A. Tổng hợp kiến thức
I. Phương trình tham số của đường thẳng
Định lí
- Trong không gian Oxyz cho đường thẳng $\Delta $ đi qua điểm $M_{0}(x_{0};y_{0};z_{0})$ và nhận $\overrightarrow{a}=(a_{1},a_{2};a_{3})$ làm vectơ chỉ phương.
- Điều kiện cần và đủ để điểm $M(x;y;z)$ nằm trên $\Delta $ là có một số thực $t$ sao cho:
| $\left\{\begin{matrix}x=x_{0}+ta_{1} & & \\ y=y_{0}+ta_{2} & & \\ z=z_{0}+ta_{3} & & \end{matrix}\right.$ |
II. Điều kiện để hai đường thẳng song song, cắt nhau, chéo nhau
1. Hai đường thẳng song song
- d // d’ <=> $d//d'<=>\left\{\begin{matrix}\overrightarrow{a}=k\overrightarrow{a’} & & \\ M \in d & & \\ M \notin d’ & & \end{matrix}\right.$
- $d \equiv d'<=>\left\{\begin{matrix}\overrightarrow{a}=k\overrightarrow{a’} & & \\ M \in d & & \\ M \in d’ & & \end{matrix}\right.$
2. Hai đường thẳng cắt nhau
Cho d: $\left\{\begin{matrix}x=x_{0}+ta_{1} & & \\ y=y_{0}+ta_{2} & & \\ z=z_{0}+ta_{3} & & \end{matrix}\right.$ và d’: $\left\{\begin{matrix}x=x_{0}’+t’a_{1}’ & & \\ y=y_{0}’+t’a_{2}’ & & \\ z=z_{0}’+t’a_{3}’ & & \end{matrix}\right.$
- $d$ và $d’$ cắt nhau <=> $\left\{\begin{matrix}x_{0}+ta_{1}=x_{0}’+t’a_{1}’ & & \\ y_{0}+ta_{2}=y_{0}’+t’a_{2}’ & & \\ z_{0}+ta_{3}=z_{0}’+t’a_{3}’ & & \end{matrix}\right.$ có đúng một nghiệm.
3. Hai đường thẳng chéo nhau
- $d$ và $d’$ chéo nhau <=> $\left\{\begin{matrix}x_{0}+ta_{1}=x_{0}’+t’a_{1}’ & & \\ y_{0}+ta_{2}=y_{0}’+t’a_{2}’ & & \\ z_{0}+ta_{3}=z_{0}’+t’a_{3}’ & & \end{matrix}\right.$ vô nghiệm.
B. Bài tập & Lời giải
Câu 1: Trang 89 – sgk hình học 12
Viết phương trình tham số của đường thẳng d trong các trường hợp sau:
a) d đi qua điểm M(5 ; 4 ; 1) có vec tơ chỉ phương $\overrightarrow{a}=(2;-3;1)$
b) d đi qua điểm A(2 ; -1 ; 3) và vuông góc với mặt phẳng ($\alpha$) có phương trình: $x + y – z + 5 = 0$
c) d đi qua điểm B(2 ; 0 ; -3) và song song với đường thẳng ∆ có phương trình: $\left\{\begin{matrix}x=1+2t & & \\y=-3+3t & & \\ z=4t & & \end{matrix}\right.$
d) d đi qua hai điểm P(1 ; 2 ; 3) và Q(5 ; 4 ; 4).
Xem lời giải
Câu 2: Trang 89 – sgk hình học 12
Viết phương trình tham số của đường thẳng là hình chiếu vuông góc của đường thẳng
d: $\left\{\begin{matrix}x=2+t & & \\y=-3+2t & & \\ z=1+3t & & \end{matrix}\right.(t \in R)$ lần lượt trên các mặt phẳng sau:
a) (Oxy)
b) (Oyz)
Xem lời giải
Câu 3: Trang 90 sgk hình học 12
Xét vị trí tương đối của đường thẳng d và d’ trong các trường hợp sau:
a) d: $\left\{\begin{matrix}x=-3+2t & & \\y=-2+3t & & \\ z=6+4t & & \end{matrix}\right.$ và d’: $\left\{\begin{matrix}x=5+t’ & & \\y=-1-4t’ & & \\ z=20+t’ & &\end{matrix}\right.$
b) $\left\{\begin{matrix}x=1+t & & \\y=2+t & & \\ z=3-t & & \end{matrix}\right.$ và d’: $\left\{\begin{matrix}x=1+2t’ & & \\y=-1+2t’ & & \\ z=2-2t’ & & \end{matrix}\right.$
Xem lời giải
Câu 4: Trang 90 – sgk hình học 12
Tìm a để hai đường thẳng sau đây cắt nhau:
d: $\left\{\begin{matrix}x=1+at & & \\y=t & & \\ z=-1+2t & & \end{matrix}\right.$ và d’: $\left\{\begin{matrix}x=1-t’ & & \\y=2+2t’ & & \\ z=3-t’ & & \end{matrix}\right.$
Xem lời giải
Câu 5: Trang 90 – sgk hình học 12
Xét vị trí tương đối của đường thẳng d với mặt phẳng ($\alpha$) trong các trường hợp sau:
a) d: $\left\{\begin{matrix}x=12+4t & & \\y=9+3t & & \\ z=1+t & & \end{matrix}\right.$ và ($\alpha$): $3x+5y-z-2=0$
b) d: $\left\{\begin{matrix}x=1+t & & \\y=2-t & & \\ z=1+2t & & \end{matrix}\right.$ và ($\alpha$): $x+3y+z+1=0$
c) d: $\left\{\begin{matrix}x=12+4t & & \\y=1+2t & & \\ z=2-3t & & \end{matrix}\right.$ và ($\alpha$): $x+y+z-4=0$
Xem lời giải
Câu 6: Trang 90 – sgk hình học 12
Tính khoảng cách giữa đường thẳng
∆ : $\left\{\begin{matrix}x=-3+2t & & \\y=-1+3t & & \\ z=-1+2t & & \end{matrix}\right.$ và mp($\alpha$): $2x-2y+z+3=0$
Xem lời giải
Câu 7: Trang 91 – sgk hình học 12
Cho điểm A(1 ; 0 ; 0) và đường thẳng ∆: $\left\{\begin{matrix}x=2+t & & \\y=1+2t & & \\ z=t & & \end{matrix}\right.$
a) Tìm tọa độ điểm H là hình chiếu vuông góc của điểm A trên đường thẳng ∆.
b) Tìm tọa độ điểm A’ đối xứng với A qua đường thẳng ∆.
Xem lời giải
Câu 8: Trang 91 – sgk hình học 12
Cho điểm M(1; 4; 2) và mặt phẳng ($\alpha$): $x + y + z – 1 = 0$
a)Tìm tọa độ điểm H là hình chiếu vuông góc của điểm M trên mặt phẳng ($\alpha$).
b)Tìm tọa độ điểm M’ đối xứng với M qua mặt phẳng ($\alpha$).
c) Tính khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng ($\alpha$).
Xem lời giải
Câu 9: Trang 91 – sgk hình học 12
Cho hai đường thẳng:
d: $\left\{\begin{matrix}x=1-t & & \\y=2+2t & & \\ z=3t & & \end{matrix}\right.$ và d’: $\left\{\begin{matrix}x=1+t & & \\y=3-2t & & \\ z=1 & & \end{matrix}\right.$
Chứng minh d và d’ chéo nhau.
Xem lời giải
Câu 10: Trang 91 – sgk hình học 12
Giải bài toán sau đây bằng phương pháp tọa độ. Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ có cạnh bằng 1.
Tính khoảng cách từ đỉnh A đến các mặt phẳng (A’BD) và (B’D’C).
Xem lời giải
Phần tham khảo mở rộng
Dạng 1: Vết phương trình đường thẳng d đi qua A và vuông góc với hai đường thẳng $d_{1}$ và $d_{2}$.
Xem lời giải
Dạng 2: Viết phương trình đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng $(P): Ax+By+Cz+D=0,(Q): A^{‘}x+B^{‘}y+C^{‘}z+D^{‘}=0$
Xem lời giải
Dạng 3: Viết phương trình hình chiếu của đường thẳng (d) lên mặt phẳng (P).
Xem lời giải
Dạng 4: Viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm A, vuông góc với đường thẳng $d_{1}$ và cắt đường thẳng $d_{2}$
