Giải bài tập sgk Toán nâng cao Bài 3: Phương trình đường thẳng


Nội dung bài giảng

Bài tập (trang 102->104 sgk Hình Học 12 nâng cao)

Bài 24 (trang 102 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Viết các phương trình (tham số và chính tắc) của các đường thẳng sau:

a)     Các trục tọa độ Ox, Oy và Oz.

b)     Các đường thẳng đi qua điểm M0 (x0,y0,z0) (với x0y0z0 ≠ 0) và song song với mỗi trục tọa độ.

c)     Đường thẳng đi qua M(-2, 1, 2) và có vectơ chỉ phương u→(0,0,-3)

d)     Đường thẳng đi qua N(2, 1, 2) và vectơ chỉ phương u→=(-1,3,5)

e)     Đường thẳng đó qua N(3, 2, 1) và vuông góc với mặt phẳng: 2x-5y+4=0

f)     Đường thẳng đi qua hai điểm P(2, 3, -1) và Q(1, 2, 4).

Lời giải:

a) Trục Ox là đường thẳng đi qua O(0, 0, 0) và nhận i→=(0,0,0) làm vectơ chỉ Phương nên có Phương trình tham số là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Tương tự, trục Oy có phương trình

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Trục Oz có phương trình

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

b) Đường thẳng đi qua M0 (x0,y0,z0) song song với trục Ox sẽ có vectơ chỉ phương là i→(1,0,0) nên có phương trình tham số là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

tương tự ta có Phương trình của đường thẳng đi qua M0 (x0,y0,z0) và song song với Oy là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

phương trình đường thẳng đi qua M0 (x0,y0,z0) và song song với Oz là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

c) Đường thẳng đi qua M(2, 0, -1) và có vectơ chỉ phương u→(-1,3,5) có phương trình tham số là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

có phương trình chính tắc là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

d) Đường thẳng đi qua N(-2, 1, 2) và có vectơ chỉ phương u→(0,0,-3) có phương trình tham số là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Đường thẳng này không có Phương trình chính tắc.

e) Đường thẳng đi qua N(3, 2, 1) và vuông góc với mặt phẳng: 2x- 5y + 4= 0 nên nó nhận vectơ pháp tuyến của mặt phẳng này làn→(2,-5,0) là vectơ chỉ phương, nên ta có phương trình tham số là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Đường thẳng này không có Phương trình chính tắc.

f) Đường thẳng đi qau P(2, 3, -1) và Q(1, 2, 4) sẽ nhận PQ→(-1,-1,5) là vectơ chỉ phương, nên có phương trình tham số là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

và có phương tình chính tắc là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 25 (trang 102 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Viết phương trình tham số, chính tắc (nếu có) của các đường thẳng sau đây:

a)     Đường thẳng đi qua điểm (4, 3, 1) và song song với đường thẳng có phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 25 (trang 102 sgk Hình Học 12 nâng cao):

b)     Đường thẳng đi qua điểm(-2, 3, 1) và song song với đường thẳng có phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Lời giải:

a)     Vì hai đường thẳng song song có cùng vectơ chỉ phương nên đường thẳng cần tìm đi qua điểm (4, 3, 1) và nhận vectơ chỉ Phương của đường thẳng đã cho là u→=(2,-3,2) là vectơ chỉ phương.

Vậy đường thẳng đã có phương trình tham số là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Và có phương trình chính tắc là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

b)     Tương tự câu a, ta có đường đi qua (-2, 3, 1) và song song với đường thẳng:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

có phương trình tham số là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Và phương trình chính tắc là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 26 (trang 102 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Viết phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng (d):

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 26 (trang 102 sgk Hình Học 12 nâng cao):

trên mỗi mặt phẳng tọa độ.

Lời giải:

Gọi (P) là mặt phẳng chứa d và (P) vuông góc với mp(Oxy). Khi đó hình chiếu vuông góc của d trên mp(Oxy) chính là giao tuyến của (P) với mp(Oxy). Mp(P) đi qua M0 (1,-2,3)∈d và nhận nn→=[u→,k→ ] làm vectơ pháp tuyến, với u→(2,3,1) là vectơ chỉ phương của d và k→=(0,0,1) là vectơ pháp tuyến mp(Oxy), từ đó ta tính được n→=(3,-2,0)

Vậy phương trình của (P) là: 3(x-1)-2(y+2)=0 <=> 3x-2y-7=0 mà mp(Oxy) có phương trình là: z = 0 nên Phương tình hình chiếu của (d) lên mp(Oxy) có Phương trình hình chiếu của (d) lên mp(Oxy) là:

Bài 27 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Cho đường thẳng

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 27 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

và mặt phẳng (P): x+y+z-7=0

a)     Tìm một vectơ chỉ Phương của d và một điểm trên d.

b)     Viết Phương trình mặt phẳng đi qua d và vuông góc với mp(P).

c)     Viết phương trình hình chiếu vuông góc của d trên mp(P).

Lời giải:

a)     Đường thẳng d đi qua M0 (0,8,3) và vectơ chỉ phương là u→=(1,4,2)

b)     Mặt phẳng đi qua d và vuông góc với mp(P) là mặt phẳng đi qua M0 (0,8,3)∈d và nhận n→=[n1→,u→] làm vectơ pháp tuyến, trong đó u→=(1,4,2) là chỉ Phương của d, n1→=(1,1,1) là vectơ pháp tuyến của (P) ta tính được n→=(2,1,-3), nên mặt phẳng cần tìm có phương trình là:

2(x-0)+(y-8)-3(z-3)=0 <=> 2x+y-3z+1=0

c)     Hình chiếu vuông góc của d lên mặt phẳng(P) là giao tuyến của mp(P) và mp(Q) chứa d và vuông góc với mp(P). theo câu b, ta có mp(Q) có phương trình: 2x+y-3z+1=0. Vậy Phương trình hình chiếu của d lên mp(P) là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Bài 28 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Xác định vị trí tương đối giữa các cặp đường thẳng d và d’ cho bởi phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 28 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

d’: là giao tuyến của hai mặt phẳng: (α):x+y-z=0

(α' ):2x-y+2z=0

Lời giải:

a)     đường thẳng d đi qua M0(1,7,3)và có vectơ chỉ phương u→=(2,1,4) đường thẳng (d’) đi qua M0'(3,-1,-2) và có vectơ chỉ phương u'→=6,-2,1)

nên ta tính được

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

vậy d và d’ chéo nhau.

b)     Thay x, y, z ở phương trình tham số của d vào phương trình (α) ta được: t-3-4t+3+3t=0 <=> 0 = 0 (đúng với ∀t)

Vậy d ⊂ (α)     (1)

Thay x, y, z ở phương trình tham số của d vào phương trình (α' )ta được:

2t+3+4t-6-6t=0 <=> -3=0 (vô nghiệm)

Vậy d // α'     (2)

Từ (1) và (2) suy ra: d // d’

Bài 29 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1, -1, 1) và cắt cả hai đường thẳng sau đây:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 29 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Lời giải:

Gọi Δ là đường thẳng cần tìm, ta có Δ =(P)∩(Q), trong đó (P) chứa A và d và (Q) chứa A và d’. đường thẳng d đi qua Mo (1,0,3) và có vectơ chỉ phương u→=(2,1,-1) nên mp(P) đi qua A(1, -1, 1) và nhận [u→,MoA→ ]=(-3,4,-2) là vectơ pháp tuyến, suy ra mp(P) có phương trình:

-3x+4y-2z+9=0

Tương tự mp(Q) có phương trình: x+y+z-1=0

Vậy Phương trình của Δ là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Bài 30 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Viết Phương trình đường thẳng song song với d1, và cắt cả hai đường thẳng d2 và d3, biết Phương trình của d1,d2,d3 là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 30 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Lời giải:

Gọi Δ là đường cần tìm, thì Δ=(P)∩(Q);

Trong đó (P) là mặt phẳng chứa d2 và (P) // d1

(Q) là mặt phẳng chứa d3 và (Q) // d1

d1,d2,d3 lần lượt có các vectơ chỉ phương là: u1→=(0,4,-1),u2 →=(1,4,3),u3 →=(5,9,1)

Ta viết được Phương trình mp(P) là: 16x-y-4z-10=0

Phương trình mp(Q) là: 13x-5y-20z+17=0

Vậy Phương trình của Δ là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

hay Δ có Phương trình tham số là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 31 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Cho hai đường thẳng:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 31 (trang 103 sgk Hình Học 12 nâng cao):

a)     Chứng tỏ rằng giữa đường thẳng đó chéo nhau:

b)     Viết Phương trình mặt phẳng đi qua gốc tọa độ O và song song với d1 và d2.

c)     Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng d1 và d2.

d)     Viết Phương trình vuông góc chung của hai đường thẳng đó.

Lời giải:

a)     Đường thẳng (d1) đi qua M1 (8,5,8) và có vectơ chỉ phương là u1→=(1,2,-1)

Đường thẳng (d2) đi qua M2 (3,1,1) và có vectơ chỉ phương là u2→=(-7,2,3)

Ta có: u1u2→=(8,4,16);M2M1→=(5,4,7) nên u1u2→.M2M1→=168 ≠ 0, suy ra d1 và d2 chéo nhau. (đpcm)

b)     Mặt phẳng đi qua O(0, 0, 0) và song song với d1 và d2 sẽ nhận vectơ u1u2→=(8,4,16) làm vectơ pháp tuyến, nên đường trình của mặt phẳng đó là: 8(x-0)+4(y-0)+16(z-0)=0 <=> 2x+y+4z=0

c)     Khoảng cách giữa d1 và d2 là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Bài 32 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (α) có Phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 32 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

(α):2x+y+z-8=0

a)     Tìm góc giữa d và (α)

b)     Tìm tọa độ giao điểm của d và (α).

c)     Viết phương trình hình chiếu vuông góc của (d) trên (α)

Lời giải:

a)     Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là: u→=(2,3,5)

Mặt phẳng (α) có vectơ pháp tuyến là n→=(2,1,1)

Ta có

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

b)     Tọa độ giao điểm của d và (α) là nghiệm của hệ:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

c)     Hình chiếu vuông góc của d lên (α) là đường thẳng đi qua giao điểm

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

của d và (α) và nhận vectơ: [[n→,v→ ],n→ ] làm vectơ chỉ phương, trong đó u→=(2,3,5) làm vectơ chỉ phương của (d).

n→=(2,1,1) là vectơ pháp tuyến của (α)

Ta tính được [n→,v→ ]=(-2 ;8; -4), [[n→,v→ ],n→ ]=(12,-6,-18)

Vậy đường thẳng cần tìm có phương trình là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 33 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Cho đường thẳng Δ và mp(P) có phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 33 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

(P):2x+z-5=0

a)     Xác định tọa độ giao điểm A của Δ và (P).

b)     Viết phương trình đường thẳng đi qua A, nằm trong (P) và vuông góc với Δ.

Lời giải:

a)     Tọa độ giao điểm A của Δ và (P) là nghiệm của hệ Phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

Vậy A = (1, 2, 3)

b)     Đường thẳng đi qua A(1, 2, 3) nằm trong (P) và vuông góc với Δ có vectơ chỉ phương của Δ:n→=(2,0,1) là vectơ pháp tuyến của (α). Ta tính được [[n→,v→ ]]=(2,3,-4). Vậy phương trình đường thẳng cần tìm là

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 34 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

a)     Tính khoảng cách từ điểm M(2, 3, 1) đến đường thẳng Δ có phương trình:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 34 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

b)     Tính khoảng cách từ điểm N(2, 3, -1) đến đường thẳng d di qua điểm

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

và vectơ chỉ phương u→=(-4,2,-1)

Lời giải:

a)     Đường thẳng (d):

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

đi qua M0 (-2,1,-1) và có vectơ chỉ phương u→=(1,2,-2).

Khoảng cách từ M(2, 3, 1) đến đường thẳng (d) là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Với MM0→=(-4,-2,-2) nên [MM0→,u→ ]=(8,-10,-6)

Suy ra

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Khoảng cách từ N đến đường thẳng d đi qua M0 và có vectơ chỉ phương u→ là :

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Bài 35 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Tìm khoảng cách giữa hai đường thẳng sau:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Bài 35 (trang 104 sgk Hình Học 12 nâng cao):

Lời giải:

a)     Đường thẳng d:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-Lời giải:

đi qua M(1, -1, 1) và có vectơ chỉ phương n→=(1,−1,0)

Đường thẳng d’:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

đi qua M’(2, -2, 3) và có vectơ chỉ phương n'→=(-3,3,0)

Nên ta thấy d // d’

Vậy khoảng cách giữa d và d’ là khoảng cách từ M(1, -1, 1) ∈ d đến đường thẳng d’ và bằng :

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

Ta có: MN'→=(1,-1,2), suy ra [MN'→,n'→ ]=(-6,-6,0)

Vậy khoảng cách cần tìm là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

b)     Đường thẳng d:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null

đi qua M(0, 4, -1) và có vectơ chỉ phương u→(-1,1,-2)

Khoảng cách giữa (d) và (d’) là:

Giải bài tập sgk Toán nâng cao-null



Loading...