5 x - 3y + 4 z - 23 = 0 Câu 32. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng có phương trình: D1 : x -1 y +1 z -1 x y z = = và D2 : = = . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa D1 và 1 -1 3 1 -2 1 tạo với D2 một góc a = 300 . · Đáp số: (P): 5x + 11y + 2 z + 4 = 0 hoặc (P): 2 x - y - z - 2 = 0 . Câu hỏi tương tự: x y-2 z x -2 y -3 z+5 a) Với D1 : = = , D2 : = = , a = 300 . -1 1 2 1 -1 1 ĐS: (P): x - 2 y - 2 z + 2 = 0 hoặc (P): x + 2 y + z - 4 = 0 x -1 y z + 1 x y - 2 z +1 b) D1 : = = , D2 : = = , a = 300 . -2 1 1 1 -1 1 ĐS: (P): (18 + 114) x + 21y + (15 + 2 114)z - (3 - 114) = 0 hoặc (P): (18 - 114) x + 21y + (15 - 2 114)z - (3 + 114) = 0 Câu 33. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm M(1;2;3) và tạo với các trục Ox, Oy các góc tương ứng là 450 , 30 0 . r r r · Gọi n = (a; b; c) là VTPT của (P). Các VTCP của trục Ox, Oy là i = (1;0; 0), j = (0;1; 0) . ì 2 ïsin(Ox,(P )) = ì ï 2 Û ía = 2 b Ta có: í îc = b ïsin(Oy,( P )) = 1 ï î 2 Trang 10

×