Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 67 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>TĐKG 01: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG </b>
<b>Dạng 1: Viết phương trình mặt phẳng bằng cách xác định vectơ pháp tuyến </b>
<b>Câu 1. </b> Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(2;4;1), B(–1;1;3) và mặt phẳng
(P): <i>x</i>–3<i>y</i>+2 –5 0<i>z</i> = . Viết phương trình mặt phẳng (Q) đi qua hai điểm A, B và vng
góc với mặt phẳng (P).
<i><b>· (Q) đi qua A, B và vng góc với (P) Þ (Q) có VTPT </b>nr</i>=<sub>ë</sub>é<i>n ABr<sub>P</sub></i>,<i>uuur</i>ù<sub>û</sub>=(0; 8; 12) 0- - ¹<i>r</i>
<i><b>Þ </b></i>( ) : 2<i>Q</i> <i>y</i>+3 11 0<i>z</i>- = <i><b>. </b></i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A(1; 0; 1), B(2; 1; 2), </i>( ) :<i>P x</i>+2<i>y</i>+3<i>z</i>+ =3 0<i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) :<i>Q x</i>-2<i>y z</i>+ - =2 0
<b>Câu 2. </b> Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua hai điểm
<i>A</i>(2;1;3), (1; 2;1)<i>B</i> - và song song với đường thẳng
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 2
3 2
ì = - +
ï <sub>=</sub>
ï =
-ỵ
.
<i>· Ta có BAuur</i>=(1;3;2)<i>, d có VTCP ur</i>=(1;2; 2)- <i>. </i>
<i>Gọi nr là VTPT ca (P) ị </i> <i>n BA</i>
<i>n u</i>
ỡ ^
ớ ^
ợ
<i>uur</i>
<i>r</i>
<i>r r</i> <i> Þ chọn nr</i>=éë<i>BA uuur</i>,<i>r</i>ùû= -( 10;4; 1)
<i>-Þ Phương trình của (P): </i>10<i>x</i>-4<i>y z</i>+ -19 0= <i>. </i>
<b>Câu 3. </b> Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho 2 đường thẳng ( )<i>d</i><sub>1</sub> và ( )<i>d</i><sub>2</sub> có phương trình:
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>1</sub> 1 1 2
( );
2 3 1
- +
-= = , ( ) :<i>d</i><sub>2</sub> <i>x</i> 4 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
6 9 3
- -
-= = . Lập phương trình mặt phẳng (P) chứa
(d<sub>1</sub>) và ( )<i>d</i><sub>2</sub> .
<i>· Chứng tỏ (d1) // (d2). (P): x + y – 5z +10 = 0 </i>
<b>Câu 4. </b> Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình:
<i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>+6<i>y</i>-4<i>z</i>- =2 0. Viết phương trình mặt phẳng (P) song song với giá của
véc tơ <i>vr</i>=(1;6;2), vng góc với mặt phẳng( ) :<i>a</i> <i>x</i>+4<i>y z</i>+ -11 0= và tiếp xúc với (S).
<i>· (S) có tâm I(1; –3; 2) và bán kính R = 4. VTPT của </i>( )<i>a</i> <i> là nr</i>=(1;4;1)<i>. </i>
<i>Þ VTPT của (P) là: nr<sub>P</sub></i> =
ë <i>. </i>
<i>Vậy: (P): </i>2<i>x y</i>- +2<i>z</i>+ =3 0<i> hoặc (P): </i>2<i>x y</i>- +2<i>z</i>-21 0= <i>. </i>
<b>Câu 5. </b> Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M(1; –1; 1) và hai đường thẳng
<i>x y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>1</sub> 1
( ) :
1 2 3
+
= =
- - và
<i>x y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub> 1 4
( ) :
1 2 5
-
-= = . Chứng minh rằng điểm <i>M d d</i>, ,<sub>1</sub> <sub>2</sub> cùng
nằm trên một mặt phẳng. Viết phương trình mặt phẳng đó.
<i>· d</i><sub>1</sub><i> qua M</i><sub>1</sub>(0; 1;0)- <i> và có ur</i><sub>1</sub>=(1; 2; 3)- - <i>, d</i><sub>2</sub><i> qua M</i><sub>2</sub>(0;1;4)<i> và có ur</i><sub>2</sub> =(1;2;5)<i>. </i>
<i>u u</i><sub>1 2</sub>; ( 4; 8;4) 0
é ù = - - ¹
ë<i>r r</i> û <i>r, M M</i>1 2 =(0;2;4)
<i>uuuuuur</i>
<b>Dạng 2: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến mặt cầu </b>
<b>Câu 6. </b> Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng d: <i>x</i> 3 <i>y</i> 3 <i>z</i>
2 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
và mặt cầu
(S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>-2<i>y</i>-4<i>z</i>+ =2 0. Lập phương trình mặt phẳng (P) song song với d và
trục Ox, đồng thời tiếp xúc với mặt cầu (S).
<i>· (S) có tâm I(1; 1; 2), bán kính R = 2. d có VTCP ur</i>=(2;2;1)<i>. </i>
<i>(P) // d, Ox Þ (P) có VTPT nr r</i>=
2 2
1 4 <sub>2</sub>
1 2
- + <sub>=</sub>
+ <i> Û </i> <i>D</i>- =3 2 5<i> Û </i>
<i>D</i>
3 2 5
3 2 5
é = +
ê
=
-ë
<i>Þ (P): y</i>-2<i>z</i>+ +3 2 5 0= <i>hoặc (P): y</i>-2<i>z</i>+ -3 2 5 0= <i>. </i>
<b>Câu 7. </b> Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+2<i>x</i>-4<i>y</i>- =4 0 và
mặt phẳng (P):<i>x z</i>+ - =3 0. Viết phương trình mặt phẳng (Q) đi qua điểm <i>M</i>(3;1; 1)
-vng góc với mặt phẳng (P) và tiếp xúc với mặt cầu (S).
<i>· (S) có tâm I(–1; 2; 0) và bán kính R = 3; (P) có VTPT nr<sub>P</sub></i> =(1;0;1)<i>. </i>
<i>PT (Q) đi qua M có dạng: A x</i>( - +3) <i>B y</i>( - +1) <i>C z</i>( 1) 0,+ = <i>A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2¹0<i> </i>
<i>(Q) tiếp xúc với (S) Û d I Q</i>( ,( ))= Û -<i>R</i> 4<i>A B C</i>+ + =3 <i>A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2<i> </i> <i>(*) </i>
<i>Q P</i>
<i>Q</i> <i>P</i> <i>n n</i> <i>A C</i> <i>C</i> <i>A</i>
( ) ( )^ Û <i>r r</i>. = Û + = Û = -0 0 <i>(**) </i>
<i>Từ (*), (**) Þ </i> <i>B</i>-5<i>A</i> =3 2<i>A</i>2+<i>B</i>2 Û8<i>B</i>2-7<i>A</i>2+10<i>AB</i>=0<i> Û A</i>=2<i>B</i> Ú 7<i>A</i>= -4<i>B</i>
<i>· Với A</i>=2<i>B. Chọn B = 1, A = 2, C = –2 Þ PT (Q): </i>2<i>x y</i>+ -2<i>z</i>- =9 0
<i>· Với </i>7<i>A</i>= -4<i>B. Chọn B = –7, A = 4, C = –4 Þ PT (Q): </i>4<i>x</i>-7<i>y</i>-4<i>z</i>- =9 0
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với </i>( ) :<i>S x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>+4<i>y</i>-4<i>z</i>+ =5 0<i>, </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y</i>+ -6<i>z</i>+ =5 0, (1;1;2)<i>M</i> <i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: </i>( ) : 2<i>Q</i> <i>x</i>+2<i>y z</i>+ - =6 0<i> hoặc </i>( ) :11<i>Q</i> <i>x</i>-10<i>y</i>+2<i>z</i>- =5 0<i>. </i>
<b>Câu 8. </b> Trong không gian với hệ trục Oxyz, cho mặt cầu (S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2–2<i>x</i>+4<i>y</i>+2 –3 0<i>z</i> = .
Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa trục Ox và cắt mặt cầu (S) theo một đường trịn có
bán kính <i>r</i>=3.
<i>· (S) có tâm I(1; –2; –1), bán kính R = 3. (P) chứa Ox Þ (P): ay + bz = 0. </i>
<i>Mặt khác đường trịn thiết diện có bán kính bằng 3 cho nên (P) đi qua tâm I. </i>
<i>Suy ra: –2a – b = 0 </i>Û<i>b = –2a (a</i>ạ<i>0) ị (P): y 2z = 0. </i>
<b>Câu 9. </b> Trong không gian với hệ trục Oxyz, cho mặt cầu (S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+2<i>x</i>-2<i>y</i>+2 –1 0<i>z</i> =
và đường thẳng <i>d</i>:ì - - =<sub>í</sub><sub>2</sub><i>x y<sub>x z</sub></i> 2 0<sub>6 0</sub>
- - =
ỵ . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa d và cắt mặt cầu
(S) theo một đường tròn có bán kính <i>r</i> =1.
<i>· (S) có tâm I</i>( 1;1; 1)- - <i>, bán kính R = 2. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>M</i> <i>P</i>
<i>N</i> <i>P</i>
<i>d I P</i> <i>R</i>2 <i>r</i>2
( )
( )
( ,( ))
ỡ ẻ
ù ẻ
ớ
ù <sub>=</sub> <sub></sub>
-ợ
<i> Û </i>é =<sub>ê</sub><sub>17</sub><i>a b c<sub>a</sub></i><sub>= -</sub>,2<sub>7 ,2</sub><i><sub>b c</sub></i>= - +(<i>a b d</i><sub>= - +</sub><sub>(</sub>),<i><sub>a b d</sub></i>= - -<sub>),</sub>3<i>a b</i><sub>= - -</sub><sub>3</sub><i><sub>a b</sub></i> (1)<sub>(2)</sub>
ë
<i>+ Với (1) Þ (P): x y z</i>+ - - =4 0 <i>+ Với (2) Þ (P): </i>7<i>x</i>-17<i>y</i>+5<i>z</i>- =4 0
<b>Câu 10. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng <sub>1</sub>: <i>x y</i> 1 <i>z</i>
2 1 1
<i>D</i> = - =
- ,
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2: <sub>1</sub>1 <sub>1</sub> <sub>1</sub>
<i>D</i> - = =
- - và mặt cầu (S): <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2<sub>+</sub> 2<sub>+</sub> 2<sub>–2</sub> <sub>+</sub><sub>2</sub> <sub>+</sub><sub>4 –3 0</sub><sub>=</sub> <sub>. Viết phương trình </sub>
tiếp diện của mặt cầu (S), biết tiếp diện đó song song với hai đường thẳng D1 và D1.
<i>· (P): y z</i>+ + +3 3 2 0= hoặc (P): <i>y z</i>+ + -3 3 2 0=
<b>Câu 11. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình </i>
<i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>+4<i>y</i>-6 11 0<i>z</i>- = 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 trịn
có chu vi bằng <i>p</i>=6p .
<i>· Do (b) // (a) nên (b) có phương trình 2x + 2y – z + D = 0 (D</i>¹<i>17) </i>
<i>(S) có tâm I(1; –2; 3), bán kính R = 5. Đường trịn có chu vi 6p nên có bán kính r = 3. </i>
<i>Khoảng cách từ I tới (b) là h = </i> <i>R</i>2-<i>r</i>2 = 52-32 =4
<i>Do đĩ </i> <i>D</i> <i>D</i> <i>D<sub>D</sub></i> <i><sub> (loại)</sub></i>
2 2 2
2.1 2( 2) 3 <sub>7</sub>
4 5 12 <sub>17</sub>
2 2 ( 1)
+ - - + <sub>é = </sub>
-= Û - + = <sub>Û ê =</sub>
ë
+ +
<i>-Vậy (b) có phương trình </i>2<i>x</i>+2 – – 7 0<i>y z</i> = <i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<b>Dạng 3: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến khoảng cách </b>
<b>Câu 12. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) qua O, vng </i>
góc với mặt phẳng (Q): <i>x y z</i>+ + =0 và cách điểm M(1; 2; –1) một khoảng bằng 2.
<i>· PT mặt phẳng (P) qua O nên có dạng: Ax By Cz</i>+ + =0<i> (với A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2 ¹0<i>). </i>
<i>· Vì (P) ^ (Q) nên: </i>1.<i>A</i>+1.<i>B</i>+1.<i>C</i> =0<i> Û C</i>= - -<i>A B (1) </i>
<i>· d M P</i>( ,( ))= 2<i> Û </i> <i>A</i> <i>B C</i>
<i>A</i>2 <i>B</i>2 <i>C</i>2
2 <sub>2</sub>
+ - <sub>=</sub>
+ + <i> Û </i> <i>A</i> <i>B C</i> <i>A</i> <i>B</i> <i>C</i>
2 2 2 2
( +2 - ) =2( + + ) <i>(2) </i>
<i>Từ (1) và (2) ta được: </i>8<i>AB</i>+5<i>B</i>2=0<i> Û </i> <i>B</i>
<i>A</i> 0 <i>B</i> (3)
8 5 0 (4)
é =
ê <sub>+</sub> <sub>=</sub>
ë
<i>· Từ (3): B = 0 Þ C = –A. Chọn A = 1, C = –1 Þ (P): x z</i>- =0
<i>· Từ (4): 8A + 5B = 0. Chọn A = 5, B = –8 Þ C = 3 Þ (P): </i>5<i>x</i>-8<i>y</i>+3<i>z</i>=0<i>. </i>
<b>Câu 13. </b>Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho đường thẳng D : <i>x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i>
1 1 4
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
và
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.
<i>· Phương trình mp (P) đi qua M(0; –2; 0) có dạng: ax by cz</i>+ + +2<i>b</i>=0<i> (a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2¹0<i>) </i>
<i>D đi qua điểm A(1; 3; 0) và có một VTCP ur</i> =(1;1;4)
<i>Ta có: </i>
<i>a b</i> <i>c</i>
<i>P</i> <i><sub>a</sub></i> <i><sub>b</sub></i>
<i>d A P</i> <i>d</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
4 0
( ) <sub>5</sub>
4
( ;( ))
ì + + =
ï
ìD <sub>Û</sub> <sub>+</sub>
í <sub>=</sub> í <sub>=</sub>
ỵ <sub>ï</sub>
+ +
ỵ
<i>P</i> <i><sub>Û</sub></i> <i>a</i> <i>c</i>
<i>a</i> 42<i>c</i>
ì =
í =
-ỵ <i>. </i>
<i>· Với a</i>=4<i>c. Chọn a</i>=4,<i>c</i>= Þ = -1 <i>b</i> 8<i>Þ Phương trình (P): </i>4<i>x</i>-8<i>y z</i>+ -16 0= <i>. </i>
<i>· Với a</i>= -2<i>c. Chọn a</i>=2,<i>c</i>= - Þ =1 <i>b</i> 2 <i>Þ Phương trình (P): </i>2<i>x</i>+2<i>y z</i>- + =4 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với </i> :<i>x y z</i> 1; (0;3; 2),<i>M</i> <i>d</i> 3
1 1 4
<i>D</i> = = - - = <i>. </i>
<i>ĐS: </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x</i>+2<i>y z</i>- - =8 0<i> hoặc </i>( ) : 4<i>P</i> <i>x</i>-8<i>y z</i>+ +26 0= <i>. </i>
<b>Câu 14. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng
<i>x t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
( ) : 1 2
1
ì =
ï = - +
í
ï =
ỵ
và điểm
<i>A( 1;2;3)</i>- . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng (d) sao cho khoảng cách từ
điểm A đến mặt phẳng (P) bằng 3.
<i>· (d) đi qua điểm M(0; 1;1)</i>- <i> và có VTCT ur</i> =(1;2;0)<i>. Gọi nr</i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i> với a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2 ¹0
<i>là VTPT của (P) . </i>
<i>PT mặt phẳng (P): a x</i>( - +0) <i>b y</i>( + +1) <i>c z</i>( 1) 0- = Û<i>ax by cz b c</i>+ + + - =0<i> (1). </i>
<i>Do (P) chứa (d) nên: u nr r</i>. = Û +0 <i>a</i> 2<i>b</i>= Û = -0 <i>a</i> 2<i>b (2) </i>
<i>d A P</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2
2 2 2 2 2
3 2 5 2
,( ) 3 3 3 5 2 3 5
5
- + + +
= Û = Û = Û + = +
+ + + <i> </i>
<i>b</i>2 <i>bc c</i>2 <i>b c</i> 2 <i>c</i> <i>b</i>
4 4 0 2 0 2
Û - + = Û - = Û = <i>(3) </i>
<b>Câu 15. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho các điểm <i>M</i>( 1;1;0), (0;0; 2), (1;1;1)- <i>N</i> - <i>I</i> . Viết
phương trình mặt phẳng (P) qua A và B, đồng thời khoảng cách từ I đến (P) bằng 3.
<i>· PT mặt phẳng (P) có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2¹0)<i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>M</i> <i>P</i>
<i>N</i> <i>P</i>
<i>d I P</i>
( )
( )
( ,( )) 3
ỡ ẻ
ù ẻ
ớ
ù <sub>=</sub>
ợ
<i></i> <sub>ờ</sub>ộ = -<sub>5</sub><i>a<sub>a</sub></i><sub>=</sub><sub>7 ,2</sub><i>b c a b d a b<sub>b c a b d a b</sub></i>,2 = -<sub>= -</sub>,<sub>,</sub> = -<sub>= -</sub> (1)<sub>(2)</sub>
ë <i>. </i>
<i>+ Với (1) Þ PT mặt phẳng (P): x y z</i>- + + =2 0
<i>+ Với (2) Þ PT mặt phẳng (P): </i>7<i>x</i>+5<i>y z</i>+ + =2 0<i>. </i>
<b>Câu 16. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho tứ diện ABCD với <i>A(1; 1;2)</i>- , <i>B(1;3;0)</i>,
<i>C( 3;4;1)</i>- , <i>D(1;2;1)</i>. 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).
<i>· PT mặt phẳng (P) có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2 ¹0)<i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>A</i> <i>P</i>
<i>B</i> <i>P</i>
<i>d C P</i> <i>d D P</i>
( )
( )
( ,( )) ( ,( ))
ỡ ẻ
ù <sub>ẻ</sub>
ớ
ù <sub>=</sub>
ợ
<i></i> <i>a ba</i> <i>b dc d</i>
<i>b c d</i> <i>a</i> <i>b c d</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
2 0
3 0
3a 4 2
ì - + + =
ï + + =
ï
í - + + + <sub>=</sub> + + +
ï
ï <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ỵ
<i> </i>
<i>Û </i>é =<sub>ê =</sub><i><sub>c</sub>b</i> <sub>2 ,</sub>2 ,<i><sub>a b a d</sub>a c</i><sub>=</sub>=4 ,<i>a d</i><sub>,</sub> <sub>= -</sub>= -<sub>4</sub><i><sub>a</sub></i>7<i>a</i>
ë
<i>+ Với b</i>=2 ,<i>a c</i>=4 ,<i>a d</i>= -7<i>a Þ (P): x</i>+2<i>y</i>+4<i>z</i>- =7 0<i>. </i>
<i>+ Với c</i>=2 ,<i>a b a d</i>= , = -4<i>a Þ (P): x y</i>+ +2<i>z</i>- =4 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A</i>(1;2;1), ( 2;1;3), (2; 1;1), (0;3;1)<i>B</i> - <i>C</i> - <i>D</i> <i>. </i>
<i>ĐS: </i>( ) : 4<i>P</i> <i>x</i>+2<i>y</i>+7 15 0<i>z</i>- = <i> hoặc </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x</i>+3<i>z</i>- =5 0<i>. </i>
<b>Câu 17. </b>Trong không gian với hệ trục tọa độ <i>Oxyz, cho các </i> điểm <i>A(1;2;3)</i>, <i>B(0; 1;2)</i>- ,
<i>C(1;1;1)</i>. Viết phương trình mặt phẳng ( )<i>P</i> đi qua <i>A</i> và gốc tọa độ <i>O</i> sao cho khoảng cách
từ <i>B</i> đến ( )<i>P</i> bằng khoảng cách từ <i>C</i> đến ( )<i>P</i> .
<i>· Vì O Ỵ (P) nên </i>( ) :<i>P ax by cz</i>+ + =0<i>, với a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2 ạ0<i>. </i>
<i>Do A ẻ (P) ị a</i>+2<i>b</i>+3<i>c</i>=0<i> (1) và d B P</i>( ,( ))=<i>d C P</i>( ,( ))Û - +<i>b</i> 2<i>c</i> = + +<i>a b c</i> <i> (2) </i>
<i>Từ (1) và (2) Þ b</i>=0<i> hoặc c</i>=0<i>. </i>
<i>· Với b</i>=0<i>thì a</i>= -3<i>c</i> <i>Þ</i> ( ) : 3<i>P</i> <i>x z</i>- =0 <i>· Với c</i>=0<i> thì a</i>= -2<i>b</i> <i>Þ</i> ( ) : 2<i>P</i> <i>x y</i>- =0
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A</i>(1;2;0), (0;4;0), (0;0;3)<i>B</i> <i>C</i> <i>. </i> <i>ĐS: </i>-6<i>x</i>+3<i>y</i>+4<i>z</i>=0<i> hoặc </i>6<i>x</i>-3<i>y</i>+4<i>z</i>=0<i>. </i>
<b>Câu 18. </b>Trong không gian với hệ trục tọa độ <i>Oxyz, cho ba </i> điểm <i>A(1;1; 1)</i>- , <i>B(1;1;2)</i>,
<i>C( 1;2; 2)</i>- - và mặt phẳng (P): <i>x</i>-2<i>y</i>+2 1 0<i>z</i>+ = . Viết phương trình mặt phẳng ( )<i>a</i> đi qua
A, vng góc với mặt phẳng (P), cắt đường thẳng BC tại I sao cho <i>IB</i>=2<i>IC</i>.
<i>· PT </i>( )<i>a</i> <i>có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0<i>, vi a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2ạ0
<i>Do A(1;1; 1) ( )</i>- ẻ <i>a</i> <i>nờn: a b c d</i>+ - + =0<i> (1); </i> ( ) ( )<i>a</i> ^ <i>P</i> <i> nên a</i>-2<i>b</i>+2<i>c</i>=0<i> (2) </i>
<i>IB</i>=2<i>IC</i>Þ <i>d B</i>( ,( )) 2 ( ;( ))<i>a</i> = <i>d C</i> <i>a</i> Þ <i>a b</i> <i>c d</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c d</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2 <i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
2 2 2
2
+ + + - + - +
=
<i>a</i> <i>b</i> <i>c d</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i>
3 3 6 0 <sub>(3)</sub>
5 2 3 0
é - + - =
Û ê- + - + =<sub>ë</sub>
<i>Từ (1), (2), (3) ta có 2 trường hợp sau : </i>
<i>TH1 : </i>
<i>a b c d</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>a c</i> <i>a d</i> <i>a</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c d</i>
0 <sub>1</sub> <sub>3</sub>
2 2 0 ; ;
2 2
3 3 6 0
ì + - + = <sub>-</sub> <sub></sub>
-ï - + = Û = = - =
í
ï - + - =
ợ
<i>. </i>
<i> Chn a</i>= ị = -2 <i>b</i> 1;<i>c</i>= -2;<i>d</i>= -3 <i>Þ</i> ( )<i>a</i> <i>: </i>2<i>x y</i>- -2<i>z</i>- =3 0
<i>TH2 : </i>
<i>a b c d</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>a c a d</i> <i>a</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i>
0 <sub>3</sub> <sub>3</sub>
2 2 0 ; ;
2 2
5 2 3 0
ì + - + = <sub></sub>
-ï - + = Û = = =
í
ï- + - + =
ợ
<i>. </i>
<i> Chn a</i>= ị =2 <i>b</i> 3;<i>c</i>=2;<i>d</i> = -3<i>Þ</i> ( )<i>a</i> <i>: </i>2<i>x</i>+3<i>y</i>+2<i>z</i>- =3 0
<i>Vậy: </i>( )<i>a</i> <i>: </i>2<i>x y</i>- -2<i>z</i>- =3 0<i>hoặc </i>( )<i>a</i> <i>: </i>2<i>x</i>+3<i>y</i>+2<i>z</i>- =3 0
<b>Câu 19. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng <i>d d</i><sub>1 2</sub>, lần lượt có phương
trình <i>d</i><sub>1</sub>:<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 3
- -
-= = , <i>d</i><sub>2</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
2 1 4
- -
-= =
- . Viết phương trình mặt phẳng cách
đều hai đường thẳng <i>d d</i><sub>1 2</sub>, .
<i>· Ta có d</i><sub>1</sub><i> đi qua A(2;2;3) , có ur<sub>d</sub></i><sub>1</sub>=(2;1;3)<i>, d</i><sub>2</sub><i> đi qua B(1;2;1) và có ur<sub>d</sub></i><sub>2</sub> =(2; 1;4)- <i>. </i>
<i>Do (P) cách đều d d</i><sub>1 2</sub>, <i> nên (P) song song với d d</i><sub>1 2</sub>, <i> Þ nr<sub>P</sub></i> =é<sub>ë</sub><i>u ur r<sub>d</sub></i><sub>1</sub>, <i><sub>d</sub></i><sub>2</sub>ù<sub>û</sub>=(7; 2; 4)
<i>-Þ PT mặt phẳng (P) có dạng: </i>7<i>x</i>-2<i>y</i>-4<i>z d</i>+ =0
<i>Do (P) cách đều d d</i><sub>1 2</sub>, <i>suy ra d A P</i>( ,( ))=<i>d B P</i>( ,( ))<i> </i>
<i>Û </i> 7.2 2.2 4.3 <i>d</i> 7.1 2.2 4.1 <i>d</i>
69 69
- - + - - +
= <i>d</i> 2 <i>d</i> 1 <i>d</i> 3
2
<b>Câu 20. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng <i>d d</i><sub>1 2</sub>, lần lượt có phương
trình
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
1
1
: 2
1
ì = +
ï =
-í
ï =
ỵ
, <i>d</i><sub>2</sub>: <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
1 2 2
- - +
= =
- . Viết phương trình mặt phẳng (P) song song
với <i>d</i><sub>1</sub> và <i>d</i><sub>2</sub>, sao cho khoảng cách từ <i>d</i><sub>1</sub> đến (P) gấp hai lần khoảng cách từ <i>d</i><sub>2</sub> đến (P).
<i>· Ta có : d</i><sub>1</sub><i> đi qua A(1;2;1) và có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(1; 1;0)
<i> d</i><sub>2</sub><i> đi qua B(2;1; 1)</i>- <i> và có VTCP là ur</i><sub>2</sub> =(1; 2;2)
<i>-Gọi nr là VTPT của (P), vì (P) song song với d</i><sub>1</sub><i> và d</i><sub>2</sub><i> nên nr</i>=é<sub>ë</sub><i>u ur r</i><sub>1 2</sub>, ù<sub>û</sub>= - - -( 2; 2; 1)
<i>Þ Phương trìnht (P): </i>2<i>x</i>+2<i>y z m</i>+ + =0<i>. </i>
<i>m</i>
<i>d d P</i>( ,( ))<sub>1</sub> <i>d A P</i>( ;( )) 7
3
+
= = <i> ; d d P</i>( ,( )) ( ,( ))<sub>2</sub> <i>d B P</i> 5 <i>m</i>
3
+
= =
<i>d d P</i>( ,( )) 2 ( ,( ))<sub>1</sub> = <i>d d P</i><sub>2</sub> Û +7 <i>m</i> =2. 5+<i>m</i> <sub>Û ê + = - +</sub>é + =<sub>7</sub>7 <i><sub>m</sub>m</i> 2(5<sub>2(5</sub>+<i>m<sub>m</sub></i>)<sub>)</sub>
ë <i>m</i> <i>m</i>
17
3;
3
Û = - =
<i>-+ Với m</i>= -3Þ ( ) : 2<i>P</i> <i>x</i>+2<i>y z</i>+ –3 0= <i> + Với m</i> 17
3
= - Þ( ) : 2<i>P</i> <i>x</i> 2<i>y z</i> 17 0
3
<b>Câu 21. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua hai điểm
<i>A(0; 1;2)</i>- , <i>B(1;0;3)</i> và tiếp xúc với mặt cầu (S): (<i>x</i>-1)2+ -(<i>y</i> 2)2+ +( 1)<i>z</i> 2 =2.
<i>· (S) có tâm I(1;2; 1)</i>- <i>, bán kính R</i>= 2<i>. </i>
<i>PT mặt phẳng (P) có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2 ¹0)
<i>Ta có: </i>
<i>A</i> <i>P</i>
<i>B</i> <i>P</i>
<i>d I P</i> <i>R</i>
( )
( )
( ,( ))
ỡ ẻ
ù
ẻ
ù =
ợ
<i> </i>ộ = -<sub>ờ</sub><i>a</i><sub>3</sub><i><sub>a</sub></i><sub>= -</sub><i>b c</i><sub>8 ,</sub>,<i><sub>b c</sub></i>= - -<sub>= - -</sub><i>a b d<sub>a b d</sub></i>, <sub>,</sub>=2<sub>=</sub><i>a</i><sub>2</sub>+<i><sub>a</sub></i>3<sub>+</sub><i>b</i><sub>3</sub><i><sub>b</sub></i> <sub>(2)</sub>(1)
ë
<i>+ Với (1) Þ Phương trình của (P): x y</i>- - =1 0
<i>+ Với (2) Þ Phương trình của (P): </i>8<i>x</i>-3<i>y</i>-5<i>z</i>+ =7 0
<b>Câu 22. </b>Trong khơng gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm <i>A(2; 1;1)</i>- . Viết phương trình mặt
phẳng (P) đi qua điểm A và cách gốc tọa độ O một khoảng lớn nhất.
<i>· Ta có d O P</i>( ,( ))£<i>OA. Do đó d O P</i>( ,( ))<sub>max</sub> =<i>OA xảy ra </i>Û<i>OA</i>^( )<i>P</i> <i>nên mặt phẳng (P) </i>
<i>cần tìm là mặt phẳng đi qua A và vng góc với OA. Ta có OAuuur</i>=(2; 1;1)
<i>-Vậy phương trình mặt phẳng (P): </i>2<i>x y z</i>- + - =6 0<i>.. </i>
<b>Câu 23. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(10; 2; –1) và đường thẳng d có
phương trình: <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 1 3
- <sub>= =</sub>
-. Lập phương trình mặt phẳng (P) đi qua A, song song với d
và khoảng cách từ d tới (P) là lớn nhất.
<i>· Gọi H là hình chiếu của A trên d Þ d(d, (P)) = d(H, (P)). Giả sử điểm I là hình chiếu của </i>
<i>H lên (P), ta có AH HI</i>³ <i>Þ HI lớn nhất khi A I</i>º <i>. Vậy (P) cần tìm là mặt phẳng đi qua A </i>
<i>và nhận uuurAH làm VTPT Þ (P): </i>7<i>x y</i>+ -5<i>z</i>-77 0= <i>. </i>
<b>Câu 24. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng (d) có phương trình tham số
<i>· Gọi (P) là mặt phẳng chứa D, thì </i>( ) ( )<i>P</i> <i><sub>P</sub></i> <i>d</i> <i> hoặc </i>( ) ( )<i>P</i> É <i>d</i> <i>. Gọi H là hình chiếu vng </i>
<i>góc của I trên (P). Ta ln có IH IA</i>£ <i> và IH</i> ^<i>AH. </i>
<i>Mặt khác </i>ì<sub>í Ỵ</sub><i>d d P<sub>H</sub></i>( ,( ))<sub>( )</sub><i><sub>P</sub></i> =<i>d I P</i>( ,( ))=<i>IH</i>
ỵ
<i>Trong (P), IH IA</i>£ <i>; do đó maxIH = IA</i>Û<i>H A</i>º <i>. Lúc này (P) ở vị trí (P0) ^ IA tại A. </i>
<i>Vectơ pháp tuyến của (P0) là n IAr uur</i>= =
<b>Câu 25. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y z</i> 2
2 1 2
- <sub>= =</sub>
và điểm
<i>A(2;5;3)</i>. Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa <i>d sao cho khoảng cách từ A đến (P) là lớn </i>
nhất.
<i>Vì (P) É d nên </i>ỡ ẻớ<i><sub>n u</sub>M</i><sub>.</sub> <sub>=</sub>( )<i>P</i><sub>0</sub>
ợ<i>r r</i> <i> ị </i>
<i>a</i> <i>c d</i>
<i>a b</i>2 <i>c</i> 0
2 2 0
ì + + =
í <sub>+ +</sub> <sub>=</sub>
ợ <i> ị </i>
<i>c</i> <i>a b</i>
<i>d a b</i>
2 (2 )
ì = - +
í = +
ỵ <i> . Xét 2 trường hợp: </i>
<i>TH1: Nếu b = 0 thì (P): x z</i>- + =1 0<i>. Khi đó: d A P</i>( ,( )) 0= <i>. </i>
<i>TH2: Nếu b ¹ 0. Chọn b</i>=1<i> ta được (P): </i>2<i>ax</i>+2<i>y</i>-(2<i>a</i>+1)<i>z</i>+2<i>a</i>+ =2 0<i>. </i>
<i>Khi đó: d A P</i>
<i>a</i> <i>a</i>
<i>a</i>
2 2
9 9
( ,( )) 3 2
8 4 5 <sub>1</sub> <sub>3</sub>
2 2
2 2
= = Ê
+ + <sub>ổ</sub> <sub>ử</sub>
+ +
ỗ ÷
è ø
<i>Vậy </i>max ( ,( )) 3 2<i>d A P</i> = <i>Û</i> 2<i>a</i> 1 0 <i>a</i> 1
2 4
+ = Û = - <i>. Khi đó: (P): x</i>-4<i>y z</i>+ - =3 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2, (5;1;6)<i>A</i>
2 1 5
- +
-= = <i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y z</i>+ - + =1 0
<i>b) d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>, (1;4;2)<i>A</i>
1 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- <i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) : 5<i>P</i> <i>x</i>+13<i>y</i>-4<i>z</i>+21 0=
<b>Câu 26. </b>Trong không gian toạ độ Oxyz, cho hai điểm <i>M(0; 1;2)</i>- và <i>N</i>( 1;1;3)- . Viết phương
trình mặt phẳng (P) đi qua M, N sao cho khoảng cách từ điểm<i>K</i>(0;0;2) đến mặt phẳng (P)
là lớn nhất.
<i><b>· PT (P) có dạng: </b>Ax B y</i>+ ( + +1) <i>C z</i>( -2) 0= Û <i>Ax By Cz B</i>+ + + -2<i>C</i>=0<i> </i>
<i> </i> (<i>A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2ạ0)
<i>N</i>( 1;1;3) ( )- ẻ <i>P</i> - + +<i>A B</i> 3<i>C B</i>+ -2<i>C</i>= Û =0 <i>A</i> 2<i>B C</i>+
<i>P</i> <i>B C x By Cz B</i> <i>C</i>
( ) : (2 ) 2 0
Þ + + + + - = <i>; </i> <i>d K P</i>
<i>B</i> <i>C</i> <i>BC</i>
<i>B</i>
( ,( ))
2 2
4 2 4
=
+ +
<i>· Nếu B = 0 thì d(K, (P)) = 0 (loại) </i>
<i>· Nếu B</i>¹0<i>thì d K P</i> <i>B</i>
<i>B</i> <i>C</i> <i>BC</i> <i><sub>C</sub></i>
<i>B</i>
2 2 2
1 1
( ,( ))
2
4 2 4
2 1 2
= = £
+ + <sub>æ</sub> <sub>ử</sub>
+ +
ỗ ữ
ố ứ
<b>Dng 4: Vit phng trình mặt phẳng liên quan đến góc </b>
<b>Câu 27. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho mặt phẳng (a) chứa </i>đường thẳng ():
<i>x</i> 1 <i>y</i> <i>z</i>
1 1 2
- <sub>=</sub> <sub>=</sub>
- - và tạo với mặt phẳng (P) : 2<i>x</i>-2<i>y z</i>- + =1 0 một góc 60
0<sub>. Tìm tọa độ giao </sub>
<i>· (<sub></sub>) qua điểm A(1;0;0) và có VTCP ur</i>=(1; 1; 2)- - <i>. (P) có VTPT nr</i>¢ = - -(2; 2; 1)<i>. </i>
<i>Giao điểm M</i>(0;0; )<i>m</i> <i> cho uuuurAM</i> = -( 1;0; )<i>m</i> <i>. (a) có VTPT nr</i> =é<sub>ë</sub><i>uuur urAM u</i>, ù<sub>û</sub>=( ;<i>m m</i>-2;1)
<i>(a) và (P): </i>2<i>x</i>-2<i>y z</i>- + =1 0<i> tạo thành góc 600 nên : </i>
<i> </i>
<i>m</i> <i>m</i>
2
2
1 1 1
cos , 2 4 1 0
2 <sub>2</sub> <sub>4</sub> <sub>5</sub> 2
¢ = Û = Û - + =
- +
<i>r r</i> <i><sub>Û </sub><sub>m</sub></i><sub>= -</sub><sub>2</sub> <sub>2</sub> <i><sub>hay </sub><sub>m</sub></i><sub>= +</sub><sub>2</sub> <sub>2</sub>
<i>Kết luận : M</i>(0;0;2- 2)<i> hay M(0;0;2</i>+ 2)
<b>Câu 28. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua giao </i>
tuyến <i>d của hai mặt phẳng </i> ( ) : 2 – –1 0<i>a</i> <i>x y</i> = , ( ) : 2 –<i>b</i> <i>x z</i>=0 và tạo với mặt phẳng
<i>Q x</i> <i>y</i> <i>z</i>
( ) : –2 +2 –1 0= một góc j mà cos 2 2
9
<i>j</i> =
<i>· Lấy A</i>(0;1;0), (1;3;2)<i>B</i> ẻ<i>d. (P) qua A ị PT (P) có dạng: Ax By Cz B</i>+ + – =0<i>. </i>
<i> </i> <i>(P) qua B nên: A</i>+3<i>B</i>+2 –<i>C B</i>=0<i> Þ A</i>= -(2<i>B</i>+2 )<i>C</i>
<i>Þ </i>( ) : (2<i>P</i> - <i>B</i>+2 )<i>C x By Cz B</i>+ + – =0<i> </i>
<i> </i> <i>B</i> <i>C</i> <i>B</i> <i>C</i>
<i>B</i> <i>C</i> 2 <i>B</i>2 <i>C</i>2
2 2 2 2 <sub>2 2</sub>
cos
9
3 (2 2 )
<i>j</i> = - - - + =
+ + + <i> Û </i> <i>B</i> <i>BC</i> <i>C</i>
2 2
13 +8 –5 =0<i>. </i>
<i>Chọn C</i> 1 <i>B</i> 1; <i>B</i> 5
13
= Þ = = <i>. </i>
<i> </i> <i>+ Với B C</i>= =1 <i>Þ</i> ( ) : 4<i>P</i> - <i>x y z</i>+ + –1 0=
<i> </i> <i>+ Với B</i> 5 , 1<i>C</i>
13
= = <i> Þ </i>( ) : 23<i>P</i> - <i>x</i>+5<i>y</i>+13 –5 0<i>z</i> = <i>. </i>
<b>Câu 29. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm <i>A</i>( 1;2; 3), (2; 1; 6)- - <i>B</i> - - và mặt
phẳng ( ) :<i>P x</i>+2<i>y z</i>+ - =3 0. Viết phương trình mặt phẳng (Q) chứa AB và tạo với mặt
phẳng (P) một góc a thoả mãn cos 3
6
<i>a</i> = .
<i>· PT mặt phẳng (Q) có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2¹0)<i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>A Q</i>
<i>B</i> ( )( )<i>Q</i>
3
cos
6
<i>a</i>
ù <sub>=</sub>
ùợ
<i> </i> <i>a</i> <i>bb</i> <i>c dc d</i>
<i>a</i> <i>b c</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
2 3 0
2a 6 0
2 3
6
1 4 1
ì- + - + =
ï - - + =
ï
í <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ï =
ï <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+ +</sub>
ỵ
<i>Û </i><sub>ê = -</sub>é = -<i><sub>a</sub>a</i> 4 ,<i><sub>b c</sub>b c</i><sub>,</sub> <sub>=</sub>= -<sub>0,</sub><i><sub>d</sub></i>3 ,<i>b d</i><sub>= -</sub><i><sub>b</sub></i>= -15<i>b</i>
ë
<i>Þ Phương trình mp(Q): </i>4<i>x y</i>- +3 15 0<i>z</i>+ = <i> hoặc (Q): x y</i>- - =3 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) A</i>(0;0;1), (1;1;0)<i>B</i> <i>, </i>( ) (<i>P</i> <i>Oxy</i>),cos 1
6
<i>a</i>
º = <i>. </i>
<b>Câu 30. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>:ì + + - =<sub>í</sub><sub>2</sub><i>x y z<sub>x y z</sub></i> 3 0<sub>4 0</sub>
+ + - =
ỵ . Viết
phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng <i>d và tạo với mặt phẳng (Oxy) một góc </i>
0
60
<i>a</i> = .
<i>· ĐS: </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y z</i>+ + - 2 2 0- = <i> hoặc </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y z</i>- - - 2 2 0+ =
<b>Câu 31. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng ( ) : 5<i>P</i> <i>x</i>-2<i>y</i>+5 1 0<i>z</i>- = và
<i>Q x</i> <i>y</i> <i>z</i>
( ) : -4 -8 12 0+ = . Lập phương trình mặt phẳng ( )<i>R</i> đi qua điểm M trùng với gốc tọa
độ O, vng góc với mặt phẳng (P) và tạo với mặt phẳng (Q) một góc <i>a</i> =450.
<i>· Giả sử PT mặt phẳng (R): ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2 ¹0)<i>. </i>
<i>Ta có: </i>( ) ( )<i>R</i> ^ <i>P</i> Û5<i>a</i>-2<i>b</i>+5<i>c</i>=0<i> (1); </i>
<i>·<sub>R Q</sub></i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
0
2 2 2
4 8 2
cos(( ),( )) cos45
2
9
-
-= Û =
+ + <i> (2) </i>
ë
<i>· Với a</i>= -<i>c: chọn a</i>=1,<i>b</i>=0,<i>c</i>= -1 <i>Þ PT mặt phẳng </i>( ) :<i>R x z</i>- =0
<i>· Với c</i>=7<i>a: chọn a</i>=1,<i>b</i>=20,<i>c</i>=7<i> Þ PT mặt phẳng </i>( ) :<i>R x</i>+20<i>y</i>+7<i>z</i>=0
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với </i>( ) :<i>P x y</i>- -2<i>z</i>=0,( ) (<i>Q</i> º <i>Oyz M</i>), (2; 3;1),- <i>a</i> =450<i>. </i>
<i>ĐS: </i>( ) :<i>R x y</i>+ + =1 0<i> hoặc </i>( ) : 5<i>R</i> <i>x</i>-3<i>y</i>+4<i>z</i>-23 0=
<b>Câu 32. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng có phương trình:
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
1: <sub>1</sub>1 <sub>1</sub>1 <sub>3</sub>1
<i>D</i> - = + =
-- và
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2:<sub>1</sub> <sub>2 1</sub>
<i>D</i> = =
- . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa <i>D</i>1 và
tạo với <i>D</i><sub>2</sub> một góc <i>a</i> =300.
<i>· Đáp số: (P):</i>5<i>x</i>+11<i>y</i>+2<i>z</i>+ =4 0<i> hoặc (P): </i>2<i>x y z</i>- - - =2 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với </i> <sub>1</sub>:<i>x y</i> 2 <i>z</i>
1 1 1
<i>D</i> = - =
- <i>, </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2: <sub>2</sub>2 <sub>1</sub>3 <sub>1</sub>5
<i>D</i> - = - = +
- <i>, </i>
0
30
=
<i>a</i> <i>. </i>
<i>ĐS: (P): x</i>-2<i>y</i>-2<i>z</i>+ =2 0<i> hoặc (P): x</i>+2<i>y z</i>+ - =4 0
<i>b) </i> <sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 1 1
<i>D</i> - = = +
- <i>, </i>
<i>x y</i> <i>z</i>
2:<sub>1</sub> <sub>1</sub>2 <sub>1</sub>1
<i>D</i> = - = +
- <i>, </i>
0
30
=
<i>a</i> <i>. </i>
<i>ĐS: (P): </i>(18+ 114)<i>x</i>+21<i>y</i>+(15 2 114)+ <i>z</i>- -(3 114) 0=
<i>hoặc (P): </i>(18- 114)<i>x</i>+21<i>y</i>+(15 2 114)- <i>z</i>- +(3 114) 0=
<b>Câu 33. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm
<i>M</i>(1;2;3) và tạo với các trục Ox, Oy các góc tương ứng là 45 , 300 0.
<i>· Gọi nr</i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i> là VTPT của (P). Các VTCP của trục Ox, Oy là ir</i> =(1;0;0),<i>rj</i> =(0;1;0)<i>. </i>
<i>Ta có: </i> <i>Ox P</i>
<i>Oy P</i>
2
sin( ,( ))
2
1
sin( ,( ))
2
ì
=
ïï
í
ï <sub>=</sub>
ïỵ
<i>PT mặt phẳng (P): </i> 2(<i>x</i>- + - ± - =1) (<i>y</i> 2) (<i>z</i> 3) 0<i> hoặc </i>- 2(<i>x</i>- + - ± - =1) (<i>y</i> 2) (<i>z</i> 3) 0
<b>Câu 34. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (Q): <i>x</i>+2<i>y z</i>- + =5 0 và đường
thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
2 1 1
+ <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-. Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng d và tạo
với mặt phẳng (Q) một góc nhỏ nhất.
<i>· PT mặt phẳng (P) có dạng: ax by cz d</i>+ + + =0 (<i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2¹0)<i>. Gọi a</i> =(( ),( ))<i>·P Q</i> <i>. </i>
<i>Chọn hai điểm M</i>( 1; 1;3), (1;0;4)- - <i>N</i> Ỵ<i>d. Ta có: </i>ì<sub>í</sub><i>M<sub>N</sub></i> Ỵ<sub>( )</sub>( )<i><sub>P</sub>P</i> ịỡ<sub>ớ</sub><i>c<sub>d</sub></i>= - -<sub>7</sub><i>a b<sub>a</sub></i> <sub>4</sub><i><sub>b</sub></i>
ẻ = +
ợ ợ
<i>ị (P): ax by</i>+ + - -( 2<i>a b z</i>) +7<i>a</i>+4<i>b</i>=0<i> Þ </i> <i>a b</i>
<i>a</i>2 <i>ab</i> <i>b</i>2
3
cos .
6 <sub>5</sub> <sub>4</sub> <sub>2</sub>
<i>a</i> = +
+ +
<i>TH1: Nếu a = 0 thì </i> <i>b</i>
<i>b</i>2
3 3
cos .
2
6 <sub>2</sub>
<i>a</i> = = <i>Þ</i> <i>a</i> =300<i>. </i>
<i>TH2: Nếu a ¹ 0 thì </i>
<i>b</i>
<i>a</i>
<i>b</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>a</i>
2
1
3
cos .
6
5 4 2
<i>a</i> = +
ổ ử
+ <sub>+ ỗ ữ</sub>
ố ứ
<i>. t x</i> <i>b</i>
<i>a</i>
= <i> và </i> <i>f x</i>( ) cos= 2<i>a</i>
<i>Xét hàm số f x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
2
2
9 2 1
( ) .
6 5 4 2
+ +
=
+ + <i>. </i>
<i>Dựa vào BBT, ta thấy </i>min ( ) 0<i>f x</i> = Ûcos<i>a</i> = Û =0 <i>a</i> 900 >300
<i>Do đó chỉ có trường hợp 1 thoả mãn, tức a = 0. Khi đó chọn b</i>=1,<i>c</i>=1,<i>d</i> =4<i>. </i>
<i>Vậy: (P): y z</i>- + =4 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với (Q): x</i>+2<i>y</i>+2 –3 0<i>z</i> = <i>, d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 2 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- <i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) :<i>P x</i>+2<i>y</i>+ + =5 3 0<i>z</i> <i>. </i>
<i>b) Với </i>( ) (<i>Q</i> <i>Oxy d</i>), : <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 1 2
- +
º = =
- <i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) :<i>P x y z</i>- + - =3 0<i>. </i>
<i>c) Với </i>( ) : 2<i>Q</i> <i>x y z</i>- - - =2 0<i>, </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
: 1 2
2
ì =
-ï <sub>= - +</sub>
í
ï = +
ỵ
<i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) :<i>P x y z</i>+ + - =3 0<i>. </i>
<b>Câu 35. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm <i>M</i>( 1; 1;3), (1;0;4)- - <i>N</i> và mặt phẳng
(Q): <i>x</i>+2<i>y z</i>- + =5 0. Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua M, N và tạo với (Q) một góc
nhỏ nhất.
<i>· ĐS: </i>( ) :<i>P y z</i>- + =4 0<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) M</i>(1;2; 1), ( 1;1;2),( ) (- <i>N</i> - <i>Q</i> º <i>Oxy</i>)<i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) : 6<i>P</i> <i>x</i>+3<i>y</i>+5<i>z</i>- =7 0<i>. </i>
<b>Câu 36. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 2
2
ì =
-ï
= - +
í
ï =
ỵ
. Viết phương
trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng d và tạo với trục Oy một góc lớn nhất.
<i>Chọn hai điểm M</i>(1; 2;0), (0; 1;2)- <i>N</i> - Ỵ<i>d. Ta có: </i>ỡ<sub>ớ</sub><i>M<sub>N</sub></i> ẻ<sub>( )</sub>( )<i><sub>P</sub>P</i> ịỡ<sub>ớ</sub><i><sub>d</sub></i>2<i>c a b</i>= -<i><sub>a</sub></i> <sub>2</sub><i><sub>b</sub></i>
ẻ = - +
ợ ợ <i> </i>
<i>ị (P): ax by</i> <i>a bz a</i> 2<i>b</i> 0
2
-+ + - + = <i> Þ </i> <i>b</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>ab</i>
2
sin
5 5 2
<i>a</i> =
+ - <i>. </i>
<i>TH1: Nếu b = 0 thì a</i> =00<i>. </i>
<i>TH2: Nếu b ¹ 0 thì </i>
<i>a</i> <i>a</i>
<i>b</i> <i>b</i>
2
2
sin
5 5 2
<i>a</i> =
ỉ ử <sub>+ </sub>
-ỗ ữ
ố ứ
<i>. t x</i> <i>a</i>
<i>b</i>
= <i> v </i> <i>f x</i>( ) sin= 2<i>a</i> <i>. </i>
<i>Xét hàm số f x</i>
<i>x</i>2 <i>x</i>
4
( )
5 2 5
=
- + <i>. Dựa vào BBT, ta được </i> <i>f x</i> <i>x</i>
5 1
max ( )
6 5
= Û = <i> Þ a</i> >00<i>. </i>
<i>Vậy a lớn nhất khi a</i>
<i>b</i>
1
5
= <i>. Chọn a</i>=1,<i>b</i>=5,<i>c</i>= -2,<i>d</i>=9 <i>Þ(P): x</i>+5<i>y</i>-2<i>z</i>+ =9 0<i>. </i>
<b>Câu 37. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng <i>d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 2 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- và
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 2 1
2 1 2
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- . Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa <i>d</i>1 sao cho góc giữa mặt phẳng
(P) và đường thẳng <i>d</i><sub>2</sub> là lớn nhất.
<i>· d</i><sub>1</sub><i> đi qua M(1; 2;0)</i>- <i> và có VTCP ur</i>=(1;2; 1)- <i>.Vì d</i><sub>1</sub>Ì( )<i>P</i> <i> nên M</i>Ỵ( )<i>P</i> <i>. </i>
<i>PT mặt phẳng (P) có dạng: A x</i>( - +1) <i>B y</i>( + +2) <i>Cz</i>=0 (<i>A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2 ¹0)
<i>Ta có: d</i>Ì( )<i>P</i> Û<i>u nr r</i>. = Û = +0 <i>C A</i> 2<i>B. </i>
<i>Gọi a</i> =(( ), )<i>·P d</i><sub>2</sub> <i> Þ </i> <i>A</i> <i>B</i> <i>A</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>AB</i> <i>B</i>
<i>A</i> <i>AB</i> <i>B</i>
2
2 2
2 2
4 3 1 (4 3 )
sin .
3 2 4 5
3. 2 4 5
+ +
= =
+ +
+ +
<i>a</i>
<i>TH1: Với B = 0 thì sin</i> 2 2
3
=
<i>a</i>
<i>TH2: Với B ¹ 0. Đặt t</i> <i>A</i>
<i>B</i>
= <i>, ta được: sin</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
1<sub>.</sub> (4 3)
3 2 4 5
+
=
+ +
<i>a</i>
<i>Xét hàm số f t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
(4 3)
( )
2 4 5
+
=
+ + <i>. Dựa vào BBT ta có: </i> <i>f t</i>
25
max ( )
7
= <i> khi t</i>= -7 <i>Û</i> <i>A<sub>B</sub></i> = -7
9
= - =
<i>a</i> <i>. </i>
<i> So sánh TH1 và TH2 Þa lớn nhất với </i>sin 5 3
9
=
<i>a</i> <i> khi A</i>
<i>B</i> = -7<i>. </i>
<i>Þ Phương trình mặt phẳng (P) : </i>7<i>x y</i>- + - =5 9 0 <i>z</i> <i>. </i>
<b>Câu 38. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
1 1 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
- và điểm
<i>A(2; 1;0)</i>- . Viết phương trình mặt phẳng (P) qua A, song song với d và tạo với mặt phẳng
(Oxy) một góc nhỏ nhất.
<b>Câu 39. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (Q): 2<i>x y z</i>- + + =2 0 và điểm
<i>A(1;1; 1)</i>- . Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm A, vng góc với mặt phẳng (Q) và
tạo với trục Oy một góc lớn nhất.
<i>· ĐS: </i>( ) :<i>P y z</i>+ =0<i> hoặc </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x</i>+5<i>y z</i>+ - =6 0<i>. </i>
<b>Dạng 5: Viết phương trình mặt phẳng liên quan đến tam giác </b>
<b>Câu 40. </b>Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho điểm A(4; 5; 6). Viết phương trình mặt
phẳng (P) qua A, cắt các trục tọa độ lần lượt tại I, J, K mà A là trực tâm của tam giác IJK.
<i><b>· Gọi I(a;0;0), J(0;b;0), K(0;0;c) Þ </b></i> <i>P</i> <i>x y z</i>
<i>a b c</i>
( ) : + + =1
<i>IA</i> <i>a</i> <i>JA</i> <i>b</i>
<i>JK</i> <i>b c</i> <i>IK</i> <i>a c</i>
(4 ;5;6), (4;5 ;6)
(0; ; ), ( ;0; )
= - =
-= - =
<i>-uur</i> <i>uur</i>
<i>uur</i> <i>uur</i> <b> Þ </b> <i>a b cb</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>c</i>
4 5 6 1
5 6 0
4 6 0
ỡ
+ + =
ùù
ớ- + =
ù
- + =
ùợ
<b> ị </b><i>a</i> 77;<i>b</i> 77;<i>c</i> 77
4 5 6
= = =
Vậy phương trình mặt phẳng (P): 4<i>x</i>+5<i>y</i>+6<i>z</i>-77 0= .
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A(–1; 1; 1). </i> <i>ĐS: (P): x y z</i>- - + =3 0
<b>Câu 41. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho A(2; 0; 0) M(1; 1; 1). Mặt phẳng (P) thay đổi
qua AM cắt các trục Ox, Oy lần lượt tại B(0; b; 0), C(0; 0; <i>c) (b > 0, c > 0). Chứng minh </i>
rằng: <i>b c</i> <i>bc</i>
2
+ = . Từ đó, tìm b, c để diện tích tam giác ABC nhỏ nhất.
<i>· PT mp (P) có dạng: x y z</i>
<i>b c</i> 1.
2 + + = <i> Vì M</i>Ỵ( )<i>P</i> <i> nên </i>1 1 1 12+ + =<i>b c</i> <i> Û </i>
<i>bc</i>
<i>b c</i>
2
+ = <i>. </i>
<i>Ta có uuurAB</i>( 2; ;0)- <i>b</i> <i>, uuurAC</i>( 2;0; ).- <i>c</i> <i> Khi đó S</i>= <i>b</i>2+<i>c</i>2+ +(<i>b c</i>)2 <i>. </i>
<i>Vì b</i>2+<i>c</i>2 ³2 ; (<i>bc b c</i>+ )2³4<i>bc nên S</i>³ 6<i>bc. </i>
<i>Mà bc</i>=2(<i>b c</i>+ ³) 4 <i>bc</i>Þ<i>bc</i>³16<i>. Do đó S</i>³ 96<i>. Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>b c</i>= =4<i>. </i>
<i>Vậy: </i>min<i>S</i>= 96<i> khi b c</i>= =4<i>. </i>
<b>Câu 42. </b>Trong không gian toạ độ <i>Oxyz,</i> cho điểm <i>A(2;2;4)</i> và mặt phẳng ( ) :<i>P</i> <i>x y z</i>+ + + =4 0.
Viết phương trình mặt phẳng (Q) song song với (P) và (Q) cắt hai tia <i>Ox,</i> Oy tại 2 điểm B,
C sao cho tam giác ABC có diện tích bằng 6.
<i>· Vì (Q) // (P) nên (Q): x y z d</i>+ + + =0 (<i>d</i>¹4)<i>. Giả s B</i>=( )<i>Q</i> ầ<i>Ox C</i>, =( )<i>Q</i> ầ<i>Oy </i>
<i>ị B d</i>( ;0;0), (0; ;0) (- <i>C</i> -<i>d</i> <i>d</i><0)<i>. S<sub>ABC</sub></i> 1 <i>AB AC</i>, 6
2 é ù
= ë<i>uuur uuur</i>û = <i> Û d</i>= -2<i> </i>
<i>Þ </i>( ) :<i>Q x y z</i>+ + - =2 0<i>. </i>
<b>Câu 43. </b>Trong không gian toạ độ Oxyz, cho các điểm <i>A</i>(3;0;0), (1;2;1)<i>B</i> . Viết phương trình mặt
phẳng (P) qua A, B và cắt trục Oz tại M sao cho tam giác ABC có diện tích bằng 9
<b>Dạng 6: Các dạng khác về viết phương trình mặt phẳng </b>
<b>Câu 44. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm
<i>M</i>(9;1;1), cắt các tia Ox, Oy, Oz tại A, B, C sao cho thể tích tứ diện OABC có giá trị nhỏ
nhất.
<i>· Giá sử A a</i>( ;0;0)Ỵ<i>Ox B b</i>, (0; ;0)Ỵ<i>Oy C</i>, (0;0; )<i>c</i> Ỵ<i>Oz</i> ( , ,<i>a b c</i>>0)<i>. </i>
<i>Khi đó PT mặt phẳng (P) có dạng: </i> <i>x y z</i>
<i>a b c</i>+ + =1<i>. </i>
<i>Ta có: M</i>(9;1;1) ( )ẻ <i>P</i> <i>ị</i> <i><sub>a b c</sub></i>9 1 1 1+ + = <i> (1); </i> <i>V<sub>OABC</sub></i> 1<i>abc</i>
6
= <i> (2) </i>
<i>(1) Û</i> <i>abc</i>=9<i>bc ac ab</i>+ + <i> ≥ </i>3 9(3 <i>abc</i>)2 <i>Û</i> (<i>abc</i>)3³27.9(<i>abc</i>)2Û<i>abc</i>³243
<i>Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>bc ac ab</i> <i>ab</i>
<i>c</i>
<i>a b c</i>
27
9
3
9 1 1 1 ì =<sub>3</sub>
ì = = <sub>ï</sub>
ï <sub>Û</sub> <sub>=</sub>
í
í + + = <sub>ï</sub>
ï <sub>ợ</sub> =
ợ
<i>ị (P): </i> <i>x</i> <i>y z</i> 1
27 3 3+ + = <i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với M(1;2;4). </i> <i>ĐS: </i>( ) :<i>P</i> <i>x y</i> <i>z</i> 1
3 6 12+ + =
<b>Câu 45. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm
<i>M</i>(1;2;3), cắt các tia Ox, Oy, Oz tại A, B, C sao cho biểu thức
<i>OA</i>2 <i>OB</i>2 <i>OC</i>2
1 <sub>+</sub> 1 <sub>+</sub> 1
có giá trị
<i>· ĐS: </i>( ) :<i>P x</i>+2<i>y</i>+3 14 0<i>z</i>- = <i>. </i>
<b>Câu 46. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm
<i>M</i>(2;5;3), cắt các tia Ox, Oy, Oz tại A, B, C sao cho biểu thức <i>OA OB OC</i>+ + có giá trị nhỏ
nhất.
<i>· ĐS: </i>( ) :<i>P</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> 1
<b>TĐKG 02: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG </b>
<b>Dạng 1: Viết phương trình đường thẳng bằng cách xác định vectơ chỉ phương </b>
<b>Câu 1. </b> Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 1 3
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
và mặt
phẳng <i>P</i>: <i>x y z</i>- - - =1 0. Viết phương trình đường thẳng D đi qua <i>A(1;1; 2)</i>- , song song
với mặt phẳng ( )<i>P</i> và vng góc với đường thẳng <i>d</i>.
<i>· ur</i> =é<sub>ë</sub><i>u nuur uur<sub>d</sub></i>; <i><sub>P</sub></i>ù<sub>û</sub>=(2;5; 3)- <i>. D nhận ur làm VTCP Þ </i> : <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 5 3
<i>D</i> - = - = +
<b>-Câu 2. </b> Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng (d) có phương trình:
{<i>x</i>= -<i>t</i>;<i>y</i>= - +1 2<i>t</i>; <i>z</i>= +2 <i>t</i>(<i>t R</i>Ỵ ) và mặt phẳng (P): 2<i>x y</i>- -2<i>z</i>- =3 0.Viết phương
trình tham số của đường thẳng D nằm trên (P), cắt và vng góc với (d).
<i>· Gọi A = d ầ (P) ị A(1; 3;1)</i>- <i>. </i>
<i>Phương trình mp(Q) qua A và vng góc với d: </i>- +<i>x</i> 2<i>y z</i>+ + =6 0
<i>D là giao tuyến của (P) và (Q) Þ D: </i>
<b>Câu 3. </b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho </i>điểm M(2; 1; 0) và đường thẳng D:
<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Lập phương trình của đường thẳng <i>d </i>đi qua điểm M, cắt và vng góc
với D.
<i>· ur<sub>D</sub></i> =(2;1; 1)- <i>. Gọi H = d Ç D. Giả sử</i> <i>H</i>(1 2 ; 1 ; )+ <i>t</i> - + -<i>t t</i> <i> Þ uuuurMH</i> =(2 1;<i>t</i>- <i>t</i>- -2; )<i>t</i> <i>. </i>
<i>MH u</i>^ <i><sub>D</sub></i>
<i>uuuur r</i> <i><sub> Û </sub></i><sub>2(2 1) ( 2) ( ) 0</sub><i><sub>t</sub></i><sub>- + - - - =</sub><i><sub>t</sub></i> <i><sub>t</sub></i> <i><sub> Û </sub><sub>t</sub></i> 2
3
= <i> Þ ur<sub>d</sub></i> =3<i>MHuuuur</i>=(1; 4; 2)
<i>-Þ d: </i> <i>xy</i> <i>tt</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
=
-í
ï =
ỵ
<i>. </i>
<b>Câu 4. </b> Trong khơng gian với hệ trục toạđộ Oxyz, cho mặt phẳng (P): x + 2y – 2z + 1 = 0 và hai
điểm A(1;7; –1), B(4;2;0). Lập phương trình đường thẳng (D) là hình chiếu vng góc của
đường thẳng AB trên (P).
<i>· Gọi (Q) là mặt phẳng qua A, B và vng góc với (P) Þ (Q): 8x + 7x + 11z – 46 = 0. </i>
<i>(D) = (P)</i>Ç<i>(Q) suy ra phương trình (D). </i>
<b>Câu 5. </b> Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình hình chiếu vng góc của
đường thẳng <i>d</i>:ì -<sub>í - + - =</sub><sub>3</sub><i>x<sub>x</sub></i> 2<sub>2</sub><i>z<sub>y z</sub></i>=0 <sub>3 0</sub>
ỵ trên mặt phẳng <i>P x</i>: -2<i>y z</i>+ + =5 0.
<i>· PTTS của d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
4
3 7
2
2
ì =
ï
= - +
í
ï
=
ỵ
<i>. Mặt phẳng (P) có VTPT nr</i>=(1; 2;1)- <i>. </i>
<i>Gi A d</i>= ầ( )<i>P</i> <i>ị</i> <i>A</i> 4; ;211
2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. Ta cú B</i> <i>d B</i> <i>P</i>
3 3
0; ;0 , 0; ;0 ( )
2 2
ỉ ư ỉ ử
- ẻ - ẽ
ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ <i>. </i>
<i>Gọi H x y z</i>( ; ; )<i> là hình chiếu vng góc của B trên (P). Ta tìm c H</i> 4 7 4; ;
3 6 3
ổ ử
-
-ỗ ÷
<i>Gọi D là hình chiếu vng góc của d trên (P) ÞDđi qua A và H </i>
<i>ÞD có VTCP ur</i> =3<i>uuurHA</i>=(16;13;10) <i>Þ Phương trình của D: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
4 16
11 13
2
2 10
ì = +
ï
= +
í
ï
= +
ỵ
<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 1 3
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
<i>-, </i>( ) :<i>P x</i>-3<i>y</i>+2<i>z</i>- =5 0<i>. </i> <i>ĐS: </i>
<i>x</i> <i>m</i>
<i>y</i> <i>m</i>
<i>z</i> <i>m</i>
1 23
: 2 29
5 32
<i>D</i> ì = +ï = +<sub>í</sub>
ï = +
ỵ
<b>Câu 6. </b> Trong khơng gian với hệ tọa độ <i>Oxyz, g</i>ọi A, B, C lần lượt giao điểm của mặt phẳng
đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC đồng thời vng góc với mặt phẳng (P).
<i>· Ta có: </i>( )<i>P</i> Ç<i>Ox A</i>= (1;0;0); ( )<i>P</i> Ç<i>Oy B</i>= (0;3;0); ( )<i>P</i> Ç<i>Oz C</i>= (0;0;2)
<i>Gọi D là đường thẳng vng góc (OAB) tại trung điểm M của AB; (a) là mặt phẳng trung </i>
<i>trực cạnh OC; I tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OABC. Ta cú: I</i> = ầ<i>D</i> ( )<i>a</i> <i>ị</i> <i>I</i> 1 3; ;1
2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>Gi J tõm ng trịn ngoại tiếp DABC thì IJ ^ (ABC) , nên d chính là đường thẳng IJ . </i>
<i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 6
2
3 2
2
1 3
ì
= +
ï
ï
í = +
ï
ï = +
ỵ
<i>. </i>
<b>Câu 7. </b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz, cho 3 </i>điểm <i>A</i>(1;2; 1), (2;1;1); (0;1;2)- <i>B</i> <i>C</i> và
đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub> +
- . Lập phương trình đường thẳng <i>D</i> đi qua trực tâm của
tam giác ABC, nằm trong mặt phẳng (ABC) và vng góc với đường thẳng d.
<i>· Ta có uuurAB</i>=(1; 1;2),- <i>uuurAC</i>= - -( 1; 1;3)Þéë<i>uuur uuurAB AC</i>, ùû= - - -( 1; 5; 2)<i> </i>
<i>Þ phương trình mặt phẳng (ABC): x</i>+5<i>y</i>+2<i>z</i>- =9 0
<i>Gọi trực tâm của tam giác ABC là H a b c</i>( ; ; )<i>, khi đó ta có hệ: </i>
<i>BH AC</i> <i><sub>a b</sub></i> <i><sub>c</sub></i> <i><sub>a</sub></i>
<i>CH AB</i> <i>a b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>H</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>c</i>
<i>H</i> <i>ABC</i>
. 0 <sub>2</sub> <sub>3</sub> <sub>2</sub>
. 0 3 0 1 (2;1;1)
5 2 9 1
ì <sub>=</sub> <sub>ì</sub> <sub>- +</sub> <sub>=</sub> <sub>ì</sub> <sub>=</sub>
ï <sub>= Û</sub>ï <sub>+ -</sub> <sub>=</sub> <sub>Û</sub>ï <sub>= Þ</sub>
í ớ ớ
ù ẻ ù<sub>ợ</sub> + + = ù<sub>ợ</sub> =
ợ
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur</i>
<i>Do đường thẳng D nằm trong (ABC) và vng góc với (d) nên: </i>
<i>ABC</i>
<i>ABC d</i>
<i>d</i>
<i>u</i> <i>n</i> <i><sub>u</sub></i> <i><sub>n</sub></i> <i><sub>u</sub></i>
<i>uD</i> <i>u</i> <i>D</i> , (12;2; 11)
<i>D</i>
ì ^ <sub>é</sub> <sub>ù</sub>
Þ = =
-í <sub>^</sub> <sub>ë</sub> <sub>û</sub>
ỵ
<i>r</i> <i>r</i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r</sub></i>
<i>r</i> <i>r</i> <i>. </i>
<i>Vậy phương trình đường thẳng </i> :<i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
12 2 11
<b>Dạng 2: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến một đường thẳng khác </b>
<b>Câu 8. </b> Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M(2; 1; 0) và đường thẳng d có phương
trình <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Viết phương trình của đường thẳng D đi qua điểm M, cắt và
vng góc với đường thẳng d và tìm toạđộđiểm M¢đối xứng với M qua d.
<i>· PTTS của d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
1
ì = +
ï = - +
í
ï =
-ỵ
<i>. d có VTCP ur</i>=(2;1; 1)- <i>. </i>
<i>Gọi H là hình chiếu của M trên d Þ</i> <i>H</i>(1 2 ; 1 ; )+ <i>t</i> - + -<i>t t</i> <i>Þ</i> <i>MHuuuur</i>=(2 1; 2 ; )<i>t</i>- - + -<i>t t</i>
<i>Ta có MH ^ d Û</i> <i>MH uuuuur r</i>. =0 <i>Û</i> <i>t</i> 2
3
= <i>Þ</i> <i>H</i> 7 1 2; ;
3 3 3
ỉ <sub>- -</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i>, MH</i>
1 <sub>;</sub> 4 <sub>;</sub> 2
3 3 3
ổ ử
=<sub>ỗ</sub> - - <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>uuuur</i>
<i>Phng trỡnh ng thng D: </i> <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i>
1 4 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- - <i>. </i>
<i>Gọi M¢ là điểm đối xứng của M qua d ị H l trung im ca MMÂị</i> <i>M</i> 8 5 4; ;
3 3 3
ổ ử
Â<sub>ỗ</sub> - - <sub>ữ</sub>
ố ø<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) M</i>( 4; 2;4); :<i>d</i> <i>x</i> 3 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
2 1 4
+ - +
- - = =
- <i>. </i> <i>ĐS: </i>
1 3
:
3 2 1
+
-D = =
<i>-x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>Trong không gian cho điểm A(-4;-2;4) và đường thẳng (d) có phương trình: x = -3 + 2t; y = 1 </i>
<i>- t; z = -1 + 4t; t Ỵ R. Viết phương trình đường thẳng (D) đi qua A; cắt và vng góc với (d). </i>
<b>Câu 9. </b> Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x y</i> 1 <i>z</i> 1
1 2 1
- +
= =
- và hai điểm <i>A</i>(1;1; 2)- ,
<i>B</i>( 1;0;2)- . Viết phương trình đường thẳng D qua A, vng góc với d sao cho khoảng cách
từ B tới D là nhỏ nhất.
<i>· d có VTCP ur<sub>d</sub></i> =(1;2; 1)- <i>. Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A và vng góc với d. Gọi H là </i>
<i>hình chiếu vng góc của B lên (P) khi đó đường thẳng Dđi qua A và H thỏa YCBT. </i>
<i>Ta có: (P): x</i>+2<i>y z</i>- - =5 0<i>. Giả sử</i> <i>H x y z</i>( ; ; )<i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>d</i>
<i>H</i> <i>P</i>
<i>BH u cuứng phửụng</i>
( )
,
ỡ ẻ
ớ
ợ<i>uuur r</i> <i>ị</i> <i>H</i>
1 8 2<sub>; ;</sub>
3 3 3
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i> </i>
<i>ị</i> <i>ur<sub>D</sub></i> =3<i>uuurAH</i>= -( 2;5;8) <i>Þ Phương trình D: </i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 5 8
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
- <i>. </i>
<b>Câu 10. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho đường thẳng : <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 3 1
+ +
D = =
- và hai điểm
<i>A(1;2; 1),</i>- <i>B(3; 1; 5)</i>- - . Viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm A và cắt đường thẳng
D sao cho khoảng cách từ B đến đường thẳng d là lớn nhất.
<i>· Giả sử d cắt D tại M </i>Þ<i>M</i>( 1 2 ;3 ; 1 )- + <i>t t</i> - -<i>t</i> <i>, AMuuur</i>= - +( 2 2 ;3 2; ),<i>t t</i>- -<i>t ABuuur</i>=(2; 3; 4)
<i>-Gọi H là hình chiếu của B trên d. Khi đó d B d</i>( , )=<i>BH BA</i>£ <i>. Vậy d B d</i>( , )<i> lớn nhất bằng BA </i>
<i>H A</i>
Û º Û<i>AM AB</i>^ Û<i>AM ABuuur uuur</i>. =0Û - +2( 2 2 ) 3(3 2) 4<i>t</i> - <i>t</i>- + <i>t</i>= Û =0 <i>t</i> 2
<i>M(3;6; 3)</i>
Þ - <i>Þ PT đường thẳng d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
1 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
<b>Câu 11. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho hai </i>điểm A(1; 5; 0), B(3; 3; 6) và đường
thẳng D:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 2
+
-= =
- . Viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua điểm B và cắt đường
thẳng D tại điểm C sao cho diện tích tam giác ABC có giá trị nhỏ nhất.
<i>· Phương trình tham số của D: </i> <i>xy</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
1
2
ì = - +
ù <sub>= </sub>
-ớ
ù =
<i>. im C ẻ D nên C</i>( 1 2 ;1 ;2 )- + <i>t</i> -<i>t t</i> <i>. </i>
<i>AC</i>= - +( 2 2 ; 4 ;2 );<i>t</i> - -<i>t t AB</i>=(2; 2;6)
<i>-uuur</i> <i>uuur</i>
<i>; </i>éë<i>uuur uuurAC AB</i>, ù = - -û ( 24 2 ;12 8 ;12 2 )<i>t</i> - <i>t</i> - <i>t</i>
<i>AC AB</i>, 2 18<i>t</i>2 36 216<i>t</i>
é ù
Þ ë<i>uuur uuur</i>û = - + <i>Þ</i> <i>S</i> 1 <i>AC AB</i>,
2 é ù
= ë<i>uuur uuur</i>û<i> = </i> 18( 1) 198<i>t</i>- 2+ <i>≥</i> 198
<i>Vậy Min S = </i> 198<i> khi t</i>=1<i> hay C(1; 0; 2) Þ Phương trình BC: x</i> 3 <i>y</i> 3 <i>z</i> 6
2 3 4
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- - - <i>. </i>
<b>Câu 12. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 2
3 2 2
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- và mặt
phẳng (P): <i>x + 3y + 2z + 2 = 0. L</i>ập phương trình đường thẳng D song song với mặt phẳng
(P), đi qua M(2; 2; 4) và cắt đường thẳng (d).
<i>· Đường thẳng (d) có PTTS: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 3
2 2
2 2
ì = - +
ï =
-í
ï = +
ỵ
<i>. Mặt phẳng (P) có VTPT nr</i> =(1; 3; 2)<i> </i>
<i>Giả sử N(-1 + 3t ; 2 - 2t ; 2 + 2t) ẻ d ị MNuuuur</i>=(3 3; 2 ;2 2)<i>t</i>- - <i>t t</i>
<i>-Để MN // (P) thì uuuur rMN n</i>. = Û =0 <i>t</i> 7<i>Þ N(20; -12; 16) </i>
<i>Phương trình đường thẳng D: x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i> 4
9 7 6
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
<i>-Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) d</i>: <i>x y</i> 1 <i>z</i> 2
1 2 1
-
-= = <i>, </i>( ) :<i>P x</i>+3<i>y</i>+2<i>z</i>+ =2 0<i>, M(2;2;4). </i> <i>ĐS: </i> :<i>x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i> 3
1 1 1
<i>D</i> - = - =
<i>-b) d</i>: <i>x</i> 2 <i>y z</i> 2
1 3 2
- <sub>= =</sub> +
, ( ): 2<i>P</i> <i>x y z</i>+ - + =1 0, <i>M(1;2;–1)</i>. <i>ĐS: </i> : 1 2 1
2 9 5
- - +
D = =
-
<i>-x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>c) </i> <i>x</i> 2 <i>y</i> 4 <i>z</i> 1
3 2 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- <i>,</i>( ) : 3<i>P</i> <i>x</i>-2<i>y</i>-3<i>z</i>- =2 0<i>,M</i>(3; 2; 4)- - <i>. ĐS: </i>
<i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i> 4
:
5 6 9
- + +
D = =
<b>-Câu 13. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng ( ) : 3<i>a</i> <i>x</i>-2<i>y z</i>+ -29 0= và hai
điểm <i>A(4;4;6)</i>, (2;9;3)<i>B</i> . Gọi <i>E F</i>, là hình chiếu của <i>A</i> và <i>B</i> trên ( )<i>a</i> . Tính độ dài đoạn
<i>EF</i>. Tìm phương trình đường thẳng <i>D</i> nằm trong mặt phẳng ( )<i>a</i> đồng thời <i>D</i> đi qua giao
điểm của <i>AB</i> với ( )<i>a</i> và <i>D</i>vuông góc với <i>AB. </i>
<i>· uuurAB</i>= -( 2;5; 3),- <i>nr<sub>a</sub></i> =(3; 2;1)- <i>, </i>sin(<i>AB</i>,( )) cos(<i>AB n</i>, ) 19
532
<i>a</i> = <i>uuur r<sub>a</sub></i> =
<i>EF AB</i>.cos(<i>AB</i>,( )) <i>AB</i> 1 sin (2 <i>AB</i>,( )) 38 1 361 171
532 14
<i>a</i> <i>a</i>
= = - = - =
<i>AB cắt </i>( )<i>a</i> <i> tại K(6; 1;9)</i>- <i>; uuur<sub>D</sub></i> =é<sub>ë</sub><i>uuur uurAB n</i>, <i><sub>a</sub></i>ù<sub>û</sub>=(1;7;11)<i>. Vậy </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
6
: 1 7
9 11
<i>D</i> ì = +ï = - +<sub>í</sub>
<b>Câu 14. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho 2 mặt phẳng (P), (Q) và đường thẳng (d) lần
lượt có phương trình: ( ) :<i>P x</i> 2<i>y z</i> 0, ( ) :<i>Q x</i> 3<i>y</i> 3 1 0, ( ) :<i>z</i> <i>d</i> <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 1 1
-
-- + = - + + = = = . Lập
phương trình đường thẳng D nằm trong (P) song song với mặt phẳng (Q) và cắt đường thẳng
(d).
<i>· (P), (Q) lần lượt có VTPT là nr<sub>P</sub></i> =(1; 2;1),- <i>nr<sub>Q</sub></i> =(1; 3;3)- Þ<sub>ë</sub>é<i>n nr r<sub>P Q</sub></i>, ù<sub>û</sub>= - - -( 3; 2; 1)
<i>PTTS của (d): x</i>= +1 2 ,<i>t y t z</i>= , = +1 <i>t. Gọi A = (d) ầ (D) ị</i> <i>A</i>(1 2 ; ;1 )+ <i>t t</i> +<i>t</i> <i>. </i>
<i>. Do A Ì (P) nên: </i>1 2 2 1+ - + + = Û = -<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> 0 <i>t</i> 2<i>Þ</i> <i>A( 3; 2; 1)</i>
<i>-Theo giả thiết ta có: </i> <i>P</i> <i><sub>P Q</sub></i>
<i>Q</i>
<i>u</i> <i>n</i>
<i>u</i> <i>n n</i>
<i>uD</i> <i>n</i> <i>D</i> , ( 3; 2; 1)
<i>D</i>
ì ^ <sub>é</sub> <sub>ù</sub>
Þ = =
-í <sub>^</sub> <sub>ë</sub> <sub>û</sub>
ỵ
<i>r</i> <i>r</i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r r</sub></i>
<i>r</i> <i>r</i>
<i>Vậy phương trình đường thẳng </i>( ) :<i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
3 2 1
<i>D</i> + = + = + <i>. </i>
<b>Câu 15. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho 3 </i>điểm <i>A</i>(1;2; 1), (2;1;1), (0;1;2)- <i>B</i> <i>C</i> và
đường thẳng ( ) :<i>d</i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub> +
- . Lập phương trình đường thẳng Dđi qua trực tâm của
tam giác ABC, nằm trong mặt phẳng (ABC) và vng góc với đường thẳng (d).
<i>· Ta có uuurAB</i>=(1; 1;2),- <i>uuurAC</i>= - -( 1; 1;3)Þé<sub>ë</sub><i>uuur uuurAB AC</i>, ù<sub>û</sub>= - - -( 1; 5; 2)
<i>Þ phương trình (ABC): x</i>+5<i>y</i>+2<i>z</i>- =9 0
<i>Gọi trực tâm của DABC là H a b c</i>( ; ; )
<i>BH AC</i> <i><sub>a b</sub></i> <i><sub>c</sub></i> <i><sub>a</sub></i>
<i>CH AB</i> <i>a b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>H</i>
<i>H</i> <i>ABC</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>c</i>
. 0 <sub>2</sub> <sub>3</sub> <sub>2</sub>
. 0 3 0 1 (2;1;1)
( ) 5 2 9 1
ì <sub>=</sub> <sub>ì</sub> <sub>- +</sub> <sub>=</sub> <sub>ì</sub> <sub>=</sub>
ï <sub>= Û</sub>ï <sub>+ -</sub> <sub>=</sub> <sub></sub>ù <sub>= ị</sub>
ớ ớ ớ
ù ẻ ù<sub>ợ</sub> + + = ï<sub>ỵ</sub> =
ỵ
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur</i>
<i>Do (D) Ì (ABC) và vng góc với (d) nên: </i> <i>ABC</i> <i><sub>ABC</sub></i> <i><sub>d</sub></i>
<i>d</i>
<i>u</i> <i>n</i> <i><sub>u</sub></i> <i><sub>n</sub></i> <i><sub>n</sub></i>
<i>uD</i> <i>u</i> <i>D</i> , (12;2; 11)
<i>D</i>
ì ^ <sub>é</sub> <sub>ù</sub>
Þ = =
-í <sub>^</sub> <sub>ë</sub> <sub>û</sub>
ỵ
<i>r</i> <i>r</i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r</sub></i>
<i>r</i> <i>r</i>
<i>Þ PT đường thẳng </i> : <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
12 2 11
<i>D</i> - = - =
-- <i>. </i>
<b>Câu 16. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho m</i>ặt phẳng (P): <i>x</i>+2<i>y z</i>- + =5 0, đường
thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 3 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
2 1 1
+ <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
và điểm <i>A( 2;3;4)</i>- . Viết phương trình đường thẳng D nằm
trên (P), đi qua giao điểm của <i>d và (P), </i>đồng thời vng góc với d. Tìm điểm M trên D sao
cho khoảng cách AM ngn nht.
<i>Ã Gi B = d ầ (P) ị</i> <i>B( 1;0;4)</i>- <i>. Vì </i>ì Ì<sub>í ^</sub><i>D<sub>D</sub></i> <i><sub>d</sub></i>( )<i>P</i>
ỵ <i> nên </i>
<i>P</i>
<i>d</i>
<i>u</i> <i>n</i>
<i>uD<sub>D</sub></i> <i>u</i>
ì ^
í <sub>^</sub>
ỵ
<i>r</i> <i>r</i>
<i>r</i> <i>r</i> <i>. </i>
<i>Do đó ta có thể chọn u</i> 1 <i>n u<sub>P d</sub></i>, (1; 1; 1)
3
<i>D</i> = éë ùû=
<i>-r</i> <i>r r</i> <i><sub>Þ</sub><sub> PT c</sub><sub>ủ</sub><sub>a </sub><sub>D</sub><sub>: </sub></i> <i><sub>y</sub>x</i> <i><sub>t</sub></i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
4
ì = - +<sub>ï</sub>
=
-í
ï =
-ỵ
<i>. </i>
<i>Giả sử</i> <i>M</i>( 1 ; ;4 )- + -<i>t t</i> - ẻ<i>t</i> <i>D</i> <i>ị</i> <i>AM</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
2
2 1 26 26
3 2 9 3
3 3 3
ổ ử
= - + = <sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub> + ³
è ø
<i>Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>t</i> 1
3
= <i>Û</i> <i>M</i> 2 1 11; ;
3 3 3
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. Vậy AM đạt GTLN khi M</i>
2 1 11<sub>;</sub> <sub>;</sub>
3 3 3
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>a) </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y</i>+ -2<i>z</i>+ =9 0,
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 3 2
3
ï = +
ỵ
<i>. </i> <i>ĐS: </i> : 1
4
=
ì
ï
D <sub>í</sub> =
-ï = +
ỵ
<i>x t</i>
<i>y</i>
<i>z</i> <i>t</i>
<b>Câu 17. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho </i> điểm <i>A(3; 1;1)</i>- , đường thẳng
<i>x y</i> 2 <i>z</i>
:
1 2 2
<i>D</i> = - = , mặt phẳng ( ) : –<i>P x y z</i>+ - = 5 0. Viết phương trình của đường thẳng d đi
qua điểm A , nằm trong ( P) và hợp với đường thẳng <i>D</i> một góc 450.
<i>· Gọi u ur r<sub>d</sub></i>, <i><sub>D</sub> lần lươt là các VTCP của d và D; nr<sub>P</sub>là VTPT của ( P). </i>
<i>Đặt ur<sub>d</sub></i> =( ; ; ), (<i>a b c</i> <i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2¹0)<i>. Vì d nằm trong ( P) nên ta có : nr<sub>P</sub></i> ^<i>ur<sub>d</sub> </i>
<i>Þ</i> <i>a b c</i>– + =0 <i>Û b a c</i>= + <i> ( 1 ). </i>
<i>Theo gt: </i>( , ) 45<i>d</i> <i>D</i> = 0 <i>Û </i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2 2 2
2 2 2
2 2 2 <sub>2(</sub> <sub>2</sub> <sub>)</sub> <sub>9(</sub> <sub>)</sub>
2
.3
+ +
= Û + + = + +
+ + <i> (2) </i>
<i> Thay (1) vào ( 2) ta có : </i>14<i>c</i>2 30<i>ac</i> 0 <i>c</i> 0;<i>c</i> 15<i>a</i>
7
+ = Û = =
<i>-+ Với c</i>=0<i>: chọn a b</i>= =1 <i>Þ PTTS của d là : </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
3
1–
1
ì = +
ï
=
-í
ï =
ỵ
<i>+ Với c</i> 15<i>a</i>
7
= - <i>: chọn a</i>=7,<i>c</i>= -15,<i> b</i>= -8 <i>Þ.PTTS của d là: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3 7
1–8
1–15
ì = +
ï <sub>= </sub>
-í
ï =
ỵ
<i>. </i>
<b>Câu 18. </b>Trong khơng gian toạđộ Oxyz, cho đường thẳng d: <i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
2 1 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub> +
- và mặt phẳng
(P): <i>x y z</i>+ + + =2 0. Gọi M là giao điểm của <i>d và (P). Vi</i>ết phương trình đường thẳng D
nằm trong mặt phẳng (P), vng góc với d đồng thời khoảng cách từ M tới D bằng 42.
<i>· PTTS d: </i> <i>yx</i> <i>tt</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3 2
2
1
ì = +
ï =
-ợ
<i>M(1; 3;0)</i>
ị - <i>. (P) cú VTPT nr<sub>P</sub></i> =(1;1;1)<i>, d có VTCP ur<sub>d</sub></i> =(2;1; 1)
<i>-Vì </i>D<i> nằm trong (P) và vng góc với d nên VTCP ur<sub>D</sub></i> =é<sub>ë</sub><i>u nr r<sub>d</sub></i>, <i><sub>P</sub></i>ù<sub>û</sub>=(2; 3;1)
<i>-Gọi N(x; y; z) là hình chiếu vng góc của M trên </i>D<i>, khi đóuuuurMN</i> =(<i>x</i>-1;<i>y</i>+3; )<i>z</i> <i>. </i>
<i>Ta cú </i>
<i>MN u</i>
<i>N</i> <i>P</i>
<i>MN</i>
( )
42
<i>D</i>
ỡ <sub>^</sub>
ù
ẻ
ớ
ù <sub>=</sub>
ợ
<i>uuuur r</i>
<i></i> <i>x y zx</i> <i>y z</i>
<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i>2
2 0
2 3 11 0
( 1) ( 3) 42
ì + + + =
ï <sub>-</sub> <sub>+ -</sub> <sub>=</sub>
ớ
ù - + + + =
ợ
<i>ị N(5; –2; –5) hoặc N(–3; – 4; 5) </i>
<i>· Với N(5; –2; –5) Þ Phương trình của </i> :<i>x</i> 5 <i>y</i> 2 <i>z</i> 5
2 3 1
- + +
D = =
<i>-· Với N(–3; – 4; 5) Þ Phương trình của </i> : <i>x</i> 3 <i>y</i> 4 <i>z</i> 5
2 3 1
+ +
-D = =
- <i>. </i>
<b>Câu 19. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (<i>a</i> ): <i>x y z</i>+ - - =1 0, hai đường
thẳng (D): <i>x</i> 1 <i>y</i> <i>z</i>
1 1 1
- <sub>=</sub> <sub>=</sub>
- - , (D¢):
<i>x y z</i> 1
1 1 3
+
trong mặt phẳng (a ) và cắt (D¢); (d) và (D) chéo nhau mà khoảng cách giữa chúng bằng
2 .
<i>· (a) có VTPT nr</i> =(1;1; 1)- <i>, (D) có VTCP ur<sub>D</sub></i> = - -( 1; 1;1) <i>Þ (D) ^ (a). </i>
<i>Gi A</i>=( ) ( )<i>DÂ</i> ầ <i>a</i> <i>ị</i> <i>A(0;0; 1)</i>- <i>; B</i>=( ) ( )<i>D</i> ầ <i>a</i> <i>ị</i> <i>B(1;0;0)</i> <i>ị</i> <i>ABuuur</i>=(1;0;1)
<i>Vì (d) Ì (a) và (d) cắt (D¢) nên (d) đi qua A và (D) ^ (a) nên mọi đường thẳng nằm trong </i>
<i>(a) và không đi qua B đều chéo với (D). </i>
<i>Gọi ur<sub>d</sub></i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i> là VTCP của (d) Þ</i> <i>u n a b cr r<sub>d</sub></i>. = + - =0<i> (1) </i>
<i>và ur<sub>d</sub> không cùng phương với uuurAB (2) </i>
<i>Ta có: d d</i>( , )<i>D</i> =<i>d B d</i>( , ) <i>Þ</i> <i>d</i>
<i>d</i>
<i>AB u</i>
<i>u</i>
, <sub>6</sub>
2
é ù
ë<i>uuur r</i> <sub>û =</sub>
<i>r</i> <i>Û</i> <i>b</i> <i>a c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2
2 2 2
2 ( ) 6
2
+ - <sub>=</sub>
+ + <i> (3) </i>
<i>Từ (1) và (3) Þ</i> <i>ac</i>=0 <i>Û</i> é =<sub>ê =</sub><i>a<sub>c</sub></i> <sub>0</sub>0
ë <i>. </i>
<i>· Với a</i>=0<i>. Chọn b c</i>= =1 <i>Þ</i> <i>ur<sub>d</sub></i> =(0;1;1) <i>Þ</i> <i>d y tx</i>
<i>z</i> <i>t</i>
0
:
1
ì =
ï <sub>=</sub>
í
ï = - +
ợ
<i>Ã Vi c</i>=0<i>. Chn a</i>= - =<i>b</i> 1 <i>ị</i> <i>ur<sub>d</sub></i> =(1; 1;0)- <i>Þ</i> <i>d yx tt</i>
<i>z</i>
:
1
ì =
ï
=
-í
ï =
-ỵ
<b>Dạng 3: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến hai đường thẳng khác </b>
<b>Câu 20. </b>Trong khơng gian với hệ toạđộ Oxyz, viết phương trình đường vng góc chung của hai
đường thẳng: <sub>1</sub>: <i>x</i> 7 <i>y</i> 3 <i>z</i> 9
1 2 1
<i>D</i> - = - =
-- và <i>D</i>2:
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>· Phương trình tham số của D</i><sub>1</sub><i>:</i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
7 '
3 2 '
9 '
ì = +
ï = +
í
ï =
-ỵ
<i>Gọi M và N lần lượt là giao điểm của đường vuông gúc chung vi D1 v D2 </i>
<i>ị M(7 + tÂ;3 + 2t¢;9 – t¢) và N(3 –7t;1 + 2t;1 + 3t) </i>
<i> </i> <i>VTCP lần lượt của D1 và D2 là a</i>
<i>r</i>
<i> = (1; 2; –1) và br = (–7;2;3) </i>
<i> Ta có: </i> <i>MN a</i> <i>MN a</i>
<i>MN b</i> <i>MN b</i>
. 0
. 0
ì ì
ï ^ <sub>Û</sub>ï =
í í
^ =
ï ï
ỵ ỵ
<i>uuuur r</i> <i>uuuur r</i>
<i>uuuur r</i> <i>uuuur r</i> <i>. Từđây tìm được t v t ị To ca M, N. </i>
<i> Đường vng góc chung D chính là đường thẳng MN. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i> y</i> <i>t</i>
<i>z </i>
1
3
( ) : 1 2
4
<i>D</i> ì = +ï = - +<sub>í</sub>
ï =
ỵ
<i>, </i>
<i>x</i> <i> t</i>
<i> y</i> <i> t </i>
<i>z </i> <i>t</i>
2
2 2 '
( ) : 2 '
2 4 '
<i>D</i> ì = - +ï =<sub>í</sub>
ï = +
ỵ
<i>. </i> <i>ĐS: D</i>:ì<sub>í +</sub>2 –<sub> 3 –2</sub><i><sub>x</sub>x y<sub>y</sub></i>+10 – 47 0<i><sub>z</sub>z</i> <sub>6 0</sub>=
+ =
ỵ
<b>Câu 21. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua điểm
<i>M</i> - -4; 5;3 và cắt cả hai đường thẳng: <i>d</i><sub>1</sub>:ì<sub>í - + =</sub>2<i><sub>y</sub>x</i>+<sub>2</sub><i><sub>z</sub></i>3<i>y</i>+<sub>7 0</sub>11 0=
ỵ và
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 2 1 1
2 3 5
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- .
<i>· Viết lại phương trình các đường thẳng: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z t</i>
1 1
1
5 3
: 7 2
ì =
-ï = - +
í
ï =
ỵ
<i>, </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
2 2
2
2 2
: 1 3
1 5
ì = +
<i>MA</i>= -( 3<i>t</i><sub>1</sub>+9;2<i>t</i><sub>1</sub>-2;<i>t</i><sub>1</sub>-3)
<i>uuur</i>
<i>, MBuuur</i>=(2<i>t</i><sub>2</sub>+6;3<i>t</i><sub>2</sub>+ -4; 5<i>t</i><sub>2</sub>-2)
<i>MA MB</i>, ( 13<i>t t</i><sub>1 2</sub> 8<i>t</i><sub>1</sub> 13<i>t</i><sub>2</sub> 16; 13<i>t t</i><sub>1 2</sub> 39 ; 13<i>t</i><sub>2</sub> <i>t t</i><sub>1 2</sub> 24<i>t</i><sub>1</sub> 31<i>t</i><sub>2</sub> 48)
é <sub>ù = -</sub> <sub>-</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>-</sub> <sub>+</sub> <sub>-</sub> <sub>-</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ë<i>uuur uuur</i>û
<i>M, A, B thẳng hàng Û</i> <i>MA MBuuur uuur</i>, <i> cùng phương Û</i> ëé<i>MA MBuuur uuur</i>, ù =ỷ 0<i>r</i> <i></i> <i>t<sub>t</sub></i>1
2
2
0
ỡ =
ớ =
ợ
<i>ị</i> <i>A</i>( 1; 3;2), (2; 1;1)- - <i>B</i> - <i>Þ</i> <i>uuurAB</i>=(3;2; 1)
<i>-Đường thẳng d qua M(–4; –5; 3) và có VTCP uuurAB</i>=(3;2; 1)- <i>Þ</i> <i>d yx</i> <i>tt</i>
<i>z</i> <i>t</i>
4 3
: 5 2
3
ì = - +
ï
= - +
í
ï =
-ỵ
<i> </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) M(1;5;0), d</i><sub>1</sub>:<i>x y</i> 2 <i>z</i>
1 3 3
-= =
- - <i>, </i>
<i>x t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2: 4
1 2
ì =
ï =
-í
ï = - +<sub>ỵ</sub> <i>. </i> <i>ĐS: </i>
<i>b) M(3; 10; 1) , d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
3 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub> +
<i>, d</i><sub>2</sub>: <i>x</i> 3 <i>y</i> 7 <i>z</i> 1
1 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- - <i>ĐS: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3 2
: 10 10
<b>Câu 22. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho hai đường thẳng <i>D D</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub>và mặt phẳng (<i>a</i>) có
phương trình là
<i>x</i> <i>t</i> <i><sub>x</sub></i> <i><sub>y</sub></i> <i><sub>z</sub></i>
<i>y</i> <i>t</i> <i>x y z</i>
<i>z t</i>
1 2
2 <sub>1</sub> <sub>1</sub> <sub>2</sub>
: 5 3 , : , ( ) : 2 0
1 1 2
<i>D</i> ì = +ï = +<sub>í</sub> <i>D</i> - = + = + <i>a</i> - + + =
ï =
ỵ
. Viết phương
trình đường thẳng d đi qua giao điểm của <i>D</i><sub>1</sub>với (a ) đồng thời cắt <i>D</i><sub>2</sub> và vng góc với trục
Oy.
· <i>Toạđộ giao điểm A của (a</i> <i>) và D</i><sub>1</sub><i> thoả mãn hệ</i>
<i>x</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i> <i>x</i> <i><sub>A</sub></i>
<i>z t</i> <i>y</i>
<i>x y z</i> <i>z</i>
2 1
5 3 1 <sub>(1;2; 1)</sub>
2
2 0 1
ì = + ì =
-ï ï
ï = + <sub>Û</sub>ï = <sub>Þ</sub> <sub></sub>
-í <sub>=</sub> í <sub>=</sub>
ï ï
- + + = =
-ï ï
ỵ ỵ
<i>Trục Oy có VTCP là </i> <i>rj</i>=(0;1;0)<i>. Gọi d là </i> <i>đường thẳng qua A cắt </i> <i>D</i><sub>2</sub><i> tại </i>
<i>B</i>(1 ; 1 ; 2 2 )+ - + - +<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>. uuurAB</i>=( ;<i>t t</i>-3;2 1);<i>t</i>- <i>d Oy</i>^ Û<i>uuurrAB j</i>= Û = Þ0 <i>t</i> 3 <i>uuurAB</i>=(3;0;5)
<i>Đường thẳng d đi qua A nhận uuurAB</i>=(3;0;5)<i> làm VTCP có phương trình là </i>
<i>x</i> <i>u</i>
<i>y</i>
<i>z</i> <i>u</i>
1 3
2
1 5
ì = +
ï =
í
ï = - +
ỵ
<i>. </i>
<b>Câu 23. </b>Trong khơng gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
1
: 1 2
1 2
ì = +
ï = +
í
ï = +
ỵ
, đường thẳng <i>d<sub>2</sub></i>
là giao tuyến của hai mặt phẳng (P): 2 – –1 0<i>x y</i> = và (Q): 2<i>x y</i>+ +2 –5 0<i>z</i> = . Gọi I là giao
điểm của <i>d d</i><sub>1 2</sub>, . Viết phương trình đường thẳng <i>d</i><sub>3</sub> qua điểm A(2; 3; 1), đồng thời cắt hai
đường thẳng <i>d d</i><sub>1 2</sub>, lần lượt tại B và C sao cho tam giác BIC cân đỉnh I.
<i>· PTTS của d</i><sub>2</sub>:
<i>AB AC</i>
[ , ] 0
ì =
í <sub>=</sub>
ợ <i>uuur uuur ur</i> <i></i>
<i>t</i>
<i>t</i>' 21
ỡ =
ớ =
ợ <i>ị Phng trình d</i>3:
đường thẳng d1: <i>x</i>
1
- =
<i>y</i> 3
2
= <i>z</i> 1
3
+
, <i>x</i> 4
1
= <i>y</i>
1 =
<i>z</i> 3
2
-. Chứng minh rằng d1 và d2 chéo
nhau. Viết phương trình đường thẳng D nằm trên (P), đồng thời D cắt cả d1 và d2.
<i>· Toạđộ giao điểm của d1 và (P): A(–2;7;5). Toạđộ giao điểm của d2 và (P): B(3;–1;1) </i>
<i>Phương trình đường thẳng D: </i> <i>x</i> 2 <i>y</i> 7 <i>z</i> 5
5 8 4
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- - <i>. </i>
<b>Câu 25. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho hai mặt phẳng và hai đường thẳng có phương
trình (P): 3<i>x</i>+12<i>y</i>-3<i>z</i>- =5 0 và (Q): 3<i>x</i>-4<i>y</i>+9<i>z</i>+ =7 0, (d1): <i>x</i> 5 <i>y</i> 3 <i>z</i> 1
2 4 3
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
- , (d2):
<i>x</i> 3 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 3 4
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- . Viết phương trình đường thẳng (D) song song với hai mặt phẳng (P),
(Q) và cắt (d1), (d2).
<i>-(d1) có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(2; 4; 3)- <i>, (d2) có VTCP ur</i><sub>2</sub>= -( 2; 3; 4)
<i>Gọi: </i>
<i>P</i> <i>Q</i>
<i>P</i> <i>d</i> <i>P</i> <i>P</i>
<i>Q</i> <i>d</i> <i>Q</i> <i>Q</i>
<i>u u</i>
1
1
1 1 1
1 2 1
( ) ( ) ( )
( ) ( ),( ) ( )
( ) ( ),( ) ( )
<i>D</i>
<i>D</i>
ỡ = ầ
ù <sub>ẫ</sub>
ù
ớ <sub>ẫ</sub>
ù
=
ùợ
<i>P</i>
<i>P</i>
<i>r r</i> <i> ị (D) = (P1) ầ (Q1) v (D) // (D1) </i>
<i>(D) có vectơ chỉ phương u</i> 1 [ ; ] (8; 3; 4)<i>n n<sub>P</sub></i> <i><sub>Q</sub></i>
4
= =
<i>-r</i> <i>r r</i>
<i>(P1) có cặp VTCP ur</i><sub>1</sub><i> và ur nên có VTPT: nr<sub>P</sub></i><sub>1</sub>=[ ; ] (25; 32; 26)<i>u ur r</i><sub>1</sub> =
<i>Phương trình mp (P1): 25(x + 5) + 32(y – 3) + 26(z + 1) = 0 </i>Û25<i>x</i>+32<i>y</i>+26<i>z</i>+55 0=
<i>(Q1) có cặp VTCP ur</i><sub>2</sub><i> và ur nên có VTPT: nr<sub>Q</sub></i><sub>1</sub>=[ ; ] (0; 24; 18)<i>u ur r</i><sub>2</sub> =
<i>-Phương trình mp (Q1): </i>0(<i>x</i>- +3) 24(<i>y</i>+ -1) 18(<i>z</i>-2) 0= Û 4<i>y</i>-3<i>x</i>+10 0=
<i>Ta có: </i>( ) ( ) ( )<i>D</i> = <i>P</i><sub>1</sub> Ç <i>Q</i><sub>1</sub> <i> Þ phương trình đường thẳng (D) : </i>ì<sub>í</sub>25<sub>4</sub><i><sub>y</sub>x</i>+<sub>3 10 0</sub><i><sub>z</sub></i>32<i>y</i>+26<i>z</i>+55 0=
- + =
ỵ
<b>Câu 26. </b>Trong khơng gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): 2 –<i>x y</i>+2 –3 0<i>z</i> = và hai
đường thẳng <i>(d1), (d2) l</i>ần lượt có phương trình <i>x</i> 4 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- và
<i>x</i> 3 <i>y</i> 5 <i>z</i> 7
2 3 2
+ <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- .
Viết phương trình đường thẳng (<i>D</i>) song song với mặt phẳng (P), cắt ( )<i>d</i><sub>1</sub> và ( )<i>d</i><sub>2</sub> tại A và
B sao cho AB = 3.
<i>Ã A</i>ẻ( )<i>d</i><sub>1</sub> <i> ị</i> <i>A </i>(4 2 ;1 2 ; )+ <i>t</i> + <i>t t</i>- <i>; B</i>ẻ( )<i>d</i><sub>2</sub> ị<i>B</i>( 3 2 ; 5 3 ;7 2 )- + <i>t</i>¢ - + <i>t</i>¢ - <i>t</i>¢
<i>AB</i>= - +( 7 2<i>t</i>¢-2 ; 6 3<i>t</i> - + <i>t</i>¢-2 ;7 2<i>t</i> - <i>t t</i>¢+ )
<i>uuur</i>
<i>, nr<sub>P</sub></i> =(2; 1;2)- <i>. </i>
<i>Từ giả thiết ta có: </i> <i>AB nP</i>
<i>AB</i>. 3 0
ì <sub>=</sub>
ớ
=
ợ
<i>uuur r</i>
<i></i> ỡ =<sub>ớ = -</sub><i>t<sub>t</sub></i>Â 2<sub>1</sub>
ợ <i>ị</i> <i>A</i>(2; 1;1),- <i>AB</i>= -( 1;2;2)
<i>uuur</i>
<i>. </i>
<i>Þ Phương trình đường thẳng (D): </i> <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
1 2 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- <i>. </i>
<b>Câu 27. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): 2<i>x y z</i>- + + =1 0 và hai
đường thẳng <i>d</i><sub>1</sub>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 3
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-, <i>d</i><sub>2</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 3 2
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-. Viết phương trình đường
thẳng D song song với (P), vng góc với <i>d</i><sub>1</sub> và cắt <i>d</i><sub>2</sub> tại điểm E có hồnh độ bằng 3.
<i>· d</i><sub>1</sub><i> có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(2;1;3)<i>, d</i><sub>2</sub><i> có VTCP ur</i><sub>2</sub> =(2;3;2)<i>, (P) có VTPT nr</i>=(2; 1;1)- <i>. </i>
<i>Giả sửD có VTCP ur</i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i>, E d</i>Ỵ <sub>2</sub><i> có x<sub>E</sub></i> =3 <i>Þ</i> <i>E(3; 1;6)</i>- <i>. </i>
<i>Ta có: </i> <i><sub>d</sub>P</i> <i>u n<sub>u u</sub></i>
1
1
( ) . 0
. 0
<i>D</i>
<i>D</i>
ì <sub>Û</sub>ì =
í <sub>^</sub> í <sub>=</sub>
ỵ
ỵ
<i>r r</i>
<i>r r</i>
<i>P</i> <i><sub>Û</sub></i> <i>a b c</i>
<i>a b</i> <i>c</i>
2 0
2 3 0
ì - + =
í <sub>+ +</sub> <sub>=</sub>
ỵ <i>Û</i>
<i>a</i> <i>c</i>
<i>b</i> <i>c</i>
ỡ =
ớ =
-ợ <i>ị Chn u</i>=(1;1; 1)
<i>ị PT đường thẳng D: </i>
<b>Câu 28. </b>Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng ( ),( )<i>d</i><sub>1</sub> <i>d</i><sub>2</sub> và mặt phẳng (P) có phương
trình:( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 2 1
+ <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
, ( ) :<i>d</i><sub>2</sub> <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
2 1 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-; ( ) :<i>P x y</i>+ -2<i>z</i>+ =5 0. Lập phương
trình đường thẳng (d) song song với mặt phẳng (P) và cắt( ),( )<i>d</i><sub>1</sub> <i>d</i><sub>2</sub> lần lượt tại A, B sao cho
<i>· Đặt A</i>( 1- + - +<i>a</i>; 2 2 ; ), (2 2 ;1<i>a a B</i> + <i>b</i> +<i>b</i>;1+<i>b</i>)<i>Þ</i> <i>uuurAB</i>= - +( <i>a</i> 2<i>b</i>+ - + + - + +3; 2<i>a b</i> 3; <i>a b</i> 1)
<i>Do AB // (P) nên: uuur rAB n</i>^ <i><sub>P</sub></i> =(1;1; 2)- Û = -<i>b a</i> 4<i>. Suy ra: uuurAB</i>=(<i>a</i>- - - -5; <i>a</i> 1; 3)
<i>AB</i>= (<i>a</i>-5)2+ - -( <i>a</i> 1)2+ -( 3)2 = 2<i>a</i>2-8<i>a</i>+35 = 2(<i>a</i>-2)2+27 3 3³
<i>Suy ra: </i>min<i>AB</i>=3 3<sub>Û í = -</sub>ì =<i>a<sub>b</sub></i> 2<sub>2</sub>
ỵ <i>, A(1;2;2), AB</i>= - - -( 3; 3; 3)
<i>uuur</i>
<i>. </i>
1 1 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
<i>-. </i>
<b>Câu 29. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng ( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 8 <i>y</i> 6 <i>z</i> 10
2 1 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-và
<i>x t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
( ) : 2
4 2
ì =
ï <sub>= </sub>
-í
ï = - +
ỵ
. Viết phương trình đường thẳng (d) song song với trục Ox và cắt (d<i>1) </i>
tại A, cắt (d<i>2) t</i>ại B. Tính AB.
<i>· Giả sử: A</i>( 8 2 ;6- + <i>t</i><sub>1</sub> +<i>t</i><sub>1</sub>;10-<i>t</i><sub>1</sub>)<i> Ỵ d1, B t</i>( ;2<sub>2</sub> -<i>t</i><sub>2</sub>; 4 2 )- + <i>t</i><sub>2</sub> <i> ẻ d2. </i>
<i>ị uuurAB</i>=(<i>t</i><sub>2</sub>-2<i>t</i><sub>1</sub>+ - - -8; <i>t</i><sub>2</sub> <i>t</i><sub>1</sub> 4);2<i>t</i><sub>2</sub>+ -<i>t</i><sub>1</sub> 14)<i>. </i>
<i>AB i</i>, =(1;0;0)
<i>uuur r</i>
<i> cùng phương Û </i> <i><sub>t</sub>t</i>2 <i><sub>t</sub>t</i>1
2 1
4 0
2 14 0
ì- - - =
í <sub>+ -</sub> <sub>=</sub>
ỵ <i> </i>
<i>t</i>
22
18
ỡ =
-ớ =
ợ <i> </i>
<i>ị A</i>( 52; 16;32), (18; 16;32)- - <i>B</i> - <i>. </i>
<i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<b>Câu 30. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho hai đường thẳng: (d<i>1</i>):
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z t</i>
23 8
10 4
ì = - +
ï
= - +
í
ï =
ỵ
và (d<i>2</i>):
<i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i>
2 2 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Viết phương trình đường thẳng (d) song song với trục <i>Oz và c</i>ắt cả hai
đường thẳng (d<i>1</i>), (d<i>2</i>).
<i>· Giả sử</i> <i>A</i>( 23 8 ; 10 4 ; )- + <i>t</i><sub>1</sub> - + <i>t t</i><sub>1 1</sub> <i> Ỵ d1, B</i>(3 2 ; 2 2 ; )+ <i>t</i><sub>2</sub> - - <i>t t</i><sub>2 2</sub> <i> ẻ d2. </i>
<i>ị uuurAB</i>=(2<i>t</i><sub>2</sub>-8<i>t</i><sub>1</sub>+26; 2- <i>t</i><sub>2</sub>-4<i>t</i><sub>1</sub>+8;<i>t</i><sub>2</sub>-<i>t</i><sub>1</sub>)
<i>AB // Oz Û uuur rAB k cùng phương</i>, <i> Û </i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2 1
2 1
2 8 26 0
2 4 8 0
ì - + =
í- - + =
ỵ <i> Û </i>
<i>t</i>
<i>t</i>
1
2
17
6
5
3
ì
=
ï
í
ï =
-ợ
<i> ị A</i> 1 4 17; ;
3 3 6
ổ<sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>ị Phng trỡnh ng thng AB: </i> <i>x</i> 1; <i>y</i> 4; <i>z</i> 17 <i>t</i>
3 3 6
ì
= - = = +
í
ỵ
<b>Câu 31. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, cho các điểm A(2,0,0); B(0,4,0); C(2,4,6) và
đường thẳng (d): ì<sub>í</sub><sub>6</sub>6<i><sub>x</sub>x</i>-3<sub>3</sub><i>y<sub>y</sub></i>+2<sub>2</sub><i><sub>z</sub>z</i>=<sub>24 0</sub>0
+ + - =
ỵ . Viết phương trình đường thẳng D // (d) và cắt các
đường thẳng AB, OC.
<i>D là giao tuyến của (a) và (b) Þ D: </i>ì<sub>í - + =</sub><sub>3</sub>6<i><sub>x</sub>x</i>+<sub>3</sub>3<i><sub>y z</sub>y</i>+2 12 0<i>z</i>-<sub>0</sub> =
ỵ
<b>Câu 32. </b>Trong khơng gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho bốn điểm A(4;5;6); B(0;0;1); C(0;2;0);
D(3;0;0). Chứng minh các đường thẳng AB và CD chéo nhau. Viết phương trình đường
thẳng (D) vng góc với mặt phẳng Oxy và cắt các đường thẳng AB, CD.
<i>· Gọi (P) là mặt phẳng qua AB và (P) ^ (Oxy) Þ (P): 5x – 4y = 0 </i>
<i> (Q) là mặt phẳng qua CD và (Q) ^ (Oxy) Þ (Q): 2x + 3y – 6 = 0 </i>
<i>Ta cú (D) = (P)ầ(Q) ị Phng trình của (D) </i>
<b>Câu 33. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai đường thẳng có phương trình:
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
1 2
:
1
ì =
-ï =
í
ï = +
ỵ
và <i>d </i><sub>2</sub>: <i>x y z</i>
1 1 2= = . Xét vị trí tương đối của d1 và d2. Viết phương trình
đường thẳng d qua M trùng với gốc toạđộ O, cắt d1 và vng góc với d2.
<i>· Đường thẳng D cần tìm cắt d1 tại A(–1–2t; t; 1+t) </i>Þ<i>OA</i>
<i>uuur</i>
<i>= (–1–2t; t; 1+t) </i>
<i>d d</i>^ <sub>2</sub> Û<i>OA uuuur r</i>. <sub>2</sub> = Û = - Þ0 <i>t</i> 1 <i>A</i>(1; 1;0)- <i> Þ PTTS của d x t y</i>:
<i>a) Với M(1;1;1), </i>( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 2 <i>y z</i> 1
3 1 2
+ <sub>= =</sub>
-- <i>, </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
2 2
( ) : 5
2
ì = - +
ï
=
-í
ï = +
<i>. </i> <i>ĐS: d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
3 1 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
<b>-Câu 34. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho 2 đường thẳng có phương trình:
(d1) :
<i>x t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> 6 24 <i>t</i>
ì =
ï = +
í
ï = +
ỵ
và (d2) :
<i>x t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z t</i>
'
' 1
ì =
ï =
-í
ï =
-ỵ
Gọi K là hình chiếu vng góc của điểm I(1; –1; 1) trên (d2). Tìm phương trình tham số của
đường thẳng đi qua K vng góc với (d1) và cắt (d1).
<i>· (d1) có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(1; 1; 2)<i>; (d2) có VTCP ur</i><sub>2</sub> =(1; 3; 1)
<i>K d</i>ẻ( )<sub>2</sub> ị<i>K t</i>( ; 3Â <i>t</i>Â-6;<i>t</i>Â- ị1) <i>uurIK</i> =(<i>t</i>Â-1; 3<i>t</i>Â-5;<i>t</i>Â-2)
<i>IK u</i><sub>2</sub> <i>t</i> 1 9<i>t</i> 15 <i>t</i> 2 0 <i>t</i> 18 <i>K</i> 18; 12 7;
11 11 11 11
ỉ ư
¢ ¢ ¢ ¢
^ Û - + - + - = = ị <sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>uur r</i>
<i>Giả sử (d ) cắt (d1) tại H t</i>( ; 4 ; 6 2 ), (+<i>t</i> + <i>t H</i>Ỵ( ))<i>d</i><sub>1</sub> <i>. HK</i> 18 <i>t</i>; 56 <i>t</i>; 59 2<i>t</i>
11 11 11
æ ử
=<sub>ỗ</sub> - - - <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>uuur</i>
<i>HK u</i>1 18 <i>t</i> 56 <i>t</i> 118 4<i>t</i> 0 <i>t</i> 26
11 11 11 11
^ Û - - - = Û =
<i>-uuur r</i>
<i>HK</i> 1 (44; 30; 7).
11
Þ<i>uuur</i>= -
<i>-Vậy, PTTS của đường thẳng (d ): </i> <i>x</i> 18 44 ;<i>y</i> 12 30 ;<i>z</i> 7 7
11 <i>l</i> 11 <i>l</i> 11 <i>l</i>
ì
= + = - - =
-í
ỵ
<b>Câu 35. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, cho điểm M(0;1;1) và 2 đường thẳng (d1), (d2)
với: (d1):<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
3 2 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
<i>A = (d2) Ç (a) Û</i>
<i>x</i> <i>y z</i>
<i>x</i> <i>A</i>
<i>x y z</i>
3 2 3 0 <sub>5 8</sub>
1 0 1; ;
3 3
2 0
ì + + - = <sub>ổ</sub> <sub>ử</sub>
ù + = <sub>ỗ</sub>- <sub>ữ</sub>
ớ <sub>ố</sub> <sub>ứ</sub>
ù + - + =
ợ
<i>ị Phng trỡnh AM: </i> <i>x</i> <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
3 2 5
-
-= =
- <i>. </i>
<b>Câu 36. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng ( ) : 2<i>P</i> <i>x y</i>- +2<i>z</i>=0 và 2 đường
thẳng ( ) :<i>d</i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
1 3 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-,
2 1 1
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i> - = - =
- . Viết phương trình đường thẳng ( )D
nằm trong mặt phẳng (P), vng góc với đường thẳng (d) và cắt đường thẳng (d').
<i>· Ta có nr<sub>P</sub></i> =(2; 1;2),- <i>ur<sub>d</sub></i> =(1;3;2)<i> và PTTS của (d'): </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z t</i>
1 2
2
ì =
-ù = +
ớ
ù =
ợ
<i>Gi A = (d') ầ (P) Þ</i> <i>A</i>(1 2 ;2 ; )- <i>t</i> +<i>t t</i> <i>. </i>
<i>Do A Ỵ (P) nên: </i>2(1 2 ) 2- <i>t</i> - - +<i>t</i> 2<i>t</i>= Û = Þ0 <i>t</i> 0 <i>A</i>(1;2;0)
<i>Mặt khác (D) nằm trong (P), vng góc với (d) nên ur<sub>D</sub> vng góc với n ur r<sub>P</sub></i>, <i><sub>d</sub></i> <i>Þ ta có thể</i>
<i>chọn ur<sub>D</sub></i> =é<sub>ë</sub><i>n ur r<sub>P d</sub></i>, ù<sub>û</sub>= - -( 8; 2;7) <i>Þ Phương trình </i> :<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
8 2 7
<i>D</i> - = - =
-
<b>-Câu 37. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho m</i>ặt phẳng (P): 2<i>x y z</i>- + - =1 0 và hai
đường thẳng (d1): <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 3
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-, (d2): <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 3 2
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-. Viết phương trình đường
thẳng (D) song song với mặt phẳng (P), vng góc với đường thẳng (d1) và cắt đường thẳng
(d2) tại điểm E có honh bng 3.
<i>Ã E ẻ (d2) ị E(3; 7; 6). </i> <i>P</i> <i><sub>P d</sub></i>
<i>d</i>
<i>a</i> <i>n</i> <i><sub>a</sub></i> <i><sub>n a</sub></i>
<i>a</i> <i>a</i> 1
1 , 4(1;1; 1)
ì ^ <sub>Þ</sub> <sub>=</sub><sub>é</sub> <sub>ù</sub><sub>= -</sub> <sub></sub>
-í <sub>^</sub> <sub>ë</sub> <sub>û</sub>
ỵ <i>VV</i> <i>V</i>
<i>r</i> <i>r</i> <i><sub>r</sub></i> <i><sub>r r</sub></i>
<i>r</i> <i>r</i> <i> Þ (D): </i> <i>xy</i> <i>tt</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3
7
6
ì = +
ï <sub>= +</sub>
í
ï =
-ỵ
<i>. </i>
<b>Câu 38. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai điểm A(0; 0;–3), B(2; 0;–1) và mặt
phẳng (P) có phương trình: 3<i>x</i>-8<i>y</i>+7 1 0<i>z</i>+ = . Viết phương trình chính tắc đường thẳng d
nằm trên mặt phẳng (P) và d vng góc với AB tại giao điểm của đường thẳng AB với (P).
<i>· Giao điểm của đường thẳng AB và (P) là: C(2;0;–1) </i>
<i>Đường thẳng d đi qua C và có VTCP là </i>é<sub>ë</sub><i>uuur rAB n</i>, <i><sub>P</sub></i>ù<sub>û</sub><i> Þ d: </i> <i>x</i> 2 <i>y</i> <i>z</i> 1
2 1 2
- <sub>=</sub> <sub>=</sub>
--
<b>-Câu 39. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng d1: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
2 1 1
+ -
-= =
- ;
d2: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
1 1 2
- - +
= = và mặt phẳng (P): <i>x y</i>- -2<i>z</i>+ =3 0. Viết phương trình đường thẳng
D nằm trên mặt phẳng (P) và cắt hai đường thẳng d1 , d2 .
<i>· Gọi A = d1 Ç D, B = d2 Ç D. Vì DÌ (P) nên A = d1 Ç (P), B = d2 Ç (P) </i>
<i>Þ A(1; 0; 2), B(2; 3; 1) </i>
<i>ÞD chính là đường thẳng AB Þ Phương trình D: x</i> 1 <i>y z</i> 2
1 3 1
- <sub>= =</sub>
-- <i>. </i>
mặt phẳng (P): <i>x y z</i>+ + - =1 0 đồng thời cắt cả hai đường thẳng ( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- và
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
1
( ) :ì = - +ïí = -1
ï =
-ỵ
, với <i>t R</i>ẻ .
<i>Ã Ly M</i>ẻ
<i>d</i> <i>P</i> <i>MN k n k R</i>* <i>t</i> <i>t</i><sub>1</sub> <i>t</i><sub>1</sub> <i>t t</i><sub>1</sub>
( ) ( )^ Û<i>uuuur</i>= . ;<i>r</i> Ỵ Û -2 - = = - -2 <i> </i> <i>t</i>
<i>t</i><sub>1</sub>
4
5
2
5
ỡ
=
ùù
ớ
-ù =
ùợ
<i> ị M</i> 1 3 2; ;
5 5 5
ổ ử
=<sub>ỗ</sub> - - <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>ị d: x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i> 2
5 5 5
- = + = +
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với (P): </i>2<i>x y</i>+ +5<i>z</i>+ =3 0<i>, </i>( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
<i>, </i>( ) :<i>d</i><sub>2</sub> <i>x</i> 2 <i>y z</i> 1
1 1 2
- <sub>= =</sub>
<i>-ĐS: d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 2
2 1 5
+ <sub>=</sub> + <sub>=</sub> +
<i>b) Với </i>( ) : 2 – –5 1 0 <i>P</i> <i>x y</i> <i>z</i>+ = <i>, d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
2 3 1
+ -
-= = <i>, d</i><sub>2</sub>:<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 5 2
- +
= =
<i>-ĐS: x</i> 1 <i>y</i> 4 <i>z</i> 3
2 1 5
- -
-= =
-
<b>-Câu 41. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba mặt phẳng: (P): 2 –<i>x y z</i>+ + =1 0, (Q):
<i>x y</i>– +2<i>z</i>+ =3 0, (R): <i>x</i>+2 –3 1 0<i>y</i> <i>z</i>+ = và đường thẳng <i>D</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 3
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Gọi <i>D</i>2 là
giao tuyến của (P) và (Q). Viết phương trình đường thẳng (d) vng góc với (R) và cắt cả
hai đường thẳng <i>D</i><sub>1</sub>, <i>D</i><sub>2</sub>.
<i>· D</i><sub>1</sub><i> có PTTS: </i>
<i>AB</i>= +(<i>s</i> 2 ;3<i>t s t</i>- +6;<i>s</i>-3 )<i>t</i>
<i>uuur</i>
<i>, (R) có VTPT nr</i> =(1;2; 3)- <i>. </i>
<i>d</i>^( )<i>R</i> Û<i>uuur rAB n</i>, <i> cùng phương </i> <i>s</i> 2<i>t</i> 3<i>s t</i> 6 <i>s</i> 3<i>t</i>
1 2 3
+ - +
-Û = =
- <i>t</i>
23
24
Þ = <i>Þ</i> <i>A</i> 1 1 23; ;
12 12 8
ỉ ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>Vy phng trỡnh ca d: </i>
<i>z</i>
<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 23
8
12 12
1 2 3
--
-= =
- <i>. </i>
<b>Câu 42. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba đường thẳng có phương trình
<i>x t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1: 4
1 2
ï = - +
ỵ
, <i>d</i><sub>2</sub>: <i>x y</i> 2 <i>z</i>
1 3 3
-= =
- - ,
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>3</sub>: 1 1 1
5 2 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
. Viết phương trình đường
thẳng D, biết D cắt ba đường thẳng <i>d d d</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub>, <sub>3</sub> lần lượt tại các điểm A, B, C sao cho
<i>AB BC</i>= .
<i>Giả sử</i> <i>A t</i>( ;4 – ; 1 2 ), ( ;2 –3 ; 3 ), ( 1 5 ;1 2 ; 1<i>t</i> - + <i>t B u</i> <i>u</i> - <i>u C</i> - + <i>v</i> + <i>v</i> - +<i>v</i>)<i>. </i>
<i>Ta có: A, B, C thẳng hàng và AB = BC </i>Û<i>B là trung điểm của AC </i>
<i>t</i> <i>v</i> <i>u</i>
<i>t</i> <i>v</i> <i>u</i>
<i>t</i> <i>v</i> <i>u</i>
( 1 5 ) 2
4 (1 2 ) 2.(2 3 )
1 2 ( 1 ) 2( 3 )
ì + - + =
ï
Û<sub>í</sub> - + + =
ï + + + =
-ợ
<i></i> <i>tu</i>
<i>v</i>
1
0
0
ỡ =
=
ớ
ù =
ợ
<i>ị</i> <i>A</i>(1;3;1), (0;2;0), ( 1;1; 1)<i> B</i> <i> C</i> - - <i>. </i>
<i>Đường thẳng D đi qua A, B, C có phương trình: x y</i> 2 <i>z</i>
1 1 1
-= =
<b>Dạng 4: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến khoảng cách </b>
<b>Câu 43. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng (d):
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2 4
3 2
3
ï = - +
ỵ
và mặt phẳng
(P): - + +<i>x y</i> 2<i>z</i>+ =5 0. Viết phương trình đường thẳng (D) nằm trong (P), song song với
(d) và cách (d) một khoảng là 14.
<i>· Chọn A(2;3;</i>-<i>3), B(6;5;</i>-<i>2)Ỵ(d), mà A, B Ỵ (P) nên (d) Ì (P) . </i>
<i>Gọi ur là VTCP của (d</i><sub>1</sub><i>) Ì (P), qua A và vng góc với (d) thì </i> <i>d</i>
<i>P</i>
<i>u u</i>
<i>u u</i>
ì ^
í ^
ỵ
<i>r r</i>
<i>r r</i>
<i>nên ta chọn ur r r</i>=[ , ] (3; 9;6)<i>u u<sub>d</sub></i> <i><sub>P</sub></i> = - <i>. </i>
<i>Phương trình của đường thẳng (d</i><sub>1</sub><i>) :</i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t t R</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2 3
3 9 ( )
3 6
ỡ = +
ù = - ẻ
ớ
ù = - +
ợ
<i> </i>
<i> </i> <i>Lấy M(2+3t; 3</i>-<i>9t; </i>-<i>3+6t) Ỵ(d</i><sub>1</sub><i>) . (D) là đường thẳng qua M và song song với (d). </i>
<i> Theo đề : AM</i> 14 9<i>t</i>2 81<i>t</i>2 36<i>t</i>2 14 <i>t</i>2 1 <i>t</i> 1
9 3
= Û + + = Û = Û = ±
<i> </i> <i>· t = </i> 1
3
- Þ<i>M(1;6;</i>-<i>5) </i> ( ) :<sub>1</sub> <i>x</i> 1 <i>y</i> 6 <i>z</i> 5
4 2 1
<i>D</i> - - +
Þ = =
<i> </i> <i>· t = </i>1
3 Þ<i>M(3;0;</i>-<i>1) </i>
<i>x</i> <i>y z</i>
2 3 1
( ) :
4 2 1
<i>D</i> - +
<b>Câu 44. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): <i>x y z</i>+ - + =1 0 và đường
thẳng: d: <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
1 1 3
- -
-= =
- - . Gọi I là giao điểm của d và (P). Viết phương trình của đường
thẳng <i>D</i> nằm trong (P), vng góc với d sao cho khoảng cách từ I đến <i>D</i> bằng <i>h</i>=3 2.
<i>· (P) có VTPT nr<sub>P</sub></i> =(1;1; 1)- <i> và d có VTCP ur</i> =(1; 1; 3)- - <i>. I d</i>= ầ( )<i>P</i> ị<i>I</i>(1;2;4)
<i>Vỡ D</i>è( );<i>P</i> <i>D</i>^ ị<i>d</i> <i>D có véc tơ chỉ phương ur<sub>D</sub></i> =é<sub>ë</sub><i>n ur r<sub>P</sub></i>, ù<sub>û</sub>= -( 4;2; 2)
<i>-Gọi H là hình chiếu của I trên D</i>ị ẻ<i>H mp Q</i>( )<i>qua I v vuụng gúc D</i>
<i>ị Phương trình (Q): </i>-2(<i>x</i>- + - - -1) (<i>y</i> 2) (<i>z</i> 4) 0= Û -2<i>x y z</i>+ - + =4 0
<i>Gi d</i><sub>1</sub>=( ) ( )<i>P</i> ầ <i>Q</i> ị<i>d</i><sub>1</sub><i>cú VTCP </i>ộ<sub>ở</sub><i>n nr r<sub>P Q</sub></i>; ù =<sub>û</sub> (0;3;3) 3(0;1;1)= <i> và d</i><sub>1</sub><i> qua I </i>
<i>x</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
1
: 2
4
ì =
ï
Þ <sub>í</sub> = +
ù = +
ợ
<i>Gi s</i> <i>H d</i>ẻ ị<sub>1</sub> <i>H</i>(1;2 ;4 )+<i>t</i> + Þ<i>t</i> <i>IHuur</i>=(0; ; )<i>t t</i> <i>. Ta có: </i>
<i>t</i>
<i>IH</i> =3 2Û 2<i>t</i>2 =3 2 <sub>Û ê = -</sub>é =<i><sub>t</sub></i> 3<sub>3</sub>
ë
<i>· Với t</i>= Þ3 <i>H</i>(1;5;7) <i>Þ Phương trình </i> : <i>x</i> 1 <i>y</i> 5 <i>z</i> 7
2 1 1
<i>D</i> - = - =
--
<i>-· Với t</i>= - Þ3 <i>H</i>(1; 1;1)- <i>Þ Phương trình </i> :<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
2 1 1
<i>D</i> - = + =
-- - <i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) </i>( ) :<i>P x y z</i>+ + + =2 0<i>, d</i>: <i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
2 1 1
- + +
= =
- <i>, h</i>= 42<i>. </i>
<i>ĐS: </i> :<i>x</i> 5 <i>y</i> 2 <i>z</i> 5
2 3 1
- + +
D = =
- <i>; </i>
<i>x</i> 3 <i>y</i> 4 <i>z</i> 5
:
2 3 1
+ +
-D = =
<b>-Câu 45. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho mặt phẳng (P): 2<i>x y</i>+ -2<i>z</i>+ =9 0 và đường
thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
1 7 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- . Viết phương trình đường thẳng D vng góc với (P) và cắt d
tại một điểm M cách (P) một khoảng bằng 2.
<i>· Vì D^ (P) nên D nhận nr<sub>P</sub></i> =(2;1; 2)- <i> làm VTCP. </i>
<i>Giả sử</i> <i>M t</i>( 1;7 1;3 )- <i>t</i>+ - Ỵ<i>t</i> <i>d. Ta có: d M P</i>( ,( )) 2= <i>Û</i> 11 2 6<i>t</i>+ = <i>Û</i> <i>t</i>
<i>t</i>
8
11
4
11
é <sub>= </sub>
-ê
ê
ê =
ë
<i>+ Với t</i> 8
11
= - <i>Þ</i> <i>M</i> 19 45 41; ;
11 11 11
ỉ ư
-
-ỗ ữ
ố ứ <i>ịD: </i> <i>x</i> <i>t y</i> <i>t z</i> <i>t</i>
19 <sub>2 ;</sub> 45 <sub>;</sub> 41 <sub>2</sub>
11 11 11
ì
= - + = - + =
-ớ
ợ
<i>+ Vi t</i> 4
11
= <i>ị</i> <i>M</i> 7 39 29; ;
11 11 11
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ <i>ÞD: </i> <i>x</i> <i>t y</i> <i>t z</i> <i>t</i>
7 <sub>2 ;</sub> 39 <sub>;</sub> 29 <sub>2</sub>
11 11 11
ì
= - + = + =
-í
ỵ
<b>Câu 46. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x</i>+3<i>y z</i>- - =1 0 và các
điểm <i>A(1;0;0)</i>;<i>B(0; 2;3)</i>- . Viết phương trình đường thẳng d nằm trong (P) đi qua A và cách
B một khoảng lớn nhất (nhỏ nhất).
<i> </i> <i>uuurAB</i>= -( 1;2; 3)- <i> ; </i><sub>ë</sub>é<i>u ABuur uuur<sub>d</sub></i>, ù = - -<sub>û</sub> ( 2<i>a</i> 7 ;2<i>b a</i>-2 ;2<i>b a b</i>+ )
<i>Þ</i> <i>d B d</i> <i>u AB</i> <i>a</i> <i>ab</i> <i>b</i>
<i>u</i> <i><sub>a</sub></i> <i><sub>ab</sub></i> <i><sub>b</sub></i>
2 2
2 2
, 12 24 54
( , )
2 4 5
é ù <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ë û
= =
+ +
<i>uuur</i>
<i>r</i>
<i>r</i>
<i>+ TH1: Nếu b = 0 thì d B d</i>( , )= 6<i> </i>
<i>+ TH2: Nếu b</i>¹0<i>. Đặt t</i> <i>a</i>
<i>b</i>
= <i>Þ d B d</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>f t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
12 24 54
( , ) ( )
2 4 5
+ +
= =
+ +
<i>Xét hàm số</i> <i>f t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
12 24 54
( )
2 4 5
+ +
=
+ + <i> ta suy ra được </i> 6 £<i>d B d</i>( , )= <i>f t</i>( )£ 14
<i>So sánh TH1 và TH2 Þ</i> 6£<i>d B d</i>( , )£ 14
<i>Do đó: </i>
<i>a) </i>min( ( , ))<i>d B d</i> = 6 Û =<i>b</i> 0<i>. Chọn a =1 Þ c= 1 </i>
<i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i>
<i>z t</i>
1
0
ì = +
ï =
í
ï =
ỵ
<i>b) </i>max( ( , ))<i>d B d</i> = 14 Û = -<i>a</i> <i>b. Chọn b = –1 Þ a =1 , c = –1 </i>
<i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
ì = +
ï =
-í
ï =
-ỵ
<b>Câu 47. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x</i>-2<i>y</i>+2<i>z</i>- =5 0 và các
điểm <i>A( 3;0;1)</i>- ;<i>B(1; 1;3)</i>- . Viết phương trình đường thẳng d đi qua A, song song với (P) và
cách B một khoảng nhỏ nhất.
<i>· ĐS: d</i>: <i>x</i> 3 <i>y</i> <i>z</i> 1
26 11 2
+
-= =
- <i>. </i>
<b>Câu 48. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho đường thẳng :<i>x</i> 1 <i>y z</i> 2
2 1 1
<i>D</i> + = =
-- , hai điểm
<i>A(0; 1;2)</i>- , <i>B(2;1;1)</i>. Viết phương trình đường thẳng d đi qua A và cắt đường thẳng D sao
cho khoảng cách từ B đến d là lớn nhất (nhỏ nhất).
<i>· Gọi M d</i>= Ç<i>D. Giả sử</i> <i>M</i>( 1 2 ; ;2 )- + <i>t t</i> -<i>t</i> <i>. VTCP của d: ur<sub>d</sub></i> =<i>uuurAM</i>=(2 1; 1; )<i>t</i>- <i>t</i>+ -<i>t</i>
<i> </i> <i>uuurAB(2;2; 1)</i>- <i>; </i><sub>ë</sub>é<i>uuur rAB u</i>; <i><sub>d</sub></i>ù = -<sub>û</sub> (1 ;1;4 2 )<i>t</i> - <i>t</i>
<i> Þ</i> <i>d</i>
<i>d</i>
<i>AB u</i> <i><sub>t</sub></i> <i><sub>t</sub></i>
<i>d B d</i> <i>f t</i>
<i>u</i> <i>t</i> <i>t</i>
2
2
, <sub>12</sub> <sub>18 18</sub>
( , ) ( )
6 2 2
é ù <sub>-</sub> <sub>+</sub>
ë û
= = =
- +
<i>uuur r</i>
<i>r</i>
<i> Xét hàm số</i> <i>f t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
12 24 54
( )
2 4 5
+ +
=
+ + <i>. Ta có </i> <i>f t</i> <i>f</i> <i>f t</i> <i>f</i>
1
max ( ) (0) 18; min ( ) (2)
11
= = = =
<i>Þ</i> 1 <i>d B d</i>( , ) 18
11£ £ <i> </i>
<i>a) </i>min( ( , ))<i>d B d</i> 1 <i>t</i> 2
11
= Û = <i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3
1 3
2 2
ì =
ï = - +
í
<i>b) </i>max( ( , ))<i>d B d</i> = 18Û =<i>t</i> 0<i>Þ Phương trình đường thẳng d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> 21<i>t</i>
ì =
-ï = - +
í
ï =
-ỵ
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) D</i>:ì + + - =<sub>í - + - =</sub><i>x y z<sub>x y z</sub></i> <sub>1 0</sub>1 0, (2;1; 1), ( 1;2;0)<i>A</i> - <i>B</i>
-ỵ <i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: d<sub>max</sub></i>:<sub>í</sub>ì<i><sub>y z</sub>x</i>+ =1 0<sub>2 0</sub>;<i>d</i><sub>min</sub> :ì<sub>í</sub><i>x<sub>y z</sub></i>+2<i>y</i>- =<sub>2 0</sub>3 0
+ - = - - =
ỵ ỵ
<i>b) </i> :<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1, (3; 2;1), (2;1; 1)<i>A</i> <i>B</i>
1 2 1
<i>D</i> - = + = - -
-- <i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: d<sub>max</sub></i>: <i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
19 3 5
- +
-= =
- <i>; </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>min</sub>: 3 20 1
5 20 7
- +
-= =
- - <i>. </i>
<i>c) </i> :<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z A</i>, (1;4;2), ( 1;2;4)<i>B</i>
1 1 2
<i>D</i> - = + =
-- <i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: d<sub>max</sub></i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 4 <i>z</i> 2
1 4 3
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- - <i>; </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>min</sub>: 1 4 2
15 18 19
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
<b>-Câu 49. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
2 1 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
, hai điểm
<i>A</i>(1;1;0), (2;1;1)<i>B</i> . Viết phương trình đường thẳng D đi qua A và vng góc với d, sao cho
khoảng cách từ B đến D là lớn nhất.
<i>· Ta có VTCP của d là: ur<sub>d</sub></i> =(2;1;1)<i> và ABuuur</i>=(1;0;1)<i><sub>. </sub></i>
<i>Gọi H là hình chiếu của B lên D ta có:d B</i>( , )<i>D</i> =<i>BH AB</i>£ <i>. Do đó khoảng cách từ B đến D</i>
<i>lớn nhất khi H A</i>º <i>. Khi đó D là đường thẳng đi qua A và vng góc với AB. </i>
<i>Ta cú </i> <i>d</i>
<i>AB</i>
<i>D</i>
<i>D</i>
ỡ ^
ớ ^
ợ <i>ị Cú th chn VTCP của D là uD</i> =éë<i>u ABd</i>, ùû=(1; 1; 1)
<i>-uuur</i>
<i>r</i> <i>r</i>
<i>Þ PT của D là:</i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
1
ì = +
ï =
-í
ï =
-ỵ
<b>Câu 50. </b>Trong khơng gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua
<i>A(0; 1;2)</i>- , cắt đường thẳng <sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y z</i> 2
2 1 1
<i>D</i> + = =
-- sao cho khoảng cách giữa <i>d và </i>đường
thẳng <sub>2</sub>: <i>x</i> 5 <i>y</i> <i>z</i>
2 2 1
<i>D</i> - = =
- là lớn nhất.
<i>· Gọi M d</i>= Ç<i>D</i><sub>1</sub><i>. Giả sử</i> <i>M</i>( 1 2 ; ;2 )- + <i>t t</i> -<i>t</i> <i>.VTCP của d : ur<sub>d</sub></i> =<i>uuurAM</i>=(2 1; 1; )<i>t</i>- <i>t</i>+ -<i>t</i>
2
<i>D</i> <i>đi qua N</i>(5;0;0)<i> và có VTCP vr<sub>D</sub></i> =(2; 2;1)- <i>; uuurAN</i>=(5;1; 2)- <i>; </i>é<sub>ë</sub><i>v ur r<sub>D</sub></i>; <i><sub>d</sub></i><sub>û</sub>ù = -( 1;4 1;6 )<i>t</i> <i>t</i>- <i>t</i>
<i> Þ</i> <i>d</i>
<i>d</i>
<i>v u</i> <i>AN</i> <i><sub>t</sub></i>
<i>d</i> <i>d</i> <i>f t</i>
<i>v u</i> <i>t</i> <i>t</i>
2
2 <sub>2</sub>
, . <sub>(2 )</sub>
( , ) 3. 3. ( )
, 53 10 2
<i>D</i>
<i>D</i>
<i>D</i> = éë ùû = + =
é ù - +
ë û
<i>uuur</i>
<i>r r</i>
<i>r r</i>
<i> Xét hàm số</i> <i>f t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
(2 )
( )
53 10 2
+
=
- + <i>. Ta suy ra được </i> <i>f t</i> <i>f</i>
4 26
max ( ) ( )
37 9
= =
<i>a) A</i>(2; 1;2), :<sub>1</sub> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1, :<sub>2</sub> <i><sub>x y z</sub>x</i> 2<i>y z</i> <sub>1 0</sub>1 0
2 1 1
<i>D</i> - + - <i>D</i> ì + - + =
- = = <sub>í - + + =</sub>
ỵ <i>. </i> <i>ĐS: </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i>: 2 1 2
41 68 27
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- <i>. </i>
<b>Câu 51. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua
<i>A(1; 1;2)</i>- , song song với mặt phẳng ( ) :<i>P x y z</i>+ - + =1 0 sao cho khoảng cách giữa <i>d và </i>
đường thẳng <i>D</i>:ì + + - =<sub>í</sub><sub>2</sub><i>x y z<sub>x y z</sub></i> 3 0<sub>2 0</sub>
- + - =
ỵ là lớn nhất.
<i>· ĐS: </i>
<i>x</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
1
2
ì =
ï
= - +
í
ï = +
ỵ
<i>. </i>
<b>Dạng 5: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến góc </b>
<b>Câu 52. </b>Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz, cho </i> điểm A(3; –1; 1), đường thẳng D:
<i>x y</i> 2 <i>z</i>
1 2 2
-= = và mặt phẳng (P): <i>x y z</i>- + - =5 0. Viết phương trình tham số của đường
thẳng d đi qua A, nằm trong (P) và hợp với đường thẳng D một góc 450.
<i>· Gọi u u nr r r<sub>d</sub></i>, ,<i><sub>D</sub></i> <i><sub>P</sub> lần lượt là các VTCP của d, D và VTPT của (P). </i>
<i>+ Vì d Ì (P) nên ur<sub>d</sub></i> ^<i>nr<sub>P</sub> Þ a b c</i>- + =0<i> Û b a c</i>= + <i>(1) </i>
<i>+ </i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
2 2 2
2
3
+ + <sub>=</sub>
+ + <i> Û </i> <i>a</i> <i>b c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2 2 2
2( +2 + ) =9( + + )<i> (2) </i>
<i>Từ (1) và (2) ta được: </i> 14<i>c</i>2+30<i>ac</i>=0<i> Û </i>é =<sub>ê</sub><sub>15</sub><i>c</i> <i><sub>a</sub></i>0 <sub>7</sub><i><sub>c</sub></i> <sub>0</sub>
+ =
ë
<i>+ Với c = 0: chọn a = b = 1 Þ PTTS của d: </i>
<i>Þ PTTS của d: </i>
<b>Câu 53. </b>Trong không gian với hệ toạđộ Oxyz, viết phương trình đường thẳng D nằm trong mặt
phẳng ( ) :<i>P x y z</i>+ – + =1 0<i>, </i>cắt các đường thẳng
<i>x</i> <i>t</i> <i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y t</i> <i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i> <i>z</i> <i>t</i>
1 2
1 3
: ; : 1
2 2 1 2
ì = + ì =
-ï <sub>=</sub> ï <sub>= +</sub>
í í
ï = + ï =
-ỵ ỵ
và tạo với
<i>d</i><sub>1</sub> một góc 300.
<i>· Ta có d</i><sub>1</sub>Ì( )<i>P</i> <i>. Gọi A d</i>= <sub>2</sub>Ç( )<i>P</i> <i>Þ</i> <i>A(5; 1;5)</i>- <i>. d</i><sub>1</sub><i> có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(1;1;2)<i>. </i>
<i>Lấy B</i>(1 ; ;2 2 )+<i>t t</i> + <i>t</i> ẻ<i>d</i><sub>1</sub><i>ị uuurAB</i>= -( 4; 1;2 3)<i>t</i> <i>t</i>+ <i>t</i>- <i> là VTCP của D</i>
<i>Ta có </i>cos( , ) cos30<i>D</i> <i>d</i><sub>1</sub> = 0<i>Û</i> <i>t</i>
<i>t</i> 2 <i>t</i> 2 <i>t</i> 2
6 9 3
2
6 ( 4) ( 1) (2 3)
- <sub>=</sub>
- + + +
<i>+ Với t</i>= -1<i> thì uuurAB</i>= -( 5;0; 5)- <i>Þ d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i>
<i>z</i> <i>t</i>
5
1
5
ì = +
ï =
<i>+ Vi t</i>=4<i> thỡ uuurAB</i>=(0;5;5) <i>ị d: </i>
<i>x</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
5
1
5
ì =
ï = - +
í
ï = +
ỵ
<b>Câu 54. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hình chóp A.OBC, trong đó A(1; 2; 4), B
thuộc trục Ox và có hồnh độ dương, C thuộc Oy và có tung độ dương. Mặt phẳng (ABC)
vng góc với mặt phẳng (OBC), tan<i>·OBC</i>=2. Viết phương trình tham số của đường thẳng
BC.
<i>· BC: </i>
<b>Câu 55. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm <i>A</i>(2; 1;1), (0;1; 2)- <i>B</i> - và đường
thẳng <i>d</i>:<i>x y</i> 3 <i>z</i> 1
1 1 2
- +
= =
- . Viết phương trình đường thẳng D đi qua giao điểm của đường
thẳng d với mặt phẳng (OAB), nằm trong mặt phẳng (OAB) và hợp với đường thẳng d một
góc a sao cho cos 5
6
<i>a</i> = .
<i>· PT mặt phẳng (OAB): x</i>+4<i>y</i>+2<i>z</i>=0<i>. Gọi M = d ầ (OAB) ị</i> <i>M</i>( 10;13; 21)- - <i>. </i>
<i>Giả sửD có VTCP ur</i>=( ; ; )<i>a b c</i>
<i>+ Vì DÌ (OAB) nên a</i>+4<i>b</i>+2<i>c</i>=0 <i>(1) </i>
<i>+ </i>cos 5
6
<i>a</i> = <i>Û</i> <i>a b</i> <i>c</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
2 5
6
6
- + <sub>=</sub>
+ + <i> (2) </i>
<i>Từ (1) và (2) Þ</i> <i>b</i> <i>c a</i> <i>c</i>
<i>b c a</i> <i>c</i>
5 <sub>,</sub> 2
11 11
, 6
é
= =
-ê
ê = =
-ë
<i>+ Với b</i> 5 <i>c a</i>, 2 <i>c</i>
11 11
= = - <i>Þ ur</i>=(2; 5; 11)- - <i>Þ PT của D: </i> <i>x</i> 10 <i>y</i> 13 <i>z</i> 21
2 5 11
+ - +
= =
-
<i>-+ Với b c a</i>= , = -6<i>c</i> <i>Þ</i> <i>ur</i> =(6; 1; 1)- - <i>Þ PT của D: </i> <i>x</i> 10 <i>y</i> 13 <i>z</i> 21
6 1 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
-
<b>-Câu 56. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng D đi qua điểm
<i>A(0;1; 2)</i>- , vng góc với đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 3 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 1 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- và tạo với mặt phẳng (P):
<i>x y z</i>
2 + - + =5 0 một góc <i>a</i> =300.
<i>· Giả sửD có VTCP ur</i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>a d</i>
3
cos
2
<i>a</i>
ì ^
ï
í <sub>=</sub>
ïỵ
<i>r</i>
<i>Û</i>
<i>a b c</i>
<i>a b c</i>
<i>a</i>2 <i>b</i>2 <i>c</i>2
0
2 3
2
6
ì - + =
ï <sub>+ </sub>
-í <sub>=</sub>
ï <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ỵ
<i>Û</i> é =<sub>ê = -</sub><i>c<sub>c</sub></i> 0,<sub>2 ,</sub><i>a b<sub>a b</sub></i>= <sub>= -</sub><i><sub>a</sub></i>
ë
<i>+ Với c</i>=0,<i>a b</i>= <i>Þ</i> <i>ur</i> =(1;1;0) <i>ÞD: </i>
<b>Câu 57. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua
<i>A(1; 1;2)</i>- , song song với mặt phẳng ( ) : 2<i>P</i> <i>x y z</i>- - + =3 0, đồng thời tạo với đường thẳng
<i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
:
1 2 2
<i>D</i> + = - =
- một góc lớn nhất (nhỏ nhất).
<i>· D có VTCP ur<sub>D</sub></i> =(1; 2;2)- <i>. Gọi VTCP của đường thẳng d là ur</i> =( ; ; )<i>a b c</i> <i>. </i>
<i> </i> <i>d<sub>P</sub></i> ( )<i>P</i> Û<i>u nr r</i>. <i><sub>P</sub></i> = Û =0 <i>c</i> 2<i>a b</i>- <i>. Gọi góc giữa hai mặt phẳng là a. </i>
<i>Þ</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>ab</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>ab</i> <i>b</i>
2
2 2
2 2
5 4 1 (5 4 )
cos .
3 5 4 2
3 5 4 2
<i>a</i> = - =
-- +
- +
<i>+ TH1: Nếu b = 0 thì </i>cos 1. 5
3
<i>a</i> = <i> </i>
<i>+ TH2: Nếu b</i>¹0<i>. Đặt t</i> <i>a</i>
<i>b</i>
= <i>Þ</i> <i>t</i> <i>f t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
1 (5 4) 1
cos . . ( )
3 <sub>5</sub> <sub>4 2</sub> 3
<i>a</i> = - =
- +
<i> Xét hàm số</i> <i>f t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
(5 4)
( )
5 4 2
-=
- + <i>. Ta suy ra được: </i> <i>f t</i>
5 3
0 cos ( )
9
<i>a</i>
£ = £
<i>So sánh TH1 và TH2, ta suy ra: </i>0 cos 5 3
9
<i>a</i>
£ £
<i>Do đó: </i>
<i>a) </i>min(cos ) 0<i>a</i> = <i>Û</i> <i>a</i>
<i>b</i>
4
5
= <i>Þ Phương trình đường thẳng d : </i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
4 5 3
- +
-= =
<i>b) </i>max(cos ) 5 3
9
<i>a</i> = <i>Û</i> <i>a<sub>b</sub></i> = -1<sub>5</sub> <i>Þ Phương trình đường thẳng d: x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
1 5 7
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
<b>-Câu 58. </b>Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng <i>d </i>đi qua
<i>A( 1;0; 1)</i>- - , cắt đường thẳng <sub>1</sub>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 2
2 1 1
<i>D</i> - = - = +
- sao cho góc giữa d và đường thẳng
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2: <sub>1</sub>3 <sub>2</sub>2 <sub>2</sub>3
<i>D</i> - = - = +
- là lớn nhất (nhỏ nhất).
<i>· Gọi M d</i>= Ç<i>D</i><sub>1</sub><i>. Giả sử</i> <i>M</i>(1 2 ;2 ; 2 )+ <i>t</i> + - -<i>t</i> <i>t</i> <i>. </i>
<i>VTCP của d : ur<sub>d</sub></i> =<i>uuurAM</i>=(2 2;<i>t</i>+ <i>t</i>+ - -2; 1 )<i>t</i> <i>. Gọi a</i> =( , )<i>·d</i> <i>D</i><sub>2</sub> <i>. </i>
<i>Þ</i> <i>t</i> <i>f t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
2 2
cos . . ( )
3 <sub>6</sub> <sub>14 9</sub> 3
<i>a</i> =
+ +
<i>Xét hàm số</i> <i>f t</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
2
2
( )
6 14 9
=
+ + <i>. Ta suy ra được </i> <i>f t</i> <i>f</i>
9 9
7 5
= - = <i>;</i>min ( )<i>f t</i> = <i>f</i>(0) 0=
<i>a) </i>min(cos ) 0<i>a</i> = Û =<i>t</i> 0 <i>Þ Phương trình đường thẳng d : </i> <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 2 1
+ <sub>= =</sub> +
<i>-b) </i>max(cos ) 2 5
5
<i>a</i> = <i>t</i> 9
7
Û = - <i>Þ Phương trình đường thẳng d : x</i> 1 <i>y z</i> 1
4 5 2
<b>Dạng 6: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến tam giác </b>
<b>Câu 59. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho <i>DABC</i> với tọa độđỉnh C(3; 2; 3) và phương
trình đường cao AH, phương trình đường phân giác trong BD lần lượt là:
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>1</sub>: 2 3 3
1 1 2
- -
-= =
- ,
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 1 4 3
1 2 1
- -
-= =
- . Lập phương trình đường thẳng chứa
cạnh BC của <i>DABC</i> và tính diện tích của <i>DABC</i>.
<i>· Gọi mp(P) qua C và vng góc với AH </i>Þ( )<i>P</i> ^<i>d</i><sub>1</sub>Þ( ) :<i>P x y</i>+ -2 1 0<i>z</i>+ =
<i> </i> <i>B</i>=( )<i>P</i> ầ<i>d</i><sub>2</sub>ị<i>B</i>(1;4;3)<i> ị phng trỡnh BC x</i>:
<i><b> </b>Gọi mp(Q) qua C, vng góc với d2, (Q) cắt d2 và AB tại K và M. Ta có: </i>
<i> </i> ( ) :<i>Q x</i>-2<i>y z</i>+ - = Þ2 0 <i>K</i>(2;2;4)Þ<i>M</i>(1;2;5)<i> (K là trung điểm của CM). </i>
<i>x</i>
<i>AB y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 4 2
3 2
ì =
ù
ị ớ = +
ù =
-ợ
<i>, do A AB d</i><sub>1</sub> <i>A</i>(1;2;5) <i>S</i> <i><sub>ABC</sub></i> 1 <i>AB AC</i>, 2 3
2
<i>D</i> é ù
= Ç Þ Þ = ë<i>uuur uuur</i>û = <i>. </i>
<b>Câu 60. </b>Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho <i>DABC</i> với <i>A(1; 1;1)</i>- và hai đường trung
tuyến lần lượt có phương trình là <i>d</i><sub>1</sub>: <i>x y</i> 1 <i>z</i> 2
2 3 2
-
-= =
- - ,
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
1
: 0
1
ì =
-ï <sub>=</sub>
í
ï = +
ỵ
. Viết phương trình
đường phân giác trong của góc A.
<i>· Ta có A d A d</i>Ï <sub>1</sub>, Ï <sub>2</sub><i>. Gọi M d N d</i>Ỵ <sub>1</sub>, Ỵ <sub>2</sub><i> lần lượt là trung điểm AC, AB. </i>
<i>N</i>(1– ;0;1 )<i>t</i> +<i>t</i> <i>Þ</i> <i>B</i>(1–2 ;1;1 2 )<i>t</i> + <i>t</i> <i>. B d</i><sub>1</sub> <i>t</i> 1
2
Ỵ Þ = <i>Þ</i> <i>B(0;1;2)</i>
<i>M t</i>(2 ;1 3 ;2 2 )- <i>t</i> - <i>t</i> <i>Þ</i> <i>C t</i>(4 –1;3 –6 ;3 – 4 )<i>t</i> <i>t</i> <i>. C d</i><sub>2</sub> <i>t</i> 1 <i>C</i>(1;0;1)
2
ẻ ị = Þ
<i>Ta có: AB</i>= 6, <i>AC</i>=1<i>. Gọi AD là đường phân giác trong của góc A thì DBuuur</i> = - 6<i>DCuuur</i>
<i>Þ</i> <i>D</i> 6 ; 1 ;2 6
1 6; 1 6 1 6
ổ <sub>+</sub> ử
ỗ ữ
ỗ <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> ữ
ố ứ <i>Þ</i> <i>AD</i>
1 2<sub>;</sub> 6<sub>;</sub> 1
1 6 1 6 1 6
ỉ <sub>-</sub> <sub>+</sub> ử
= ỗ<sub>ỗ</sub> ữ<sub>ữ</sub>
+ + +
ố ứ
<i>uuur</i>
<i>Vy phng trỡnh đường thẳng AD là: x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i> 1
1 <sub>2</sub> <sub>6</sub> 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
<b>TĐKG 03: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH MẶT CẦU </b>
<b>Dạng 1: Viết phương trình mặt cầu bằng cách xác định tâm và bán kính </b>
<b>Câu 1.</b> Trong khơng gian với hệ tọa độ <i>Oxyz</i>, cho điểm <i>I(1; 2;3)</i>- . Viết phương trình mặt cầu
tâm I và tiếp xúc với trục <i>Oy</i>.
<i>· Gọi M là hình chiếu của I</i>(1; 2;3)- <i> lên Oy, ta có: M</i>(0; 2;0)- <i>. </i>
<i>IM</i> = -( 1;0; 3)- Þ =<i>R IM</i>= 10
<i>uuur</i>
<i> là bán kính mặt cầu cần tìm. </i>
<i>Kết luận: PT mặt cầu cần tìm là </i>(<i>x</i>-1)2+ +(<i>y</i> 2)2+ -(<i>z</i> 3)2 =10<i>. </i>
<b>Câu 2.</b> Trong không gian với hệ toạđộ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng: (d1) :
(d2) :
(S) có đường kính là đoạn vng góc chung của (d1) và (d2).
<i>· Gọi MN là đường vng góc chung của (d1) và (d2) Þ</i> <i>M</i>(2; 1; 4); (2; 1; 0)<i>N</i> <i> </i>
<i>Þ Phương trình mặt cầu (S): </i>(<i>x</i>-2)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 2)2 =4.
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i>
1 1 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- <i>, </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i>
<i>z t</i>
2
2 2
: 3
ỡ <sub>= -</sub> Â
ù =
ớ
ù <sub>=</sub> Â
ợ
<i>. </i> <i>ĐS: </i> <i>S</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
11 13 1 5
( ) :
6 6 3 6
ỉ ư ỉ ư ổ ử
- + - + + =
ỗ ữ ỗ ữ ç ÷
è ø è ø è ø
<i>b) </i>( ) :<i>d</i><sub>1</sub> <i>x</i> 2 <i>y</i> 1 <i>z</i>,( ) :<i>d</i><sub>2</sub> <i>x</i> 2 <i>y</i> 4 <i>z</i> 2
1 2 2 1 6 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub> - <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- <i> </i>
<i>ĐS: </i> <i>S</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2
2 5 2 9
( ) : ( 2) ( 3)
2 4
ổ ử
- +ỗ - ữ + - =
è ø
<b>Câu 3.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng: <i>d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 4 <i>y</i> 1 <i>z</i> 5
3 1 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
- - và
2
2
: 3 3
= +
ì
ï = - +
í
ï =
ỵ
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y</i> <i>t</i>
<i>z t</i>
. Viết phương trình mặt cầu có bán kính nhỏ nhất tiếp xúc với cả hai đường
thẳng <i>d</i><sub>1</sub> và <i>d</i><sub>2</sub>.
<i>· Mặt cầu nhận đoạn vng góc chung của hai đường thẳng là đường kính. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y t</i>
<i>z</i>
1
2
:
4
ì =
ï =
í
ï =
ỵ
<i>, </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d</i> <i>y t</i>
<i>z</i>
2
3
:
0
ì =
-ï =
í
ï =
ỵ
<i>. </i> <i>ĐS: </i>( ) : (<i>S</i> <i>x</i>-2)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 2)2 =4
<b>Câu 4.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho đường thẳng ( )<i>D</i><sub>1</sub> có phương trình
( ) : 4<i>b</i> +4 +3 12 0- = . Chứng tỏ hai đường thẳng <i>D D</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub> chéo nhau và viết phương trình
mặt cầu nhận đoạn vng góc chung của <i>D D</i><sub>1 2</sub>, làm đường kính.
<i>Þ Phương trình mặt cầu là: </i>(<i>x</i>-2)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 2)2=4
<b>Câu 5.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có
AºO, B(3;0;0), D(0;2;0), A’(0;0;1). Viết phương trình mặt cầu tâm C tiếp xúc với AB’.
<i>· Kẻ CH</i>^<i>AB’, CK</i>^<i>DC’ Þ CK </i>^<i> (ADC’B’) nên DCKH vng tại K. </i>
<i>CH</i>2 <i>CK</i>2 <i>HK</i>2 49
10
Þ = + = <i>. Vậy phương trình mặt cầu: </i>(<i>x</i> 3)2 (<i>y</i> 2)2 <i>z</i>2 49
10
- + - + =
<b>Câu 6.</b> Trong không gian với hệ trục toạđộ<i>Oxyz, </i>cho 4 điểm <i>A</i>( 1; –1; 2), <i>B</i>( 1; 3; 2), <i>C</i>( 4; 3;
2), <i>D</i>( 4; –1; 2) và mặt phẳng (<i>P</i>) có phương trình:<i>x y z</i>+ + - =2 0. Gọi <i>A</i>’ là hình chiếu của
<i>A</i> lên mặt phẳng <i>Oxy</i>. Gọi (<i>S</i>) là mặt cầu đi qua 4 điểm <i>A¢, B, C, D</i>. Xác định toạđộ tâm và
bán kính của đường tròn (<i>C</i>) là giao của (<i>P</i>) và (<i>S</i>).
<i>· Dễ thấy A¢( 1; –1; 0). Phương trình mặt cầu ( S): <sub>x</sub></i>2 <sub>+</sub><i><sub>y</sub></i>2 <sub>+</sub><i><sub>z</sub></i>2 <sub>-</sub>5<i><sub>x</sub></i><sub>-</sub>2<i><sub>y</sub></i><sub>-</sub>2<i><sub>z</sub></i><sub>+</sub>1<sub>=</sub>0
<i>Þ (S) có tâm I</i> 5;1;1
2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>, bỏn kớnh R</i>
29
2
=
<i>+) Gi H là hình chiếu của I lên (P). H là tâm của đường tròn ( C) </i>
<i>+) PT đường thẳng (d) đi qua I và vng góc với (P): d:</i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
5 / 2
1
1
ì = +
ï = +
í
ï = +
ỵ
<i>H</i> 5 1 1; ;
ổ ử
ị ỗ ữ
ố ứ
<i>IH</i> 75 5 3
36 6
= = <i> , (C) có bán kính r</i> <i>R</i>2 <i>IH</i>2 29 75 31 186
4 36 6 6
= - = - = =
<b>Câu 7.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho điểm A(1; –2; 3) và đường thẳng d có
phương trình <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub> +
- . Tính khoảng cách từ điểm A đến đường thẳng d. Viết
phương trình mặt cầu tâm A, tiếp xúc với d.
<i>· d(A, (d)) = </i> <i>BA a</i>
, <sub>4 196 100 5 2</sub>
4 1 1
é ù <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ë <sub>û =</sub> <sub>=</sub>
+ +
<i>uur r</i>
<i>r</i>
<i>PT mặt cầu tâm A (1; –2; 3), bán kính R = </i>5 2<i>: </i>( –1)<i>x</i> 2+ +(<i>y</i> 2)2+( –3)<i>z</i> 2 =50<i> </i>
<b>Câu 8.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 5 <i>y</i> 7 <i>z</i>
2 2 1
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- và điểm
<i>M</i>(4;1;6). Đường thẳng <i>d</i> cắt mặt cầu (S), có tâm M, tại hai điểm A, B sao cho <i>AB</i>=6.
Viết phương trình của mặt cầu (S).
<i>·</i> <i>d</i> <i>đi qua N</i>( 5;7;0)- <i> và có VTCP ur</i>=(2; 1;1)- <i>; uuuurMN</i> = -( 9;6; 6)- <i>. </i>
<i>Gọi H là chân đường vng góc vẽ từ M đên đường thẳng d Þ MH = d M d</i>( , ) 3= <i>. </i>
<i>Bán kính mặt cu (S): R</i> <i>MH</i> <i>AB</i>
2
2 2 <sub>18</sub>
2
ổ ử
= +<sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub> =
è ø <i>. </i>
<i>Þ PT mặt cầu (S): </i>(<i>x</i>-4)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 6)2 =18<i>. </i>
<i>·</i> ( ) :<i>S</i>
<i> Khoảng cách từ I đến (a) là: d I</i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
2
4 2
ì = +
ï =
-í
ï = +
ỵ
<i>Toạđộ giao điểm H của IJ và (a) thoả</i>
<i>x</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i> <i>x</i> <i><sub>H</sub></i>
<i>z</i> <i>t</i> <i>y</i>
<i>x y</i> <i>z</i> <i>z</i>
1 2 1
2 1 <sub>1; 1;2</sub>
4 2 1
2 2 3 0 2
ì = + ì =
-ï ï
ï = - - <sub>Û</sub>ï = - <sub>Þ</sub> <sub> </sub>
-í <sub>= +</sub> í <sub>= </sub>
-ï ï
- + - = =
ï ï
ỵ ỵ
<i>Vì H là trung điểm của IJ nên J</i>
<b>Câu 10.</b> Trong khơng gian với hệ toạđộ O<i>xyz</i>, lập phương trình mặt cầu (S) biết rằng mặt phẳng
Oxy và mặt phẳng (P): <i>z</i>=2 lần lượt cắt (S) theo hai đường tròn có bán kính bằng 2 và 8.
<i>· Từ giả thiết ta có vơ số mặt cầu (S) thoả YCBT. Gọi (S0) là mặt cầu có tâm I</i><sub>0</sub>(0;0; )<i>m</i>
<i>thuộc trục Oz. Khi đó mp(Oxy) và mp(P) cắt (S0) theo 2 đường trịn tâm O</i><sub>1</sub>º<i>O</i>(0;0;0)<i>, bán </i>
<i>kính R</i><sub>1</sub>=2<i> và tâm O</i><sub>2</sub>(0;0;2)<i>, bán kính R</i><sub>2</sub> =8<i>. </i>
<i>Gọi R là bán kính mặt cầu thì </i> <i>R</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i> <i>m</i>
<i>R</i> <i>m</i>
2
2 2 <sub>2</sub> <sub>2</sub>
2
2 2
2 <sub>4</sub> <sub>64 (</sub> <sub>2)</sub> <sub>16</sub>
8 2
ìï = + <sub>Þ +</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>-</sub> <sub>Þ =</sub>
í
= +
-ùợ <i> </i>
<i>ị</i> <i>R</i>=2 65<i> v </i> <i>I</i><sub>0</sub>(0;0;16)<i>. Suy ra mặt cầu (S) có tâm </i> <i>I a b</i>( ; ;16)<i> (a, b Ỵ R), bán kính </i>
<i>R</i>=2 65<i>. </i>
<i>Vậy phương trình mặt cầu (S): </i>(<i>x a</i>- )2+ -(<i>y b</i>)2+ -( 16)<i>z</i> 2 =260<i> (a, b Ỵ R). </i>
<b>Câu 11.</b> Trong khơng gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): 2<i>x y</i>- -2<i>z</i>- =2 0 và đường
thẳng <i>d</i>: <i>x</i> <i>y</i> 1 <i>z</i> 2
1 2 1
+
-= =
- . Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I thuộc <i>d</i>, I cách (P) một
khoảng bằng 2 và (P) cắt (S) theo một đường trịn (C) có bán kính bằng 3.
<i>· Giả sử</i> <i>I t t</i>( ;2 1;- - <i>t</i>+ Ỵ2) <i>d, R là bán kính của (S), r là bán kính của (C). </i>
<i>Ta có: d I P</i>( ,( )) 2= Û - - =6 5 6<i>t</i> <i>Û</i> <i>t</i>
<i>t</i>
1
6
11
6
é
=
ê
ê
ê =
-ë
<i>. R</i>2=
<i>+ Với t</i> 1
6
= <i>ị</i> <i>I</i> 1 2 13; ;
6 3 6
ổ ử
-
-ỗ ÷
è ø <i>Þ (S): </i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
1 2 13 <sub>13</sub>
6 3 6
ỉ ư ỉ ư ỉ ư
+ + + + - =
ỗ ữ ỗ ữ ỗ ữ
ố ø è ø è ø
<i>+ Với t</i> 11
6
= - <i>Þ</i> <i>I</i> 11 14 1; ;
6 3 6
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ <i>Þ (S): </i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
11 14 1 <sub>13</sub>
6 3 6
ỉ ư ỉ ư ỉ ư
- + + + - =
ỗ ữ ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ø è ø
<b>Câu 12.</b> Trong không gian với hệ toạ độ<i>Oxyz</i>, cho 2 điểm A(0; 0; 4), B(2; 0; 0) và mặt phẳng
(P): 2<i>x y z</i>+ - + =5 0. Lập phương trình mặt cầu (S) đi qua O, A, B và có khoảng cách từ
tâm I của mặt cầu đến mặt phẳng (P) bằng 5
<i>· Giả sử (S): x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>ax</i>-2<i>by</i>-2<i>cz d</i>+ =0<i>. </i>
<i>+ Từ O, A, B Ỵ (S) suy ra: </i>
<i>a</i>
<i>c</i>
<i>d</i>
1
2
<i>ị</i> <i>I b</i>(1; ;2)<i>. </i>
<i>+ d I P</i>( ,( )) 5
6
= <i>Û</i> <i>b</i> 5 5
6 6
+
= <i>Û</i> <i>b</i>
<i>b</i> 010
é =
ê =
-ë
<i>Vậy (S): x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>-4<i>z</i>=0<i> hoặc (S): x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>+20<i>y</i>-4<i>z</i>=0
<b>Câu 13.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho các điểm <i>A</i>(1;3;4), (1;2; 3), (6; 1;1)<i>B</i> - <i>C</i> - và
mặt phẳng ( ) :<i>a</i> <i>x</i>+2<i>y</i>+2 1 0<i>z</i>- = . Lập phương trình mặt cầu (S) có tâm nằm trên mặt
phẳng ( )<i>a</i> và đi qua ba điểm <i>A B C</i>, , . Tính diện tích hình chiếu của tam giác <i>ABC</i>trên mặt
<i>· Goi I a b c</i>( ; ; )<i> là tâm mật cầu ta có : </i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>IA IB</i>
<i>IA IC</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<i>I</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2
(1 ) (3 ) (4 ) (1 ) (2 ) ( 3 )
(1 ) (3 ) (4 ) (6 ) ( 1 ) (1 )
( 2 2 1 0
ì - + - + - = - + - +
-ì = <sub>ï</sub>
ï <sub>=</sub> <sub>Û</sub><sub>í</sub> <sub>-</sub> <sub>+ -</sub> <sub>+ -</sub> <sub>=</sub> <sub>-</sub> <sub>+ - -</sub> <sub>+ </sub>
-ớ
ù
ù ẻ <sub>ợ</sub> + + - =
ợ <i>a)</i>
<i>b</i> <i>c</i> <i>a</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>b</i> <i>I</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>c</i>
7 6 1
5 4 3 6 1 (1; 1;1)
2 2 1 0 1
ì + = ì =
ï ï
Û<sub>í</sub> - - = Û<sub>í</sub> = - ị
-ù + + - = ù =
ợ ợ
<i>ị</i> <i>R</i>2=<i>IA</i>2 =25
<i>Þ Phương trình </i>( ) : (<i>S</i> <i>x</i>-1)2+ +(<i>y</i> 1)2+ -( 1)<i>z</i> 2 =25
<i>Tam giác ABC</i> <i>đều cạnh bằng </i>5 2<i> nên S<sub>ABC</sub></i> 25 3
<i>AB</i>=(0; 1; 7),- - <i>AC</i>=(5; 4; 3)- - Þ =<i>p</i> ëé<i>AB AC</i>, ùû= -( 25; 35;5)
<i>-uuur</i> <i>uuur</i> <i><sub>r</sub></i> <i>uuur uuur</i>
<i> </i>
<i>ABC</i> <i>n p</i> 17
cos(( ),( )) cos ,
15 3
<i>a</i> = <i>r r<sub>a</sub></i> =
<i>Gọi S</i>'<i> là diện tích hình chiếu của tam giác ABClên mặt phẳng </i>( )<i>a</i>
<i>Ta có S</i>' <i>S<sub>ABC</sub></i>.cos(( ),(<i>ABC</i>)) 50 3 17 85
4 <sub>15 3</sub> 6
<i>a</i>
= = = <i> (đvdt) </i>
<b>Câu 14.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
3- = 1+ =1 và mặt
phẳng (P): 2<i>x y</i>+ -2<i>z</i>+ =2 0. Lập phương trình mặt cầu (S) có tâm nằm trên đường thẳng
<i>d</i> có bán kính nhỏ nhất tiếp xúc với (P) và đi qua điểm A(1; –1; 1).
<i>· Gi I l tõm ca (S). I ẻ d ị</i> <i>I</i>(1 3 ; 1 ; )+ <i>t</i> - +<i>t t</i> <i>. Bán kính R = IA = </i> 11<i>t</i>2- +2 1<i>t</i> <i>. </i>
<i>Mặt phẳng (P) tiếp xúc với (S) nên: d I P</i>( ,( )) 5 3<i>t</i> <i>R</i>
3
+
= = <i> </i>
<i>Û</i> 37<i>t</i>2-24<i>t</i> =0 <i>Û</i> <i>t</i> <i>R</i>
<i>t</i> <i>R</i>
0 1
24 77
37 37
é = Þ =
ê
= Þ =
ê
ë
<i>. </i>
<b>Câu 15.</b> Trong không gian O<i>xyz,</i> cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 1 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
và mặt phẳng (P):
<i>x y</i> <i>z</i>
2 + –2 + =2 0. Lập phương trình mặt cầu (S) có tâm nằm trên <i>d</i>, tiếp xúc với mặt phẳng
(P) và đi qua điểm A(2; –1; 0).
<i>· Gọi I là tâm của (S) Þ</i> <i>I</i>
<i>hoặc </i> <i>S x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
20 19 7 121
( ) : – –
13 13 13 169
ỉ ư ỉ ư ổ ử
+ + + =
ỗ ữ ỗ ữ ỗ ữ
ố ø è ø è ø <i>. </i>
<b>Câu 16.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho điểm <i>I</i>(1;2; 2)- , đường thẳng D:
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 - = + =2 3 và mặt phẳng (P): 2<i>x</i>+2<i>y z</i>+ + =5 0. Viết phương trình mặt cầu (S) có
tâm I sao cho mặt phẳng (P) cắt khối cầu theo thiết diện là hình trịn có chu vi bằng 8<i>p</i>. Từ
đó lập phương trình mặt phẳng (Q) chứa D và tiếp xúc với (S).
<i>· Ta có: d d I P</i>= ( ,( )) 3= <i>. Gọi r là bán kính hình trịn thiết diện. Ta có: </i>2<i>pr</i>=8<i>p</i> Þ =<i>r</i> 4
<i>Suy ra bán kính mặt cầu: R</i>2 =<i>r</i>2+<i>d</i>2 =25 <i>Þ</i> ( ) : (<i>S</i> <i>x</i>-1)2+ -(<i>y</i> 2)2+ +(<i>z</i> 2)2=25
<i>Nhận thấy mặt cầu (S) tiếp xúc với </i>( )<i>D</i> <i> tại điểm M</i> 5 5 4; ;
3 3 3
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
3 3 3
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i> v cú VTPT MI</i>
2 11 10<sub>;</sub> <sub>;</sub>
3 3 3
ổ ử
-ỗ ữ
ố ø
<i>uuur</i>
<i>Þ PT mặt phẳng (Q): </i>6<i>x</i>-33<i>y</i>+30 105 0<i>z</i>- = <i>. </i>
<b>Câu 17.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho đường thẳng <i>d x t y</i>:
<i>· Giả sử: I t</i>( ; 1; )- - Ỵ<i>t</i> <i>d. Vì (S) tiếp xúc với (P) và (Q) nên d I P</i>( ,( ))=<i>d I Q</i>( ,( ))=<i>R</i>
<i>Û</i> 1 <i>t</i> 5 <i>t</i>
3 3
-
-= <i>Û</i> <i>t</i>=3<i>. Suy ra: R</i> 2 , (3; 1; 3)<i>I</i>
3
= - - <i>. </i>
<i>Vậy phương trình mặt cầu (S): </i>
9
- + + + + = <i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) d x</i>:
<i>ĐS: </i> <i>S</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
16 11 5
( ) : 9
7 7 7
ỉ ư ỉ ư ổ ử
- + - + - =
ỗ ữ ỗ ữ ç ÷
è ø è ø è ø
<b>Câu 18.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x</i>-2<i>y</i>-2 10 0<i>z</i>+ = , hai
đường thẳng (D1): <i>x</i> 2 <i>y z</i> 1
1 1 1
- <sub>= =</sub>
-- , (D2):
<i>x</i> 2 <i>y z</i> 3
1 1 4
- <sub>= =</sub> +
. Viết phương trình mặt cầu (S)
có tâm thuộc (D1), tiếp xúc với (D2) và mặt phẳng (P).
<i>·</i> <i>xy t</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
2
:
1
<i>D</i> ì = +ïí =
ï =
-ỵ
<i>Ta có: uurAI</i> =( ; ;4 )<i>t t</i> -<i>t</i> <i>Þ</i> <sub>ë</sub>é<i>uur rAI u</i>, <sub>2</sub>ù =<sub>û</sub> (5 4;4 5 ;0)<i>t</i>- - <i>t</i> <i>Þ</i> <i>d I</i> <i>AI u</i> <i>t</i>
<i>u</i>
2
2
2
, <sub>5 4</sub>
( , )
3
<i>D</i> = éë ùû =
<i>-uur r</i>
<i>r</i>
<i> d I P</i>( ,( )) 2 <i>t</i> 2 2(1 ) 10<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> 10
3
1 4 4
+ - - - + +
= =
+ +
<i>(S) tiếp xúc với D</i><sub>2</sub><i> và (P) Û</i> <i>d I</i>( , )<i>D</i><sub>2</sub> =<i>d I P</i>( ,( )) <i>Û</i> 5 4<i>t</i>- = +<i>t</i> 10 <i>Û</i> <i>t</i>
<i>t</i>
7
2
1
é
=
ê
ê =
-ë
<i>. </i>
<i>· Với t</i> 7
2
= <i>ị</i> <i>I</i> 11 7 5; ;
2 2 2
ổ ử
-ỗ ữ
ố ø<i>, R</i>
9
2
= <i>Þ </i>
<i> PT mặt cầu (S): </i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
11 7 5 81
2 2 2 4
ỉ ư ỉ ư ỉ ư
- + - + + =
ỗ ữ ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ è ø <i>. </i>
<i>· Với t</i>= -1 <i>Þ</i> <i>I</i>(1; 1;2),- <i>R</i>=3 <i>Þ PT mặt cầu (S): </i>(<i>x</i>-1)2+ +(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 2)2 =9<i>. </i>
<b>Dạng 2: Viết phương trình mặt cầu bằng cách xác định các hệ số của phương trình </b>
<b>Câu 19.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho 3 điểm A(3;1;1), B(0;1;4), C(–1;–3;1). Lập
phương trình của mặt cầu (S) đi qua A, B, C và có tâm nằm trên mặt phẳng (P): x + y – 2z +
4 = 0.
<i>· PT mặt cầu (S) có dạng: x2 + y2 + z2 – 2ax – 2by – 2cz + d = 0 </i>
<i>(S) qua A: 6a + 2b + 2c – d – 11 = 0 </i>
<i>(S) qua B: 2b + 8c – d – 17 = 0 </i>
<i>(S) qua C: 2a + 6b – 2c + d + 11 = 0 </i>
<i>Tâm I Ỵ (P): a + b – 2c + 4 = 0 </i>
<i>Giải ra ta được: a = 1, b = –1, c = 2, d = –3. Vậy (S): x2 + y2 + z2 – 2x + 2y – 4z – 3 = 0 </i>
<b>Câu 20.</b> Trong không gian với hệ tọa độ<i>Oxyz</i>, cho hình lăng trụ đứng <i>ABC.A’B’C’</i> có tam giác
<i>ABC</i> vuông tại <i>A</i>, đỉnh <i>A</i> trùng với gốc tọa độ <i>O</i>, <i>B</i>(1; 2; 0) và tam giác <i>ABC</i> có diện tích
bằng 5. Gọi <i>M</i> là trung điểm của <i>CC’</i>. Biết rằng điểm <i>A¢</i>(0; 0; 2) và điểm <i>C</i> có tung độ
dương. Viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện <i>AB¢C¢M</i>.
<i>· Ta có: AB</i>= 5<i> và S<sub>D</sub><sub>ABC</sub></i> =5<i> nên AC</i>=2 5<i>. </i>
<i>Vì AA’ ^ (ABC) và A, B Ỵ (Oxy) nên C Ỵ (Oxy). </i>
<i>Gọi C x y</i>( ; ;0)<i>. uuurAB</i>=(1;2;0),<i>ACuuur</i>=( ; ;0)<i>x y</i> <i>. </i>
<i>Ta có: </i> <i>AB AC</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i>
<i>AC</i> <i>x</i>2 <i>y</i>2
2 0 4 4
2 2
2 5 20
ì
ì ^ <sub>Û</sub> + = <sub>Û</sub>ì = - <sub>Ú</sub>ì =
í <sub>=</sub> í <sub>+</sub> <sub>=</sub> í <sub>=</sub> í <sub>= </sub>
-ỵ î
î î <i>. Vì yC</i> >0<i> nên C(–4; 2; 0) . </i>
<i>PT mặt cầu (S) đi qua A, B’, C’ và M có dạng: </i>( ) :<i>S x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+2<i>x</i>+2<i>by</i>+2<i>cz d</i>+ =0
<i>A</i> <i>S</i>
<i>B</i> <i>S</i> <i><sub>a</sub></i> <i><sub>b</sub></i> <i><sub>c</sub></i> <i><sub>d</sub></i>
<i>C</i> <i>S</i>
<i>M</i> <i>S</i>
(0;0;0) ( )
3 3 3
'(1;2;2) ( ) <sub>;</sub> <sub>;</sub> <sub>;</sub> <sub>0</sub>
'( 4;2;2) ( ) 2 2 2
( 4;2;1) ( )
ì Ỵ
ïï Ỵ <sub>Û =</sub> <sub>= -</sub> <sub>= -</sub> <sub>=</sub>
í <sub>-</sub> <sub>ẻ</sub>
ù
- ẻ
ùợ
<i> (tho</i> <i>a</i>2+<i>b</i>2+<i>c</i>2- ><i>d</i> 0<i>) </i>
<i>Vy phng trình mặt cầu (S) là: </i>( ) :<i>S x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+3<i>x</i>-3<i>y</i>-3<i>z</i>=0<i>. </i>
<b>Câu 21.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho tứ diện ABCD với A(2; 1; 0), B(1; 1; 3),
C(2;–1; 3), D(1;–1; 0). Tìm tọa độ tâm và bán kính của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD.
<i>· Ta tính được AB CD</i>= = 10,<i>AC BD</i>= = 13,<i>AD BC</i>= = 5<i>. Vậy tứ diện ABCD có các </i>
<i>cặp cạnh đối đơi một bằng nhau. Từ</i> <i>đó ABCD là một tứ diện gần đều. Do đó tâm của mặt </i>
<i>cầu ngoại tiếp của tứ diện là trọng tâm G của tứ diện này. </i>
<i>Vậy mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD có tõm l G</i> 3;0;3
2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>, bỏn kớnh là R GA</i>
14
2
= = <i>. </i>
<i>Cách khác: Ta có thể xác định toạđộ tâm I của mặt cầu thoảđiều kiện: IA = IB = IC = ID </i>
<i>. </i>
<b>Câu 22.</b> Trong không gian với hệ trục toạđộ O<i>xyz, </i>cho mặt phẳng (P): <i>x</i>+2<i>y</i>+2<i>z</i>- =6 0, gọi A,
B, C lần lượt là giao điểm của (P) với các trục tọa độ O<i>x</i>, O<i>y</i>, O<i>z</i>. Viết phương trình mặt cầu
(S) ngoại tiếp tứ diện OABC, tìm tọa độ tâm và bán kính của đường trịn (C) là giao tuyến
của (P) và (S).
<i>· Ta có: A(6;0;0), B(0;3;0), C(0;0;3). </i>
<i>PT mặt cầu (S) có dạng: x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+2<i>Ax</i>+2<i>By</i>+2<i>Cz D</i>+ =0 (<i>A</i>2+<i>B</i>2+<i>C</i>2- ><i>D</i> 0)<i>. </i>
<i>A, B, C, O Ỵ (S) Û</i>
<i>D</i>
<i>A</i> <i><sub>A</sub></i> <i><sub>B</sub></i> <i><sub>C</sub></i> <i><sub>D</sub></i>
<i>B</i>
<i>C</i>
0
3 3
36 12 0 <sub>3;</sub> <sub>;</sub> <sub>;</sub> <sub>0</sub>
9 6 0 2 2
9 6 0
ì =
ï ì
ï + <sub>= Û = -</sub> <sub>= -</sub> <sub>= -</sub> <sub>=</sub>
í <sub>+</sub> <sub>=</sub> í
ỵ
ï
+ =
ïỵ
<i>. </i>
<i>Vậy (S): x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-6<i>x</i>-3<i>y</i>-3<i>z</i>=0<i> có tâm I</i> 3; ;3 3
2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>, bỏn kớnh R</i>
3 6
2
= <i>. </i>
<i>Gọi H là hình chiếu vng góc của I trên (P) Þ H là tâm của (C). Tìm được H</i> 8 5 5; ;
3 6 6
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>Þ Bán kính của (C): r</i> <i>R</i>2 <i>IH</i>2 27 1 5 2
2 2
= - = - = <i>. </i>
<b>Câu 23.</b> Cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’có cạnh bằng 2. Gọi M là trung điểm của đoạn
AD, N là tâm hình vng CC’D’D. Tính bán kính mặt cầu đi qua các điểm B, C’, M, N.
<i>· Chọn hệ trục toạđộ Oxyz sao cho: D º O(0; 0; 0), A(2; 0; 0), D¢(0; 2; 0), C(0; 0; 2). </i>
<i>PT mặt cầu (S) đi qua 4 điểm M, N, B, Cđ cụ dạng: x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+2<i>Ax</i>+2<i>By</i>+2<i>Cz D</i>+ =0<i>. </i>
<i>M, N, B, Cđẽ (S) í</i>
<i>A D</i>
<i>B</i> <i>C D</i> <i><sub>A</sub></i> <i><sub>B</sub></i> <i><sub>C</sub></i> <i><sub>D</sub></i>
<i>A</i> <i>C D</i>
<i>B</i> <i>C D</i>
1 2 0
5 5 1
2 2 2 0 <sub>;</sub> <sub>;</sub> <sub>;</sub> <sub>4</sub>
8 4 4 0 2 2 2
8 4 4 0
ì + + =
ï ì
ï + + <sub>+ = Û = -</sub> <sub>= -</sub> <sub>= -</sub> <sub>=</sub>
í <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+ =</sub> í
ỵ
ï
+ + + =
ïỵ
<b>Dạng 3: Các bài toán liên quan đến mặt cầu </b>
<b>Câu 24.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): 2x – 2y – z – 4 = 0 và mặt cầu
(S): x2 + y2 + z2 – 2x – 4y – 6z – 11 = 0. Chứng minh rằng mặt phẳng (P) cắt mặt cầu (S)
theo một đường tròn. Xác định tọa độ tâm và tính bán kính của đường trịn đó.
<i>· I (1; 2; 3); R = </i> 1 4 9 11 5+ + + = <i>; d (I; (P)) = </i> 2(1) 2(2) 3 4 3
4 4 1
-
-=
+ + <i> < R = 5. </i>
<i> Vậy (P) cắt (S) theo đường trịn (C) </i>
<i>Phương trình d qua I, vng góc với (P) : </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
2 2
3
ì = +
ï =
-í
ï =
-ỵ
<i>Gọi J là tâm, r là bán kính đường trịn (C). J Î d Þ J (1 + 2t; 2 – 2t; 3 t) </i>
<i>J ẻ (P) ị 2(1 + 2t) – 2(2 – 2t) – 3 + t – 4 = 0 Þ t = 1 </i>
<i>Vậy tâm đường trịn là J (3; 0; 2) , bán kính r = </i> <i>R</i>2-<i>IJ</i>2 =4
<b>Câu 25.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho A(2; 0; 0), B(0; 2; 0), C(0; 0; 2). Tính bán
kính mặt cầu nội tiếp tứ diện OABC.
<i>· Gọi I , r là tâm và bán kính của mặt cầu nội tiếp tứ diện OABC. </i>
<i>OABC</i> <i>IOAB</i> <i>IOBC</i> <i>OCA</i> <i>ABC</i>
<i>V</i> =<i>V</i> <i>+V</i> <i>+V</i> <i>+V</i> <i>=</i>1. .<i>r S<sub>OAB</sub></i> 1. .<i>r S<sub>OBC</sub></i> 1. .<i>r S<sub>OCA</sub></i> 1. .<i>r S<sub>ABC</sub></i>
3 +3 +3 +3 <i> =</i>1 . .3 <i>r STP</i>
<i>Mặt khác: V<sub>OABC</sub></i> 1. . .<i>OA OB OC</i> 8 4
6 6 3
= = = <i> (đvtt); S<sub>OAB</sub></i> <i>S<sub>OBC</sub></i> <i>S<sub>OCA</sub></i> 1 . .<i>OA OB</i> 2
2
= = = = <i> </i>
<i>ABC</i>
<i>S</i> 3 <i>AB</i>2 3 .8 2 3
4 4
= = = <i> (đvdt) Þ S<sub>TP</sub></i> = +6 2 3<i> (đvdt) </i>
<i>Do đó: </i> <i>OABC</i>
<i>TP</i>
<i>V</i>
<i>r</i>
<i>S</i>
3 4
6 2 3
= =
+ <i> (đv độ dài) </i>
<b>Câu 26.</b> Trong không gian với hệ toạ độ<i>Oxyz</i>, cho hai điểm S(0;0;1), A(1;1;0). Hai điểm M(<i>m</i>;
0; 0), N(0; <i>n</i>; 0) thay đổi sao cho <i>m n</i>+ =1và <i>m</i> > 0, <i>n</i> > 0. Tính khoảng cách từ A đến mặt
<i>· Ta có: SMuuur</i>=( ;0; 1),<i>m</i> - <i>SNuuur</i>=(0; ; 1)<i>n</i> - <i>Þ VTPT của (SMN) là nr</i>=( ; ;<i>n m mn</i>)
<i>Phương trình mặt phẳng (SMN): </i> <i>nx my mnz mn</i>+ + - =0
<i>Ta có: d(A,(SMN))</i> <i>n m mn</i>
<i>n</i>2 <i>m</i>2 <i>m n</i>2 2
+
-=
+ +
<i>m n</i> <i><sub>mn</sub></i>
<i>mn</i>
<i>mn m n</i>
1 . <sub>1</sub>
1
1
2 2
1 2
- <sub></sub>
-= = =
-- +
<i> </i>
<i>Suy ra (SMN) tiếp xúc mặt cầu tâm A bán kính R=1 cốđịnh. </i>
<b>Câu 27.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng có phương trình
<i>x t</i>
<i>d</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1: 0
2
ì =
ï <sub>=</sub>
í
ï =
-ỵ
,
<i>x</i>
<i>d</i> <i>y t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
0
:
2
ì =
ï <sub>=</sub>
í
ï =
-ỵ
. Viết phương trình mặt cầu (S) bán kính <i>R</i>= 6, có tâm nằm
trên đường phân giác của góc nhỏ tạo bởi <i>d d</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub> và tiếp xúc với <i>d d</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub>.
<i>· Phương trình mp(P) chứa d d</i><sub>1</sub>, <sub>2</sub><i>là </i>( ) :<i>P x y z</i>+ + - =2 0
<i>Phương trình hai mặt phân giác của hai mặt (Q) và (R): </i>
<i>x t</i> <i>x</i> <i>t</i>
<i>a y t</i> <i>b y t</i>
<i>z</i> <i>t</i> <i>z</i>
: :
2 2 2
ì = ì =
-ï <sub>=</sub> ï <sub>=</sub>
í í
ï = - ï =
ỵ ỵ
<i>Vì </i>cos( , ) cos( , )<i>a d</i><sub>1</sub> > <i>b d</i><sub>1</sub> <i> nên đường thẳng a là phân giác của d1, d2 thỏa mãn điều kiện. </i>
<i>Do đó có hai tâm mặt cầu thỏa mãn I</i><sub>1</sub>(2;2; 2), I ( 2; 2;6)- <sub>2</sub>
<b>TĐKG 04: TÌM ĐIỂM THOẢĐIỀU KIỆN CHO TRƯỚC </b>
<b>Dạng 1: Xác định điểm thuộc mặt phẳng </b>
<b>Câu 1.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho hai điểm A(1;2;3) và B(3;4;1). Tìm toạ độ
điểm M thuộc mặt phẳng (P): <i>x y z</i>- + - =1 0 để DMAB là tam giác đều.
<i>· Gọi (Q) là mặt phẳng trung trực của đoạn AB Þ (Q): x y z</i>+ - - =3 0
<i> </i> <i>d là giao tuyến của (P) và (Q) Þ d: </i>
<i>M ẻ d ị</i> <i>M t</i>(2; 1; )+ <i>t</i> Þ<i>AM</i> = 2<i>t</i>2- +8 11<i>t</i> <i>. </i>
<i>Vì AB = </i> 12<i> nên DMAB đều khi MA = MB = AB </i>
<i>t</i>2 <i>t</i> <i>t</i> 4 18
2 8 1 0
2
±
Û - - = Û = <i> </i> <i>M</i> 2;6 18 4; 18
2 2
ỉ <sub>±</sub> <sub>±</sub> ư
Þ ç ÷
è ø<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A</i>(4;0;0) , (0;0; 4)<i>B</i> <i>, (P): </i>2<i>x y</i>- +2<i>z</i>- =4 0<i>. </i> <i>ĐS: </i>
<b>Câu 2.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho hai điểm A(0; 0;–3) và B(2; 0;–1). Tìm toạ
độđiểm M thuộc mặt phẳng (P): 3<i>x y z</i>- - + =1 0 để DMAB là tam giác đều.
<i>· Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )ẻ <i>P</i> <i>ị</i> 3<i>x y z</i>- - + =1 0<i> (1). </i>
<i>D MAB đều Û</i>
<i>MA</i> <i>MB</i>
<i>MA</i> <i>AB</i>
<i>M</i> <i>P</i>
2 2
2 2
( )
ì <sub>=</sub>
ï
í =
ï Ỵ
ỵ
<i>Û</i> <i>zx</i> <i>z</i>
<i>x y z</i>
4 8 4
6 1
3 1
ì + =
-ù
=
-ớ
ù =
-ợ
<i></i>
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
2
3
10
3
1
6
ỡ
=
ù
ùù
=
ớ
ù
ù =
<i>ị</i> <i>M</i> 2 10 1; ;
3 3 6
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ
<i>Cõu hi tương tự: </i>
<i>a) Với A</i>(1;1; 3), (3;1; 1),( ) : 3- <i>B</i> - <i>P</i> <i>x</i>-8<i>y</i>+7<i>z</i>+ =4 0<i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: C</i> 2 2 6;1 6; 2 2 6
3 3 3
ổ ử
+ -
-ỗ ữ
ố ứ<i> hoặc C</i>
2 6 6 2 6
2 ;1 ; 2
3 3 3
ổ ử
- + - +
ỗ ữ
ố ứ
<i>b) Vi A</i>(1;2;3), ( 1;4;2),( ) :<i>B</i> - <i>P x y z</i>- + + =1 0<i>. </i>
<i> </i> <i>ĐS: C</i> 1 3 5 11 3 5 3; ;
4 4 2
æ <sub>-</sub> <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i> hoc C</i>
1 3 5 11 3 5 3<sub>;</sub> <sub>;</sub>
4 4 2
ổ <sub>+</sub> <sub>+</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 3.</b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz</i> , cho hai điểm <i>A</i>(3;5;4) , (3;1;4)<i>B</i> . Tìm tọa độ
điểm <i>C</i> thuộc mặt phẳng( ) :<i>P x y z</i>- - - =1 0 sao cho tam giác <i>ABC</i> cân tại <i>C</i> và có diện tích
bằng 2 17.
<i>· Giả sử: C x y x y</i>( ; ; - - Ỵ1) ( )<i>P</i> <i>. AB</i>=4<i>. </i>
<i>AC BC</i>= Þ (<i>x</i>-3)2+ -(<i>y</i> 5)2+(<i>x y</i>- -5)2 = (<i>x</i>-3)2+ -(<i>y</i> 1)2+(<i>x y</i>- -5)2 Þ =<i>y</i> 3
<i>Gọi I là trung điểm AB </i>Þ<i>I</i>(3;3;4)<i>. </i>
<i>IAB</i>
<i>S</i> =2 17Þ<i>CI AB</i>. =4 17Þ<i>CI</i> = 17<i>Û</i> (3-<i>x</i>)2+ -(8 <i>x</i>)2 = 17 <sub>Û ê =</sub>é =<i><sub>x</sub>x</i> 4<sub>7</sub>
ë
<i>+ Với x</i>= Þ4 <i>C</i>(4;3;0)<i> </i> <i>+ x</i>= Þ7 <i>C</i>(7;3;3)<i>. </i>
sao cho <i>MA</i> = <i>MB</i> = <i>MC</i> .
<i>· Ta có uuurAB</i>=(2; 3; 1),- - <i>uuurAC</i>= - - - Þ =( 2; 1; 1) <i>nr</i> éë<i>uuur uuurAB AC</i>, ùû=(2;4; 8)- <i> là 1 VTPT của (ABC) </i>
<i>Suy ra phương trình (ABC): x</i>+2<i>y</i>-4<i>z</i>+ =6 0<i>. Giả sử M(x; y; z). </i>
<i>Ta cú: </i>ỡ<sub>ớ ẻ</sub><i>MA MB MC<sub>M</sub></i> =<sub>( )</sub><i><sub>P</sub></i> =
ợ
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
2
3
7
ỡ =
ù
=
ớ
ù =
-ợ
<i>ị</i> <i>M</i>(2;3; 7)
<b>-Cõu 5.</b> Trong khụng gian với hệ toạđộ <i>Oxyz</i>, cho hai điểm (0; 2;1), (2;0;3)<i>A</i> - <i>B</i> và mặt phẳng
( ) : 2<i>P</i> <i>x y z</i>- - + =4 0. Tìm điểm <i>M</i> thuộc (P) sao cho <i>MA =MB</i> và (<i>ABM</i>)^( )<i>P</i> .
<i>· Gọi (Q) là mặt phẳng trung trực của AB</i> 1 (1;1;1)
2
Þ<i>n</i>r<i><sub>Q</sub></i> = uuuv<i>AB</i>= <i> là một VTPT của (Q). </i>
<i>I</i>(1; 1;2)- <i> là trung điểm của AB Þ Phương trình </i>( ) :<i>Q x y z</i>+ + - =2 0
<i>Gọi (R) là mặt phẳng qua A, B và vng góc với (P). n</i>r<i><sub>R</sub></i> =<sub>ë</sub>é<i>n n</i>r r<i><sub>P</sub></i>; <i><sub>Q</sub></i>ù<sub>û</sub>=(0;3; 3)- <i> là VTPT của </i>
<i>Toạđộ của M là nghịêm cuả hệ:</i>
<i>x y z</i>
<i>x y z</i> <i>M</i>
<i>y z</i>
2 4 0 <sub>2 1 17</sub>
2 0 ; ;
3 6 6
3 0
ì - - + = <sub>ỉ</sub> <sub>ư</sub>
ï + + - = ị - -<sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub>
ớ <sub>ố</sub> <sub>ứ</sub>
ù - + =
ỵ
<b>Câu 6.</b> Trong khơng gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho ba điểm A(2;0;0), C(0;4;0), S(0; 0; 4).Tìm
tọa độ điểm B trong mp(Oxy) sao cho tứ giác OABC là hình chữ nhật. Viết phương trình
mặt cầu đi qua bốn điểm O, B, C, S.
<i>· OABC là hình chữ nhật Þ B(2; 4; 0) Þ Tọa độ trung điểm H của OB là H(1; 2; 0), H </i>
<i>chính là tâm đường trịn ngoại tiếp tam giác vng OCB. </i>
<i>+ Đường thẳng vng góc với mp(OCB) tại H cắt mặt phẳng trung trực của đoạn OS (mp </i>
<i>có phương trình z = 2 ) tại I Þ I là tâm mặt cầu đi qua 4 điểm O, B, C, S. </i>
<i>+ Tâm I(1; 2; 2) và R = OI = </i> 1 2+ 2+22 =3<i> Þ (S): </i>(<i>x</i>-1)2+ -(<i>y</i> 2)2+ -(<i>z</i> 2)2 =9
<b>Câu 7.</b> Trong không gian O<i>xyz</i> cho hai điểm <i>A</i>(–1;3;–2), (–3;7;–18)<i> B</i> và mặt phẳng (P):
<i>x y z</i>
2 – + + =1 0. Tìm tọa độđiểm M Ỵ (P) sao cho MA + MB nhỏ nhất.
<i>· A, B nằm cùng phía đối với (P). Gọi A¢ là điểm đối xứng với A qua (P) ị</i> <i>A</i>'(3;1;0)
<i> M ẻ (P) cú MA + MB nhỏ nhất thì M là giao điểm của (P) vi AÂB ị</i> <i>M</i>(2;2; 3)- <i>. </i>
<i>Cõu hi tng tự: </i>
<i>a) Với A</i>(0; 1;2), ( 1;1;3)- <i>B</i> - <i>, </i>( ) (<i>P</i> º <i>Oxy</i>)<i>. </i> <i>ĐS: M</i> 2 1; ;0
5 5
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ
<i>b) Vi A</i>(1;0;0), <i>B</i>(1;2;0)<i>, </i>( ) :<i>P x y z</i>+ + - =4 0 <i>ĐS: </i>
<i>c) Với A</i>(1;2; 1), (3;1; 2),( ) :- <i>B</i> - <i>P x y</i>- +2<i>z</i>=0<i>. </i> <i>ĐS: M</i> 13;1; 4
5 5
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 8.</b> Trong khụng gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho hai điểm A(1;5;0), B(3;3;6) và đường thẳng
<i>D</i> có phương trình tham số
<i>· Gọi P là chu vi của tam giác MAB thì P = AB + AM + BM. </i>
<i>Vì AB khơng đổi nên P nhỏ nhất khi và chỉ khi AM + BM nhỏ nhất. </i>
<i>Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, ta xét hai vectơ</i> <i>ur</i> =
<i>Þ</i> <i>AM BM u</i>+ =| | | |<i>r</i> + <i>vr</i> <i> và r ru v</i>+ =(6;4 5) |Þ + =<i>u vr r</i>| 2 29
<i>Mặt khác, ta ln có </i>| | | | |<i>ur</i> + <i>vr r r</i>³ +<i>u v</i>|<i> Như vậy AM BM</i>+ ³2 29
<i>Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi u vr r</i>, <i> cùng hướng </i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
3 2 5 <sub>1</sub>
3 6 2 5
Û = Û =
- +
<i>M</i>(1;0;2)
Þ <i> và </i>min(<i>AM BM</i>+ ) 2 29= <i>. Vậy khi M(1;0;2) thì minP = </i>2( 11+ 29)
<b>Câu 9.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x</i>-3<i>y</i>+3 11 0<i>z</i>- = và
hai điểm <i>A</i>(3; 4;5)- , <i>B</i>(3;3; 3)- . Tìm điểm <i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>MA MB</i>- lớn nhất.
<i>· Xét tương tự như câu 6). </i>
<i>+ Nếu A, B ở cùng phía so với (P) thì </i> <i>MA MB AB</i>- £
<i>+ Nếu A, B ở khác phía so với (P), ta lấy điểm A</i>¢ <i>đối xứng với A qua (P). </i>
<i>Khi đó MA MA</i>Â= ị <i>MA MB</i>- = <i>MA MB A B</i>Â- Ê Â
<i>S: M</i> 31 5 31; ;
7 7 7
ổ ử
-
-ỗ ÷
è ø<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) </i>( ) :<i>P x y z</i>+ + - =4 0<i>, A</i>(1;2;1), <i>B</i>(0;1;2).<i> </i> <i>ĐS: </i>
<i>b) </i>( ) :<i>P x y</i>- +2<i>z</i>=0, (1;2; 1), (1; 2;1)<i>A</i> - <i>C</i> - <i>. </i> <i>S: M</i> 7 11; ;1
2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 10.</b> Trong không gian với hệ toạđộ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x</i>-2<i>y</i>+2<i>z</i>+8=0 và các
điểm <i>A</i>(–1;2;3), (3;0;–1)<i> B</i> . Tìm điểm MỴ (P) sao cho <i><sub>MA</sub></i>2 <sub>+</sub><i><sub>MB</sub></i>2<sub> nh</sub><sub>ỏ</sub><sub> nh</sub><sub>ấ</sub><sub>t. </sub>
<i>· Gọi I là trung điểm của AB Þ</i> <i>I</i>(1; 1; 1)<i>. Ta có: MA</i>2 <i>MB</i>2 2<i>MI</i>2 <i>AB</i>2
2
+ = + <i>. </i>
<i>Do đó: MA</i>2+<i>MB</i>2<i> nhỏ nhất </i>Û<i>IM</i>2<i>nhỏ nhất Û M là hình chiếu vng góc của I trên (P) </i>
<i>Û</i> <i>IM n cuứng phửụngP</i>
ỡ
ớ
ẻ
ợ
<i>uuur r</i>
<i></i>
<i>x</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>t</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i>
1 1
1 2 0
1 2 3
2 2 8 0 1
ì = + ì =
-ï ï
ï = - ï =
Û<sub>í</sub> <sub>= +</sub> Û<sub>í</sub> <sub>=</sub>
ï ï
- + + = =
-ï ï
ỵ ỵ
<i>. Vậy M(0; 3; –1). </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với (P): x y z</i>+ + =0<i>, A(–3; 5;–5); B(5;–3; 7). </i> <i>ĐS: M º O(0; 0; 0). </i>
<i>b) Với (P): x</i>+5<i>y</i>-7<i>z</i>- =5 0<i>, A</i>(4;9; 9), ( 10;13;1)- <i>B</i> - <i>. </i> <i>ĐS: M</i> 50 192 75; ;
17 17 17
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Câu 11.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x y z</i>+ + - =4 0 và các
điểm <i>A</i>(1;2;1), <i>B</i>(0;1;2). Tìm điểm <i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>MA</i>2+2<i>MB</i>2 nhỏ nhất.
<i>· Giả sử I là điểm thoả mãn: uurIA</i>+2<i>IBuur r</i>= Û0 <i>IAuur</i>= -2<i>IBuur</i> <i>Þ</i> <i>I</i> 1 4 5; ;
3 3 3
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>Ta cú: MA</i>2+2<i>MB</i>2 =3<i>MI</i>2+<i>IA</i>2+2<i>IB</i>2<i>. Do I cốđịnh nên IA IB</i>2, 2<i> không đổi. </i>
<i>trên (P) Û</i> <i>M</i> 5 14 17; ;
9 9 9
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 12.</b> Trong khụng gian vi hệ trục tọa độ<i>Oxyz,</i> cho tam giác <i>ABC</i> với <i>A</i>(1; 2; 5), <i>B</i>(1; 4; 3),
<i>C</i>(5; 2; 1) và mặt phẳng (<i>P</i>): <i>x y z</i>– – –3 0= . Gọi <i>M</i> là một điểm thay đổi trên mặt phẳng
(<i>P</i>). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức <i>F MA</i>= 2+<i>MB</i>2+<i>MC</i>2. Khi đó tìm toạđộ của M.
<i>· Gọi G là trọng tâm của DABC Þ G</i> 7 8; ;3
3 3
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>; GA</i> <i>GB</i> <i>GC</i>
2 2 2 56 32 104 64
9 9 9 3
+ + = + + =
<i>Ta có F MA</i>= 2+<i>MB</i>2+<i>MC</i>2 =
<i>MG</i>2 <i>GA</i>2 <i>GB</i>2 <i>GC</i>2 <i>MG GA GB GC</i> <i>MG</i>2 <i>GA</i>2 <i>GB</i>2 <i>GC</i>2
3 2 ( ) 3
= + + + + <i>uuuur uuur uuur uuuur</i>+ + = + + +
<i>F nhỏ nhất Û MG2 nhỏ nhất Û M là hình chiếu của G lên (P) </i>
<i> </i> <i>Û</i> <i>MG d G P</i>
7 8 3 3
3 3 19
( ,( ))
1 1 1 3 3
-= = =
+ +
<i>Vậy F nhỏ nhất bằng </i>
2
19 64 553
3.
3 9
3 3
ỉ ư
+ =
ỗ ữ
ố ứ <i> khi M l hỡnh chiu ca G lên (P). </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) A(1; –3; 5), B(1; 4; 3), C(4; 2; 1), (P): x y z</i>- - - =3 0<i>. </i>
<i>ĐS: </i>min<i>F</i>=65<i>, M</i> 11 2 4; ;
3 3 3
ổ - ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>b) A(1; 1; 0), B(0; 1; 1) và C(2; 2; 1), (P): x</i>+3 –<i>y z</i>+ =2 0<i>. ĐS: M</i> 22 61 17; ;
3 3 3
æ ử
-ỗ ữ
ố ứ
<i>c) A(1; 2; 3), B(3; 0; 1), C(1; 4; 7), (P): x</i>-2<i>y</i>+2<i>z</i>+6=0<i>. </i> <i>ĐS: M (0; 4; 1) . </i>
<b>Câu 13.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho các điểm <i>A</i>( 1;0;1)- , <i>B</i>(2; 1;0)- ,
<i>C</i>(2;4;2) và mặt phẳng (P): <i>x y</i>+ +2<i>z</i>+ =2 0. Tìm toạ độ điểm M thuộc (P) sao cho biểu
thức <i>T MA</i>= 2+<i>MB</i>2+<i>MC</i>2 đạt giá trị nhỏ nhất.
<i>· Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )ẻ <i>P</i> <i>ị</i> <i>x y</i>+ +2<i>z</i>+ =2 0<i>Û</i> (<i>x</i>- + - +1) (<i>y</i> 1) 2( 1) 6 0<i>z</i>- + = <i>(1) </i>
<i>Ta có: T</i> =3(<i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>-2<i>y</i>-2 ) 31 3 (<i>z</i> + = <sub>ë</sub>é <i>x</i>-1)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -( 1)<i>z</i> 2ù<sub>û</sub>+22<i> (2) </i>
<i>Từ (1), áp dụng BĐT Bunhiacốpxki cho các bộ số: </i>(1;1;2)<i> và </i>(<i>x</i>-1;<i>y</i>-1;<i>z</i>-1)<i>, ta được: </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> 2 <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2 2
( 6)- =é<sub>ë</sub>1( - +1) 1( - +1) 2( 1)- <sub>û</sub>ù £ + +(1 1 4) (é<sub>ë</sub> -1) + -( 1) + -( 1) ù<sub>û</sub>
<i>Þ</i> <i>T</i> 3.62 22 40
6
³ + = <i>. Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>xy</i>
<i>z</i>
<i>x y</i> <i>z</i>
0
1 1 1
0
1 1 2
1
2 2 0
ì =
ì - - - <sub>ï</sub>
ï = = <sub>Û</sub><sub>í</sub> <sub>=</sub>
í
ï
ï + + + = <sub>ợ</sub> =
-ợ
<i>ị</i> <i>M</i>(0;0; 1)- <i>. </i>
<b>Cõu 14.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x y z</i>+ + - =4 0 và các
điểm <i>A</i>(1;2;1), <i>B</i>(0;1;2), <i>C</i>(0;0;3). Tìm điểm <i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>MA</i>2+3<i>MB</i>2+2<i>MC</i>2 nhỏ
nhất.
<i>· Giải tương tự như Câu 10. </i>
điểm <i>A</i>(1;2; 1)- , <i>B</i>(1;0; 1)- , <i>C</i>(2;1; 2)- . Tìm điểm <i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>MA</i>2+<i>MB</i>2-<i>MC</i>2
nhỏ nhất.
<i>· Giải tương tự như Câu 10. </i> <i>S: M</i> 2 1 2; ;
3 3 3
ổ ử
ỗ ữ
ố ø<i>. </i>
<b>Câu 16.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x y</i>- +2<i>z</i>=0 và các
điểm <i>A</i>(1;2; 1)- , <i>B</i>(3;1; 2)- , <i>C</i>(1; 2;1)- . Tìm điểm <i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>MA</i>2-<i>MB</i>2-<i>MC</i>2
nhỏ nhất.
<i>· Giải tương tự như Câu 10. </i> <i>ĐS: M</i>
<b>Câu 17.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho 3 điểm A(3; 1; 1), B(7; 3; 9), C(2; 2; 2) và
mặt phẳng (P) có phương trình: <i>x y z</i>+ + - =3 0. Tìm trên (P) điểm M sao cho
<i>MA</i>+2<i>MB</i>+3<i>MC</i>
<i>uuur</i> <i>uuur uuur</i>
nhỏ nhất.
<i>· Gọi I là điểm thoả: IAuur</i>+2<i>IBuur uur r</i>+3<i>IC</i>=0 <i>Þ</i> <i>I</i> 23 13 25; ;
6 6 6
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>Ta cú: T = </i> <i>MAuuur</i>+2<i>uuur uuurMB</i>+3<i>MC</i> =
<i>Do đó: T nhỏ nhất Û</i> <i>MIuuur</i> <i> nhỏ nhất Û M là hình chiếu của I trên (P). Ta tìm được: </i>
<i>M</i> 13 2 16; ;
9 9 9
ổ <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. Khi ú </i> <i>T</i>
43 3
min
3
= <i>. </i>
<i>Cách 2: Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )ẻ <i>P</i> <i>ị</i> <i>x y z</i>+ + - =3 0 (1)
<i>Khi đó: MI</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2
2 23 13 25
6 6 6
ỉ ư ổ ử ổ ử
=<sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub> +<sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub> +<sub>ỗ</sub> - <sub>÷</sub>
è ø è ø è ø
<i>Áp dụng BĐT Bunhiacốpxki cho (1), ta được: </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2
2 2 2 2
43 <sub>1.</sub> 23 <sub>1.</sub> 13 <sub>1.</sub> 25 <sub>3</sub> 23 13 25
6 6 6 6 6 6 6
é ù
é ù
ỉ ư ỉ ư ỉ ư ỉ ư <sub>ê</sub>ỉ ư æ ö æ ö <sub>ú</sub>
- = - + - + - Ê - + - +
-ỗ ữ ờ ỗ ữ ỗ ữ ỗ ữỳ <sub>ờ</sub>ỗ ữ ỗ ữ ỗ ÷ <sub>ú</sub>
è ø ë è ø è ø è øû ëè ø è ø è ø û
<i>Þ</i> <i>MI</i>
2
2 <sub>3</sub> 43
18
ỉ ử
ỗ ữ
ố ứ <i></i> <i>MI</i>
43 3
18
<i>. </i>
<i>Du "=" xảy ra Û</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x y z</i>
23 13 25
6 6 6
1 1 1
3 0
ì <sub>-</sub> <sub>-</sub> <sub></sub>
-ï
= =
í
ï
+ + - =
ỵ
<i>Û</i>
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
13
9
2
9
16
9
ì
=
-í
ï
ï =
ïỵ
<i>Û</i> <i>M</i> 13 2 16; ;
9 9 9
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ
<i>Vy </i>min<i>T</i> 43 3
3
= <i> khi M</i> 13 2 16; ;
9 9 9
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Câu 18.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng ( ) :<i>P x y z</i>+ + - =4 0 và các
điểm <i>A</i>(1;2;1), <i>B</i>(0;1;2), <i>C</i>(0;0;3). Tìm điểm<i>M</i>Ỵ( )<i>P</i> sao cho <i>uuur uuurMA</i>+3<i>MB</i>+4<i>uuurMC</i> nhỏ
nhất.
<i>· Giải tương tự như Câu 16. </i>
điểm <i>A</i>(2;1;3), (0; 6;2), (1; 1;4)<i>B</i> - <i>C</i> - . Tìm tọa độ điểm <i>M</i> trên mặt phẳng ( )<i>P</i> sao cho
<i>MA MB MC</i>+ +
<i>uuur uuur uuur</i>
đạt giá trị bé nhất.
<i>· Dễ thấy </i> <i>A B C</i>, , <i> không thẳng hàng. Gọi G là trọng tâm tam giác </i> <i>ABC, thì G</i>(1; 2;3)- <i>. </i>
<i>Khi đó với mọi M</i>Ỵ( )<i>P</i> <i> ta có MA MB MCuuur uuur uuur</i>+ + =3<i>MGuuuur, do đó </i> <i>MA MB MCuuur uuur uuur</i>+ + <i>đạt giá trị</i>
<i>bé nhất </i>Û<i>uuuurMG</i> <i>đạt giá trị bé nhất </i>Û<i>M là hình chiếu vng góc của G trên </i>( )<i>P</i> <i>. </i>
<i>(P) có VTPT nr</i> =(1;1;1)<i>. Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )<sub>0 0 0</sub> Î <i>P</i> Þ<i>x</i><sub>0</sub>+<i>y</i><sub>0</sub>+<i>z</i><sub>0</sub>- =1 0<i> </i> <i>(1). </i>
<i>M là hình chiếu của G trên </i>( )<i>P</i> Û<i>GMuuur</i>=
<i>x</i><sub>0</sub> 1 <i>y</i><sub>0</sub> 2 <i>z</i><sub>0</sub> 3 (<i>x</i><sub>0</sub> 1) (<i>y</i><sub>0</sub> 2) (<i>z</i><sub>0</sub> 3)
1 1 1 1 1 1
- + - - + + +
-Û = = =
+ +
<i>x</i><sub>0</sub> <i>y</i><sub>0</sub> <i>z</i><sub>0</sub>
( 1) 1 1
3 3
+ + - -
-= =
<i>Û</i> <i>x</i><sub>0</sub> 2,<i>y</i><sub>0</sub> 7,<i>z</i><sub>0</sub> 8
3 3 3
-= = = <i>. Vậy M</i> 2 7 8; ;
3 3 3
ổ - ử
ỗ ữ
ố ø<i>. </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) </i>( ) :<i>P x y</i>- +2<i>z</i>=0, (1;2; 1), (3;1; 2), (1; 2;1)<i>A</i> - <i>B</i> - <i>C</i> - <i>. </i> <i>ĐS: M</i> 5 1 2; ;
2 3 3
ổ <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 20.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): 3<i>x</i>-3<i>y</i>+2<i>z</i>+37 0= và
các điểm <i>A</i>(4;1;5), (3;0;1), ( 1;2;0)<i>B</i> <i>C</i> - . Tìm toạđộ điểm M thuộc (P) sao cho biểu thức sau
đạt giá trị nhỏ nhất: S = <i>MA MB MB MC MC MAuuur uuur uuur uuur uuuuruuur</i>. + . + .
<i>· Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )Ỵ <i>P</i> <i>Þ</i> 3<i>x</i>-3<i>y</i>+2<i>z</i>+37 0= <i> (1) </i>
<i>Khi đó S</i>=3 (é<sub>ë</sub> <i>x</i>-2)2+ -(<i>y</i> 1)2+ -(<i>z</i> 2)2-5ù<sub>û</sub><i>. </i>
<i>Áp dụng BĐT Bunhiacốpxki cho (1) ta được: </i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> 2 <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2 2
( 44)- =é<sub>ë</sub>3( - -2) 3( - +1) 2( -2)ù<sub>û</sub> £(9 9 4) (+ + é<sub>ë</sub> -2) + -( 1) + -( 2) ù<sub>û</sub>
<i>Þ</i> (<i>x</i> 2)2 (<i>y</i> 1)2 (<i>z</i> 2)2 442 88
22
- + - + - ³ = <i>. </i>
<i>Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>x</i>-<sub>3</sub>2 = <i>y</i>-<sub>3</sub>1= <i>z</i>-<sub>2</sub>2
- <i>Û</i>
<i>x</i>
<i>y</i>
<i>z</i>
4
7
2
ì =
-ï
=
í
ï =
-ỵ
<i>Û</i> <i>M</i>(4;7; 2)- <i>. </i>
<i>Vậy </i>min<i>S</i>=3.88 5 259- = <i> khi M</i>(4;7; 2)- <i>. </i>
<b>Câu 21.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ O<i>xyz</i>, cho các điểm <i>A</i>(0;1;2), ( 1;1;0)<i>B</i> - và mặt
<i>· Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; ) ( )Ỵ <i>P</i> <i>. uurBA</i>=(1;0;2),<i>MBuuur</i>=(<i>x</i>+1;<i>y</i>-1; )<i>z</i> <i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>M</i> <i>P</i>
<i>BA BM</i>
<i>BA BM</i>
( )
. 0
ì Ỵ
ï
í =
ï <sub>=</sub>
ỵ
<i>uur uuur</i>
<i>Û</i> <i>xx y zz</i>
<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i>2
1 2 0
0
( 1) ( 1) 5
ì + + =
ï - + =
í
ï + + - + =
ỵ
<i>Û</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>z</i>
1 10 4 10
3 3
4 10 2 10
6 6
2 10 2 10
6 6
ì <sub>- -</sub> ì <sub>- +</sub>
= =
ï ï
ï ï
ï <sub>- +</sub> ï <sub>- +</sub>
í = Ú í =
ï ï
ï <sub>=</sub> - - ï <sub>=</sub> - +
ï ï
ỵ ỵ
<b>Câu 22.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho các điểm <i>B</i>( 1; 3; 0)- , <i>C</i>(1; 3; 0),
<i>·</i> <i>V<sub>BCMN</sub></i> <i>V<sub>MOBC</sub></i> <i>V<sub>NOBC</sub></i> <i>a</i>
<i>a</i>
3 3
ỉ ư
= + = <sub>ỗ</sub> + <sub>ữ</sub>
ố ứ <i>t nh nht </i> <i>a</i> <i>a</i>
3
= <i>Û</i> <i>a</i>= 3<i>. </i>
<b>Dạng 2: Xác định điểm thuộc đường thẳng </b>
<b>Câu 23.</b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz</i>, cho đường thẳng
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
:
1 2
ì =
-ï
=
í
ï =
-ỵ
và mặt phẳng
(P): <i>x y z</i>+ - + =1 0. Gọi <i>d </i>¢ là hình chiếu của <i>d</i> trên mặt phẳng (P). Tìm toạ độ điểm H
thuộc <i>d</i>¢ sao cho H cách điểm <i>K</i>(1;1;4) một khoảng bằng 5.
<i>Ã Gi A = d ầ (P) ị</i> <i>A</i>(4; 2;3)- <i>. PT hình chiếu d¢ của d trên (P): </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
4 7
2 2
3 5
ì = +
ï <sub>= </sub>
-í
ï = +
ỵ
<i>. </i>
<i>Giả sử</i> <i>H</i>(4 7 ; 2 2 ;3 5 )+ <i>t</i> - - <i>t</i> + <i>t</i> ẻ<i>d</i>Â<i>. KH</i>2=25 <i></i> <i>t</i> 11 238
39
-
= <i>ị H. </i>
<b>Câu 24.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho hai điểm A(1; 4; 2),B(–1; 2; 4) và đường
thẳng D:<i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Tìm toạđộđiểm M trên D sao cho:<i>MA</i> <i>MB</i>
2<sub>+</sub> 2<sub>=</sub><sub>28</sub><sub>. </sub>
<i>· PTTS của </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 2
2
ì =
-ï
D <sub>í</sub> = - +
ï =
ỵ
<i>. M</i>ẻ ị<i>D</i> <i>M</i>(1 ; 2 ;2 )- - +<i>t</i> <i>t t</i>
<i>Ta có: MA</i>2+<i>MB</i>2 =28Û12<i>t</i>2-48 48 0<i>t</i>+ = Û =<i>t</i> 2 <i>Þ</i> <i>M</i>( 1;0;4)
<b>-Câu 25.</b> Trong khơng gian toạ độ <i>Oxyz</i>, cho các điểm <i>A</i>(0;1;0), (2;2;2), ( 2;3;1)<i>B</i> <i>C</i> - và đường
thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 2
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
-- . Tìm điểm <i>M</i> trên <i>d</i> để thể tích tứ diện MABC bằng 3.
<i>·</i> <i>d yx</i> <i>tt</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
: 2
3 2
ì = +
ï =
-í
ï = +
ỵ
<i>. Giả sử</i> <i>M</i>(1 2 ; 2 ; 3 2 )+ <i>t</i> - -<i>t</i> + <i>t</i> Ỵ<i>d</i> <i>. n</i> 1 <i>AB AC</i>; (1; 2; 2)
3é ù
= - <sub>ë</sub><i>uuur uuur</i><sub>û</sub>=
<i>-r</i> <i><sub> </sub></i>
<i>Þ</i> <i>S<sub>ABC</sub></i> 9
2
= <i>. PT mặt phẳng (ABC): x</i>+2<i>y</i>-2<i>z</i>- =2 0<i>. h d M ABC</i>( ,( ) 4 11<i>t</i>
3
-= =
<i>MABC</i> <i>t</i>
<i>V</i> 1 9 4 11. . 3 <i>t</i> 5
3 2 3 4
+
= = Û = - <i> hoặc t</i> 17
4
= - <i> </i>
<i>Þ</i> <i>M</i> 3; 3 1;
2 4 2
ỉ<sub>-</sub> <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i> hoc M</i>
15 9 11<sub>; ;</sub>
2 4 2
ổ<sub>-</sub> ử
ỗ ữ
<b>Cõu 26.</b> Trong khụng gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho điểm M(2; 1; 2) và đường thẳng <i>d</i>:
<i>x</i> 1 <i>y z</i> 3
1 1 1
- <sub>= =</sub>
-. Tìm trên <i>d</i> hai điểm A, B sao cho tam giác ABM đều.
<i>· Gọi H là hình chiếu của M trên d. Ta có: MH = d M d</i>( , )= 2<i>. </i>
<i>Tam giác ABM đều, nhận MH làm đường cao nên: MA = MB = AB = </i>2<i>MH</i> 2 6
3
3 =
<i>Do đó, toạđộ của A, B là nghiệm của hệ: </i>
<i>x</i> <i>y z</i>
<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i> 2
2 3
1 1 1
8
( 2) ( 1) ( 2)
3
ì - <sub>= =</sub>
-ï
í
ï - + - + - =
ỵ
<i>. </i>
<i>Giải hệ này ta tìm được: </i> <i>A</i> 2 2; 2;3 2 ,<i>B</i> 2 2; 2;3 2
3 3 3 3 3 3
ỉ ư ỉ ư
+ + - -
-ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ<i>. </i>
<i>Cõu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với M</i>(1;0; 1)- <i>, </i>
<i>x t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
: 2
1
ì =
ï
=
í
ï =
ỵ
<i>. </i> <i>ĐS: A</i> 5 76 10 2 76; ;1 ,<i>B</i> 1 76 2 2 76; ;1
15 15 15 15
ỉ <sub>+</sub> <sub>+</sub> ư ỉ <sub>-</sub> <sub>-</sub> ử
ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ
<i>hoc A</i> 5 76 10 2 76; ;1 ,<i>B</i> 1 76 2 2 76; ;1
15 15 15 15
ỉ <sub>-</sub> <sub>-</sub> ư ỉ <sub>+</sub> <sub>+</sub> ử
ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ
<b>Cõu 27.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho điểm A(0; 1; 3) và đường thẳng <i>d</i>:
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
1
2 2
3
ì =
-ï = +
í
ï =
ỵ
. Tìm trên <i>d</i> hai điểm B, C sao cho tam giác ABC đều.
<i>· d có VTCP u</i>
<i>Mà AH </i>^<i> d nên uuur rAH u</i>^ <i><sub>d</sub>Þ </i>
5
= - <i>ị</i> <i>H</i>ổỗ6 8<sub>5 5</sub>; ;3ửữ
ố ứ<i> </i>
<i>ị AH = </i>3 5
5 <i>. M DABC đều nên BC = </i>
<i>AH</i>
2 2 15
5
3 = <i> hay BH = </i>
15
5 <i>. </i>
<i>Giả sử</i> <i>B</i>(1 ;2 2 ;3)-<i>s</i> + <i>s</i> <i> thì </i> <i>s</i> <i>s</i>
2 2
1 2 <sub>2</sub> 15
5 5 25
ổ<sub>- -</sub> ử <sub>+</sub>ổ <sub>+</sub> ử <sub>=</sub>
ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ <i> </i>
<i></i> 25<i>s</i>2+10 2 0<i>s</i>- = <i>Û</i> <i>s</i> 1 3
5
- ±
=
<i>Vậy: B</i> 6 3 8 2 3; ;3
5 5
ổ <sub>-</sub> <sub>+</sub> ử
ỗ ÷
è ø<i>và C</i>
6 3 8 2 3<sub>;</sub> <sub>;3</sub>
5 5
æ <sub>+</sub> <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>hoc B</i> 6 3 8 2 3; ;3
5 5
ổ <sub>+</sub> <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ<i> v C</i>
6 3 8 2 3<sub>;</sub> <sub>;3</sub>
5 5
ổ <sub>-</sub> <sub>+</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 28.</b> Trong không gian với hệ toạ O<i>xyz</i>, tìm trên O<i>x</i> điểm A cách đều đường thẳng (d) :
1 2
1 2 2
- <sub>= =</sub> +
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>· Gọi A(a; 0; 0) </i>Ỵ<i>Ox</i> <i>Þ</i> <i>d A P</i> <i>a</i> <i>a</i>
2 2 2
2 2
( ; ( ))
3
2 1 2
= =
+ + <i>; </i>
<i>a</i> <i>a</i>
<i>d A d</i>( ; ) 8 2 24 36
3
- +
=
<i>d(A; (P)) = d(A; d) </i> 2<i>a</i> 8<i>a</i>2 24<i>a</i> 36 4<i>a</i>2 24<i>a</i> 36 0
3 3
- +
Û = Û - + =
<i>a</i> 2 <i>a</i>
4( 3) 0 3.
Û - = Û = <i>Vậy có một điểm A(3; 0; 0). </i>
<b>Câu 29.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x</i>–2<i>y</i>+2 –1 0<i>z</i> = và hai
đường thẳng D1 : <i>x</i> 1 <i>y z</i> 9
1 1 6
+ +
= = ; D2 : <i>x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i> 1
2 1 2
- - +
= =
- . Xác định tọa độ điểm M
thuộc đường thẳng D1 sao cho khoảng cách từ M đến đường thẳng D2 và khoảng cách từ M
đến mặt phẳng (P) bằng nhau.
<i>· M (–1 + t; t; –9 + 6t) ỴD1; </i> <i>D2 qua A (1; 3; –1) có véctơ chỉ phương ar= (2; 1; –2) </i>
<i>AM</i>
<i>uuur</i>
<i> = (t – 2; t – 3; 6t – 8) Þ</i> é<sub>ë</sub><i>uuur rAM a</i>; ù<sub>û</sub><i> = (14 – 8t; 14t – 20; 4 – t) </i>
<i>Ta có : d (M, D2) = d (M, (P)) Û</i> 261<i>t</i>2-792 612 11 20<i>t</i>+ = <i>t</i>
<i>-Û 35t2 – 88t + 53 = 0 Û t = 1 hay t = </i>53
35<i>. Vậy M (0; 1; –3) hay M </i>
18 53 3<sub>;</sub> <sub>;</sub>
35 35 35
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>Cõu hi tương tự: </i>
<i>a) Với (P): </i>2<i>x y</i>+ +2 1 0<i>z</i>- = <i>, </i> <sub>1</sub>: <i>x</i> 3 <i>y</i> 5 <i>z</i>
1 1 1
<i>D</i> - = - =
- <i>, </i>
<i>x</i> <i>y z</i>
2: <sub>4</sub>1 2<sub>1</sub> <sub>1</sub>3
<i>D</i> - = - =
<i>-ĐS: M</i>(2;4;1)<i>, M</i>( 1;1;4)
<b>-Câu 30.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng <sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> <i>z</i> 2
2 1 1
<i>D</i> - = = +
- và
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2: <sub>1</sub>1 <sub>7</sub>1 <sub>1</sub>3
<i>D</i> + = - =
-- . Đường vng góc chung của <i>D</i>1 và <i>D</i>2 cắt <i>D</i>1 tại A, cắt <i>D</i>2 tại B.
Tình diện tích DOAB.
<i>·</i> <i>D</i><sub>1</sub><i> có VTCP ur</i><sub>1</sub>=(2; 1;1)- <i>, D</i><sub>2</sub><i> có VTCP ur</i><sub>2</sub>=(1;7; 1)
<i>-Giả sử</i> <i>A</i>(1 2 ; ; 2+ <i>t t</i><sub>1</sub> - - +<sub>1</sub> <i>t</i><sub>1</sub>)Ỵ<i>D</i><sub>1</sub><i>, B</i>( 1- +<i>t</i><sub>2</sub>;1 7 ;3+ <i>t</i><sub>2</sub> -<i>t</i><sub>2</sub>)Ỵ<i>D</i><sub>2</sub><i>. </i>
<i>Ta có: </i> <i>AB u</i> <i>t</i> <i>A</i>
<i>t</i> <i>B</i>
<i>AB u</i>1<sub>2</sub> 12
. 0 0 (1;0; 2)
0 ( 1;1;3)
. 0
ì <sub>=</sub> <sub>ỡ</sub> <sub>= ị</sub> <sub></sub>
-ù <sub></sub>
ớ <sub>ớ = ị </sub>
-= ợ
ùợ
<i>uuur r</i>
<i>uuur r</i> <i>Þ</i> <i>S<sub>OAB</sub></i> 1 <i>OA OB</i>,
2 é ù
= ë<i>uuur uuur</i>û <i>= </i> 6
<b>Câu 31.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x</i>-2<i>y</i>+2<i>z</i>- =1 0 và các
đường thẳng <i>d</i><sub>1</sub>:<i>x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i>; <i>d</i><sub>2</sub>:<i>x</i> 5 <i>y</i> <i>z</i> 5
2 3 2 6 4 5
- - - +
= = = =
- - . Tìm các điểm <i>M d N d</i>Ỵ <i>1</i>, Ỵ <i>2</i> sao
cho MN // (P) và cách (P) một khoảng bằng 2.
<i>· PTTS của d1 là: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
3 3
2
ì = +
ï =
-í
<i>. M Î d1 nên tọa độ của M </i>
<i>Theo đề: d M P</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t<sub>t</sub></i>
2 2 2
1 2 2(3 3 ) 4 1 12 6 1
( ;( )) 2 2 <sub>0</sub>
3
1 ( 2) 2
+ - - + - - é =
= = Û <sub>= Û ê =</sub>
ë
+ - +
<i>·Ứng với M1, điểm N1</i>Ỵ<i>d<sub>2</sub> cần tìm phải là giao của d2 với mp qua M1 và // (P), gọi mp này </i>
<i>là (Q1). PT (Q1) là: </i>(<i>x</i>- -3) 2<i>y</i>+2(<i>z</i>-2) 0= Û -<i>x</i> 2<i>y</i>+2<i>z</i>- =7 0 (1)<i>. </i>
<i>PTTS của d2 là: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
5 6
4
5 5
ì = +
ï =
í
ï =
-ỵ
<i> (2) </i>
<i>Thay (2) vào (1), ta được: t = –1. Điểm N1 cần tìm là N1(–1;–4;0). </i>
<i>·Ứng với M2, tương tự tìm được N2(5;0;–5). </i>
<b>Câu 32.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): 2<i>x y</i>- +2<i>z</i>- =1 0 và các
đường thẳng <i>d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 3 <i>z</i>
2 1 2
-
-= =
- ,
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 5 5
3 4 2
- +
= = . Tìm các điểm <i>A d B d</i>Ỵ <i><sub>1</sub></i>, Ỵ <i><sub>2</sub></i> sao
cho AB // (P) và AB cách (P) một khoảng bằng 1.
<i>· Giả sử: A t</i>(2<sub>1</sub>+1,<i>t</i><sub>1</sub>+ -3, 2 )<i>t</i><sub>1</sub> Ỵ<i>d</i><sub>1</sub><i>, B t</i>(3<sub>2</sub>+5,4 ,2<i>t</i><sub>2</sub> <i>t</i><sub>2</sub>- Ỵ5) <i>d</i><sub>2</sub>
<i>AB</i>=(3<i>t</i><sub>2</sub>-2<i>t</i><sub>1</sub>+4,4<i>t</i><sub>2</sub>- -<i>t</i><sub>1</sub> 3,2<i>t</i><sub>2</sub>+2<i>t</i><sub>1</sub>-5)
<i>uuur</i>
<i>P</i>
<i>AB n</i>. = Û0 2(3<i>t</i><sub>2</sub>-2<i>t</i><sub>1</sub>+ -4) 4<i>t</i><sub>2</sub>+ + +<i>t</i><sub>1</sub> 3 2(2<i>t</i><sub>2</sub>+2<i>t</i><sub>1</sub>- =5) 0
<i>uuur r</i> <i><sub>t</sub></i> <i><sub>t</sub></i>
2 1
6 1 0
Û + + =
<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>AB</i> ( )<i>P</i> <i>d AB P</i>( ,( )) <i>d A P</i>( ,( )) 41 2 1 3 41 1 1 2 1
3 3
+ - - - - +
Þ = = = =
<i>P</i> <i>t</i>1<i><sub>t</sub></i>
1
5
1
é =
-Û ê <sub>=</sub>
ë
<i>· Với t</i><sub>1</sub> 5 <i>t</i><sub>2</sub> 2 <i>A</i>( 9; 2;10),<i>B</i> 7; ;8 11
3 3 3
ỉ - ư
= - Þ = Þ - - <sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>Ã Vi t</i><sub>1</sub> 1 <i>t</i><sub>2</sub> 1 <i>A</i>(3;4; 2),<i>B</i> 4; 4 17;
3 3 3
ỉ ư
-
-= Þ -= ị - <sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub>
ố ứ
<b>Cõu 33.</b> Trong khụng gian với hệ toạđộ O<i>xyz</i>, cho ba điểm A(1; 5; 4), B(0; 1; 1), C(1; 2; 1). Tìm
tọa độđiểm D thuộc đường thẳng AB sao cho độ dài đoạn thẳng CD nhỏ nhất.
<i>· Ta có uuurAB</i>= - - -( 1; 4; 3)<i>. Phương trình đường thẳng AB: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
5 4
4 3
ì =
ï =
-í
ï =
-ỵ
<i>. </i>
<i>Gọi D</i>(1-<i>a</i>;5 4 ;4 3 )- <i>a</i> - <i>a</i> Î<i>AB</i> Þ<i>DCuuur</i>=( ;4<i>a a</i>-3;3<i>a</i>-3)<i>. </i>
<i>Độ dài đoạn CD ngắn nhất Û D là hình chiếu vng góc của C trên cạnh AB Û</i> <i>uuur uuurAB DC</i>^
<i>Û</i> - -<i>a</i> 16<i>a</i>+12 9- <i>a</i>+ =9 0 <i>Û</i> <i>a</i> 21
26
= <i>. Vậy: D</i> 5 49 41; ;
26 26 26
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 34.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng <i>d</i><sub>1</sub>: <i>x</i> 1 <i>y z</i> 1
2 1 1
+ <sub>= =</sub>
-- và
<i>x y z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>:
1 1 2= = . Tìm các điểm M thuộc <i>d</i>1, N thuộc <i>d</i>2 sao cho đường thẳng MN song song
với mặt phẳng (P): <i>x y z</i>- + +2012 0= và độ dài đoạn MN bằng 2.
<i>· Lấy M d N d</i>Ỵ <sub>1</sub>, Ỵ <sub>2</sub><i>. Ta có </i> <i>MN</i> <i>P</i> <i>MN nP</i>
<i>MN</i> <i><sub>MN</sub></i>
( ) . 0
2 <sub>2</sub>
ì
ì <sub>Û</sub>ï =
í <sub>=</sub> í
=
ỵ <sub>ïỵ</sub>
<i>uuuur r</i>
<i>P</i> <i><sub>Û</sub></i> <i><sub>M</sub></i><sub>(0;0;0),</sub><i><sub>N</sub></i> 3 2 5<sub>;</sub> <sub>;</sub>
7 7 7
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 35.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x y</i> 2 <i>z</i> 1
1 1 1
+
-= =
điểm <i>A</i>(1;0;0), (0;1;1), (0;0;2)<i>B</i> <i>C</i> . Tìm điểm M thuộc <i>d</i>sao cho góc giữa hai mặt phẳng
(MAB) và (CAB) bằng <i>a</i> =300.
<i>·ĐS: M</i>(0; 2;1)- <i>. </i>
<b>Câu 36.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho hai đường thẳng có phương trình:
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i>
1
1
( ) : 1
2
ì = +
ï
D <sub>í</sub> =
-ï =
ỵ
và ( ) :<sub>2</sub> <i>x</i> 3 <i>y</i> 1 <i>z</i>
1 2 1
<i>D</i> - = - =
- . Xác định điểm A trên D1 và điểm B trên D2 sao
cho đoạn AB có độ dài nhỏ nhất.
<i>· Giả sử A(t+1; –t –1; 2)ỴD1, B( t'+3; 2t' +1; t')ẻD2 ị</i> <i>AB</i>= - - +( '<i>t t</i> 2;2 '<i>t t</i>+ +2; ' 2)<i>t</i>
<i>-uuur</i>
<i> </i>
<i> </i> <i> Vì đoạn AB có độ dài nhỏ nhất Û AB là đoạn vng góc chung của (D1) và (D2) </i>
<i>Þ</i> <i>AB u</i> <i>AB u</i> <i><sub>t</sub>t</i> <i>t<sub>t</sub></i> <i>t t</i>
<i>AB u</i> <i>AB u</i>
1 1
2 2
. 0 2 3 ' 0 <sub>' 0</sub>
3 6 ' 0
. 0
ì ì
ï ^ <sub>Û</sub>ï = <sub>Û</sub>ì + = <sub>Û = =</sub>
í í <sub>í + =</sub>
^ = ỵ
ï ï
ỵ ỵ
<i>uuur r</i> <i>uuur r</i>
<i>uuur r</i> <i>uuur r</i> <i>Þ A( 1; –1; 2), B(3; 1; 0). </i>
<b>Câu 37.</b> Trong không gian với hệ toạđộ<i>Oxyz</i>, cho hai điểm A(1; –1; 2), B(3; – 4; –2) và đường
thẳng
<i>x</i> <i>t</i>
<i>d y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2 4
: 6
1 8
ì = +
ï
=
-í
ï =
-ỵ
. Tìm điểm I trên đường thẳng <i>d</i> sao cho IA + IB đạt giá trị nhỏ nhất.
<i>· uuurAB</i>=(2; 3; 4)- - <i>Þ AB // d. Gọi A1 là điểm đối xứng của A qua d. </i>
<i>Ta có: IA + IB = IA1 + IB </i>³<i> A1B . Do đó IA + IB đạt giá trị nhỏ nhất bằng A1B. Khi đó A1, </i>
<i>I, B thẳng hàng </i>Þ<i> I là giao điểm của A1B và d. Vì AB // d nên I là trung điểm của A1B. </i>
<i> Gọi H là hình chiếu của A lên d. Tìm được H </i> 36 33 15; ;
29 29 29
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. A i xứng với A qua H nên </i>
<i>A’</i> 43 95 28; ;
29 29 29
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. I l trung im của A’B suy ra I</i>
65 21 43<sub>;</sub> <sub>;</sub>
29 58 29
æ - - ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>Cõu hi tng t: </i>
<i>a) Với A</i>(1; 1;2), (3; 4; 2)- <i>B</i> - - <i>, d</i>: <i>x</i> 2 <i>y</i> <i>z</i> 1
4 6 8
- <sub>=</sub> <sub>=</sub> +
- - <i>. </i> <i>ĐS: I</i>
64<sub>;</sub> 9 <sub>;</sub> 45
29 29 29
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>b) Vi A</i>(1;2;1), (7;–2;3)<i> B</i> <i>, d</i>: <i>x</i> 2 <i>y</i> <i>z</i> 4
3 2 2
- <sub>=</sub> <sub>=</sub>
-- <i>. </i> <i>ĐS: I</i>(2;0;4)<i>. </i>
<b>Câu 38.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho hai điểm A(1; 5; 0), B(3; 3; 6) và đường
thẳng D: <i>x</i> 1 <i>y</i> 1 <i>z</i>
2 1 2
+ <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- . Tìm toạđộđiểm M trên D sao cho DMAB có diện tích nhỏ nhất.
<i>· PTTS của D: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1 2
1
2
ì = - +
ï
=
-í
ï =
ỵ
<i>. Gọi M</i>( 1 2 ;1 ;2 )- + <i>t</i> -<i>t t</i> <i>ỴD. </i>
<i>Diện tích DMAB là S</i> 1 <i>AM AB</i>, 18<i>t</i>2 36 216<i>t</i>
2 é ù
= ë<i>uuur uuur</i>û = - + <i>= </i> 18( 1) 198<i>t</i>- 2+ <i>≥</i> 198
<i>Vậy Min S = </i> 198<i> khi t</i>=1<i> hay M(1; 0; 2). </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) Với A</i>(0;1;0), (2;2;2)<i>B</i> <i>, </i> : <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 3
2 1 2
<i>D</i> - = + =
-- <i>. </i> <i>ĐS: M</i>( 3;0;1)- <i>, </i> <i>S</i>
3 2
min
<i>b) Với A</i>(2; 1;1), (0;1; 2), :<i>B</i> <i>x y</i> 3 <i>z</i> 1
1 1 2
<i>D</i> - +
- - = =
- <i>. </i> <i>ĐS: M</i> <i>S</i>
34
( 5;8; 11),min
2
- - =
<i>c) Với A</i>(0;1; 2), (2; 1;1), :<i>B</i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
1 1 2
<i>D</i> - -
-- - = =
- <i>. </i> <i>ĐS: M</i>( 2;5; 5),min- - <i>S</i>= 22<i> </i>
<i>d) Với A</i>(2; 1;1), (1; 1;0), :- <i>B</i> - <i>D</i> ì + - - =<sub>í</sub><sub>2</sub><i>x y z<sub>x y</sub></i> <sub>1 0</sub>1 0
- - =
ỵ <i>. </i> <i>ĐS: M</i>
1 2 3<sub>;</sub> <sub>;</sub>
6 3 2
ỉ ư
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>e) Vi A</i>(1;4;2), ( 1;2;4), :<i>B</i> <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 1 2
<i>D</i> -
-- = =
- <i>. </i> <i>S: M</i>
12 5 38<sub>; ;</sub>
7 7 7
ổ<sub>-</sub> ử
ỗ ÷
è ø<i>. </i>
<b>Câu 39.</b> Trong không gian với hệ toạđộ <i>Oxyz</i>, cho ba điểm <i>A</i>(5;8; 11)- , <i>B</i>(3;5; 4)- , <i>C</i>(2;1; 6)
-và đường thẳng <i>d</i>: <i>x</i> 1 <i>y</i> 2 <i>z</i> 1
2 1 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-. Xác định toạ độ điểm M thuộc đường thẳng <i>d</i> sao
cho <i>MA MB MCuuur uuur uuur</i>- - đạt giá trị nhỏ nhất.
<i>· Giả sử</i> <i>M t</i>(2 1;2 2; 1)+ <i>t</i>+ <i>t</i>+ ẻ<i>dị</i> <i>MA MB MCuuur uuur uuur</i>- - = - - - - -( 2 1; 2 4; )<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>MA MB MC</i>-
<i>-uuur -uuur -uuur</i>
<i> = </i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
2
2 2 2 10 53 53
(2 1) (2 4) 9
9 9 3
ổ ử
+ + + + = <sub>ỗ</sub> + <sub>÷</sub> + ³
è ø
<i> Dấu "=" xảy ra Û</i> <i>t</i> 10
9
= - <i>Þ</i> <i>M</i> 11 2 1; ;
9 9 9
ỉ ử
- -
-ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 40.</b> Trong khụng gian vi hệ trục toạđộ<i>Oxyz,</i> cho ( ) :<i>P x</i>+2<i>y z</i>- + =5 0 điểm <i>A</i>( –2; 3; 4)
và đường thẳng ( ) :<i>d</i> <i>x</i> 3 <i>y</i> 1 <i>z</i> 3
2
+
= + = - . Gọi <i>D</i> là đường thẳng nằm trên (<i>P</i>) đi qua giao
điểm của (<i>d</i>) và (<i>P</i>) đồng thời vuông góc với <i>d</i>. Tìm trên <i>D</i>điểm <i>M</i> sao cho khoảng cách <i>AM</i>
ngắn nhất.
<i>· PTTS của d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y t</i>
<i>z t</i>
2 3
1
3
ì =
ï =
-í
ï = +
ỵ
<i> . Gọi I là giao điểm của (d) và (P) Þ</i> <i>I</i>( 1;0;4)
<i>-(d) có VTCP là ar</i>=(2;1;1)<i>, (P) có VTPT là nr</i>=(1;2; 1)- Þ
<i>z</i> <i>u</i>
1
:
4
<i>D</i> ỡ = -ù
ị <sub>ớ</sub> =
ù = +
ợ
<i>. </i>
<i>Vỡ M</i>ẻ ị<i>D</i> <i>M</i>( 1 ; ;4- -<i>u u</i> +<i>u</i>)<i>, </i>ị<i>uuurAM</i>= -(1 ;<i>u u</i>-3; )<i>u</i>
<i>AM ngắn nhất </i>Û<i>AM</i>^<i>D</i> Û<i>uuur rAM u</i>. = Û -0 1(1- +<i>u</i>) 1(<i>u</i>- +3) 1.<i>u</i>=0 <i>u</i> 4
3
Û = <i>. </i>
<i>Vậy M</i> 7 4 16; ;
3 3 3
ổ- ử
ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 41.</b> Trong khụng gian O<i>xyz</i>, cho hai điểm A(–1; –1; 2), B(–2; –2; 1) và mặt phẳng (P) có
phương trình <i>x</i>+3<i>y z</i>- + =2 0. Viết phương trình mặt phẳng (Q) là mặt phẳng trung trực
của đoạn AB. Gọi D là giao tuyến của (P) và (Q). Tìm điểm M thuộc D sao cho độ dài đoạn
thẳng OM là nhỏ nhất.
<i>· Gọi I là trung điểm của AB </i> <i>I</i> 3 3 3; ; ; <i>AB</i> ( 1; 1; 1)
æ- - ử
ị <sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub> =
-ố ứ
<i>uuur</i>
<i>Þ PT (Q): x y z</i> 3 0
2
+ + + =
<i>D là giao tuyến của (P) và (Q) Þ PTTS của D: </i> <i>x</i> 7 2 ;<i>t y</i> <i>t z</i>; 1 <i>t</i>
4 4
ì
= - + = - =
-í
ỵ <i>. </i>
<i>Giả sử</i> <i>M</i> 7 2 ; ;<i>t t</i> 1 <i>t</i> ; <i>OM</i> 6<i>t</i>2 15<i>t</i> 25
4 4 2 8
ỉ ư
- + - - ẻ D = - +
ỗ ữ
ố ứ <i>. </i>
<i>OM nhỏ nhất khi t</i> 5 <i>M</i> 1 5 3; ;
8 2 8 8
ổ ử
= ị ỗ- - - ÷
è ø<i>. </i>
<b>Câu 42.</b> Trong khơng gian với hệ toạđộ<i>Oxyz,</i> cho hai đường thẳng (d1): <i>x</i> 3 <i>y z</i> 1
1 1 2
- <sub>= =</sub> +
- , (d2):
<i>x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i>
1 2 1
- <sub>=</sub> + <sub>=</sub>
- . Một đường thẳng (D) đi qua điểm A(1; 2; 3), cắt đường thẳng (d1) tại
điểm B và cắt đường thẳng (d2) tại điểm C. Chứng minh rằng điểm B là trung điểm của đoạn
thẳng AC.
<i>· Lấy B Ỵ (d1), C Ỵ (d2). Từ : AB k AC</i>=
<i>uuur</i> <i>uuur</i>
<i>Þ</i> <i>k</i> 1
2
= <i>Þ B là trung điểm của đoạn thẳng AC. </i>
<i>Ta có thể tính được B(2; –1; 1), C(3; –4; –1). </i>
<b>Câu 43.</b> Trong không gian với hệ tọa độ<i>Oxyz</i>, cho hai điểm <i>E</i>(2;1;5), ( ; ; )<i> F 4 3 9</i> . Gọi D là giao
tuyến của hai mặt phẳng ( )<i>P : 2x y z 1 </i>+ - + = 0 và ( ) :<i>Q x y</i>- +2<i>z</i>-7<i> </i>= 0. Tìm điểm <i>I</i>
thuộc Dsao cho: <i>IE IF</i>- lớn nhất .
<i>· PTTS của D: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
5
3 3
ì = +
ï =
-í
ï =
-ỵ
<i>. PTTS của EF: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2
1
5 2
¢
ì = +
ï <sub>= +</sub> <sub>Â</sub>
ớ
ù = + Â
ợ
<i>. </i>
<i>Xột h: </i>
<i>t</i> <i>t</i> <i><sub>t</sub></i>
<i>t</i> <i>t</i> <i><sub>t</sub></i>
<i>t</i> <i>t</i>
1 2 <sub>0</sub>
5 1 <sub>1</sub>
3 3 5 2
¢
ì + = +
ï<sub>- = +</sub> <sub>¢</sub> <sub>Û</sub>ì =
í <sub>ớ Â = </sub>
-ợ
ù - = + Â
ợ
<i>ị EF ct D tại A(1;0;3). </i>
<i>Trong mp(</i>D<i>,EF) mọi điểm I </i>Ỵ D<i>ta có </i> <i>IE IF EF</i>- £ <i>(hiệu 2 cạnh trong 1 tam giác nhỏ hơn </i>
<i>cạnh thứ 3). Dấu "=" xảy ra Û I, E, F thẳng hàng, từđó suy ra I trùng A. </i>
<i>Vậy điểm I(1;0;3). </i>
<b>Câu 44.</b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz</i>, cho đường thẳng <i>d</i>: <i>x y z</i>
1 1 1= = và hai điểm
<i>A</i>(0;0;3), <i>B</i>(0;3;3). Tìm điểm M Ỵ<i>d</i> sao cho:
a) <i>MA MB</i>+ nhỏ nhất. b) <i>MA</i>2+2<i>MB</i>2 nhỏ nhất. c) <i>MAuuur uuur</i>-3<i>MB</i> nhỏ nhất.
<i>·<b>a</b>) PTTS của d: </i>
<i>x t</i>
<i>y t</i>
<i>z t</i>
ì =
ï =
í
ï =
ỵ
<i>. Gọi M t t t</i>( ; ; )Ỵ<i>d. Ta có: P</i>= 3 ( 1)
<i>Xét hàm số</i> <i>f t</i>( )= ( 1)<i>t</i>- 2+ +2 ( 2)<i>t</i>- 2+2 <i>Þ </i> <i>f t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> 2 <i>t</i> 2
1 2
( )
( 1) 2 ( 2) 2
-
-¢ = +
- + - +
<i>t</i> <i>t</i>
<i>f t</i>
<i>t</i> 2 <i>t</i> 2
1 2
( ) 0
( 1) 2 ( 2) 2
-
-¢ = Û =
-- + - +
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i> 2 <i><sub>t</sub></i> 2
1 ( 2)
( 1) 2 <sub>( 2)</sub> <sub>2</sub>
-
-Û =
<i> Xét hàm số</i> <i>g u</i> <i>u</i>
<i>u</i>2
( )
2
=
+ <i>. Ta có </i>
<i>u</i>
<i>g u</i> <i>u</i> <i>u</i>
<i>u</i>
<i>u</i> <i>u</i>
2
2
2 2 3
1 2
( ) 2 . . 0
2
2 ( 2)
ổ ử
 =ỗ + - ữ = >
ỗ <sub>+</sub> ữ <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ố ứ
<i>nờn hm s g ng biến trên ¡</i> <i>. </i>
<i> Do đó từ (*), ta có g t</i>( 1) <i>g</i>
2
- = - - Û - = - + Û =
<i>Dựa vào BBT của hàm số f ta suy ra </i>min ( )<i>f t</i> <i>f</i> 3 3
2
ổ ử
= <sub>ỗ ữ</sub>=
ố ứ <i>. </i>
<i>Vy </i>min(<i>MA MB</i>+ ) 3 3= <i>đạt được tại t</i> 3
2
= <i>, tức là M</i> 3 3 3; ;
2 2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i><b>b)</b> Tương tự câu 1), ta tính được Q MA</i>= 2+2<i>MB</i>2=9<i>t</i>2-30 45 (3 5)<i>t</i>+ = <i>t</i>- 2+20<i>. </i>
<i>Þ</i> min<i>Q</i>=20<i> khi t</i> 5
3
= <i>, tức M</i> 5 5 5; ;
2 2 2
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i><b>c)</b> Theo cõu 1) , ta có MAuuur</i>= - -( ; ;3 )<i>t t</i> -<i>t</i> <i>, uuurMB</i>= -( ;3 ;3 )<i>t</i> -<i>t</i> -<i>t</i> <i>. </i>
<i>Suy ra uuurMA</i>-2<i>uuurMB</i>=( ;<i>t t</i>-6;<i>t</i>-3) Þ <i>MAuuur</i>-2<i>uuurMB</i> = 3<i>t</i>2-18 45<i>t</i>+ = 3( 3)<i>t</i>- 2+18 3 2³
<b>Dạng 3: Xác định điểm thuộc mặt cầu </b>
<b>Câu 45.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho mặt cầu (S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2+4 –6<i>x</i> <i>y m</i>+ =0
và đường thẳng (d) là giao tuyến của 2 mặt phẳng (P): 2 –2 –<i>x</i> <i>y z</i>+ =1 0, (Q):
<i>x</i>+2 –2 – 4 0<i>y</i> <i>z</i> = và . Tìm <i>m</i>để (S) cắt (d) tại 2 điểm M, N sao cho độ dài MN = 8.
<i>· (S) tâm I(–2;3;0), bán kính R=</i> 13-<i>m IM m</i>= ( <13)<i>. Gọi H là trung điểm của MN </i>
<i>Þ MH= 4 Þ IH = d(I; d) = </i> - -<i>m</i> 3
<i>(d) qua A(0;1;-1), VTCP ur</i>=(2;1;2)<i>Þ d(I; d) = </i> <i>u AI</i>
<i>u</i>
; <sub>3</sub>
é ù
ë<i>r uur</i><sub>û =</sub>
<i>r</i> <i>. </i>
<i>Vậy : </i> - -<i>m</i> 3<i>=3 Û m = –12. </i>
<b>Câu 46.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x y z</i>+ - + =3 0 và mặt cầu
(S): <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-6<i>x</i>-8<i>y</i>-2<i>z</i>+23 0= . Tìm trên (S) điểm M sao cho khoảng cách từ M đến
mặt phẳng (P) là lớn nhất. Khi đó hãy viết phương trình mặt cầu (T) có tâm M và cắt (P)
theo một đường trịn có bán kính bằng 4.
<i>· Mặt cầu (S) có tâm I</i>(3;4;1)<i>, bán kính R =</i> 3
<i>Gọi d là đường thẳng qua I vuông góc với (P) Þ PTTS của d: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
3
4
1
ì = +
ï = +
<i> </i>
<i>Khi đó M là giao điểm của d với (S) Þ Tọa độđiểm M là nghiệm của hệ: </i>
<i>x</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>z</i> <i>t</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>z</i> <i>z</i>
<i>x</i>2 <i>y</i>2 <i>z</i>2 <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
3 1 1
4 4 2
1 5 3
0 2
6 8 2 23 0
ì = + ì = ì =
-ï <sub>= +</sub> ï ï
ï <sub>Û</sub>ï = <sub>È</sub>ï =
í <sub>= -</sub> í <sub>=</sub> í <sub>=</sub>
ï ï ï
= =
ï ï
+ + - - - + =
ù ợ ợ
ợ
<i>ị</i> <i>M</i><sub>1</sub>(4;5;0),<i>M</i><sub>2</sub>(2;3;2)
<i>Ta thy d M P</i>( ,( )) 4 3<sub>1</sub> = <i>> d M P</i>( <sub>2</sub>,( )) 2 3= <i>. Vậy M</i>(4;5;0)<i> là điểm cần tìm. </i>
<i>Mặt cầu (T) có R</i>'= <i>MH</i>2+<i>HE</i>2 = (4 3)2+42 =8 Þ( ) :(<i>T</i> <i>x</i>-4)2+ -(<i>y</i> 5)2+<i>z</i>2 =64
<b>Câu 47.</b> Trong không gian với hệ tọa độ O<i>xyz</i>, cho mặt cầu (S) và mặt phẳng (P) có phương
trình là ( ) :<i>S x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-4<i>x</i>+2<i>y</i>-6<i>z</i>+ =5 0, ( ) : 2<i>P</i> <i>x</i>+2<i>y z</i>- +16 0= . Điểm M di động
trên (S) và điểm N di động trên (P). Tính độ dài ngắn nhất của đoạn thẳng MN. Xác định vị
trí của M, N tương ứng.
<i>· Mặt cầu (S) tâm I(2;–1;3) và có bán kính R = 3. </i>
<i>Khoảng cách từ I đến mặt phẳng (P): d d I P</i>
+ - - +
= = = Þ > <i>. </i>
<i>Do đó (P) và (S) khơng có điểm chung. Do vậy, min MN = d –R = 5 –3 = 2. </i>
<i>Trong trường hợp này, M ở vị trí M0 và N ở vị trí N0. Dễ thấy N0 là hình chiếu vng góc </i>
<i>của I trên mặt phẳng (P) và M0 là giao điểm của đoạn thẳng IN0 với mặt cầu (S). </i>
<i>Gọi D là đường thẳng đi qua I và vng góc với (P), thì N0 là giao điểm của D và (P). </i>
<i>Đường thẳng D có VTCP là nrP</i> =
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2 2
1 2
3
ì = +
ï = - +
í
ï =
<i> </i> 2(2 2 ) 2( 1 2 ) (3 ) 16 0<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> 9 15 0<i>t</i> <i>t</i> 15 5
9 3
+ + - + - - + = Û + = Û = - =
<i>-Suy ra N</i><sub>0</sub> 4 13 14; ;
3 3 3
ổ ử
-
-ỗ ữ
ố ứ<i>. Ta có IM</i>0 <i>IN</i>0
3 <sub>.</sub>
5
=
<i>uuuur</i> <i>uuur</i>
<i> Suy ra M0(0;–3;4) </i>
<i>Câu hỏi tương tự: </i>
<i>a) </i>( ) :<i>S x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-4<i>x</i>-4<i>y</i>+2<i>z</i>=0<i>; </i>( ) : 2<i>P</i> <i>x y</i>+ -2<i>z</i>+ =4 0<i>. </i>
<i>ĐS: M</i>(2 2 2;2- - 2; 1 2 2)- + <i>, N</i> 2 1 5; ;
3 3 3
ổ- - ử
ỗ ữ
ố ứ
<b>Cõu 48.</b> Trong không gian tọa độ O<i>xyz </i>, cho điểm <i>A</i>(0;1;1), (1;0; 3), ( 1; 2; 3)<i>B</i> - <i>C</i> - - - và mặt cầu (S) có
phương trình: <i>x</i>2+<i>y</i>2+<i>z</i>2-2<i>x</i>+2<i>z</i>- =2 0. Tìm tọa độđiểm D trên mặt cầu (S) sao cho tứ diện
ABCD có thể tích lớn nhất.
<i><b>·</b>(S) có tâm I(1; 0; –1), bán kính R</i>=2<i>. PT mp(ABC): </i>2<i>x</i>-2<i>y z</i>+ + =1 0
<i>Ta có V<sub>ABCD</sub></i> 1 ( ;(<i>d D ABC S</i>)). <i><sub>ABC</sub></i>
3
= <i> nên V<sub>ABCD</sub>lớn nhất Û</i> <i>d D ABC</i>( ;( ))<i> lớn nhất . </i>
<i>Gọi D D</i><sub>1 2</sub><i> là đường kính của (S) vng góc với mp(ABC). Ta thấy với D là 1 điểm bất kỳ</i>
<i>thuộc (S) thì d D ABC</i>( ;( )) max ( ;(£
<i>D D</i><sub>1 2</sub> <i>đi qua I(1;0;–1), và có VTCP là nr<sub>ABC</sub></i> =(2; 2;1)- <i> </i>
<i>Þ</i> <i>D D</i><sub>1 2</sub>:
<i>Tọa độ D1 và D2 thỏa: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>x</i> 2 <i>y</i>2 <i>z</i> 2
1 2 <sub>2</sub>
2 <sub>3</sub>
1 <sub>2</sub>
3
( 1) ( 1) 4
ì = + <sub>é</sub>
ï <sub>= -</sub> <sub>ê</sub> =
ï <sub>Þ ê</sub>
í = - + <sub>ê</sub>
-ï <sub>=</sub>
ê
ï <sub>-</sub> <sub>+</sub> <sub>+ +</sub> <sub>=</sub> <sub>ë</sub>
ỵ
<i> </i>
<i>D</i><sub>1</sub> 7 4 1; ; ;<i>D</i><sub>2</sub> 1 4 5; ;
3 3 3 3 3 3
ổ - - ử ổ- - ử
ị <sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub> <sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub>
ố ứ ố ứ
<i>Ta thy: d D ABC</i>( ;(<sub>1</sub> ))><i>d D ABC</i>( ;(<sub>2</sub> ))<i>. Vậy im D</i> 7 4 1; ;
3 3 3
ổ ử
-
-ỗ ÷
<b>Dạng 4: Xác định điểm trong không gian </b>
<b>Câu 49.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho mặt phẳng (a): 3<i>x</i>+2 –<i>y z</i>+ =4 0 và hai
điểm A(4;0;0) , B(0;4;0) .Gọi I là trung điểm của đoạn thẳng AB. Xác định tọa độ điểm K
sao cho KI vng góc với mặt phẳng (a), đồng thời K cách đều gốc tọa độ O và (a).
<i>· I(2;2;0). PT đường thẳng KI: x</i> 2 <i>y</i> 2 <i>z</i>
3 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
- <i>. </i>
<i>Gọi H là hình chiếu của I trên (a): H(–1;0;1). Giả sử K(xo;yo;zo). </i>
<i>Ta có: KH = KO Û</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
0 0 0
2 2 2 2 2 2
0 0 0 0 0 0
2 2
3 2 1
( 1) ( 1)
ì -
-= =
ï <sub></sub>
-í
ï <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>-</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ợ
<i>ị</i> <i>K</i> 1 1 3; ;
4 2 4
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 50.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho 4 điểm A(2;4;–1), B(1;4;–1), C(2;4;3),
D(2;2;–1). Tìm tọa độđiểm M để <i>MA</i>2+ <i>MB</i>2+ <i>MC</i>2+ <i>MD</i>2 đạt giá trị nhỏ nhất.
<i>· Gọi G là trọng tâm của ABCD ta có: G</i> 7 14; ;0
3 3
ổ ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>Ta có: MA</i>2+<i>MB</i>2+<i>MC</i>2+<i>MD</i>2 =4<i>MG</i>2+<i>GA</i>2+<i>GB</i>2+<i>GC</i>2+<i>GD</i>2<i> </i>
<i>³</i> <i>GA</i>2+<i>GB</i>2+<i>GC</i>2+<i>GD</i>2<i> . Dấu bằng xảy ra khi M</i> <i>G</i> 7 14; ;0
3 3
ổ ử
ỗ ÷
è ø<i>. </i>
<b>Câu 51.</b> Trong không gian với hệ toạđộ<i>Oxyz</i>, cho mặt phẳng (P): <i>x y z</i>+ + + =3 0 và điểm A(0;
1; 2). Tìm toạđộđiểm A¢ đối xứng với A qua mặt phẳng (P).
<i>· (P) có VTPT nr</i>=(1;1;1)<i>. Giả sử A¢(x; y; z). </i>
<i>Gọi I l trung im ca AAÂị</i> <i>I</i> <i>x y</i>; 1;<i>z</i> 2
2 2 2
ổ + + ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<i>AÂi xng vi A qua (P) </i> <i>AA n cuứng phửụng</i>
<i>I (P)</i>,
ỡù Â
ớ
ẻ
ùợ
<i>uuur r</i>
<i>Û</i>
<i>x y</i> <i>z</i>
<i>x y</i> <i>z</i>
1 2
1 1 1
1 <sub>2 3 0</sub>
2 2 2
ì <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-ï
í <sub>+</sub> <sub>+</sub>
ï + + + =
ỵ
<i>Û</i> <i>xy</i>
<i>z</i>
4
3
2
ì =
-ï
=
-í
ï =
-ỵ
<i>Vậy: </i> <i>A¢(–4; –3; –2). </i>
<b>Câu 52.</b> Trong khơng gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho các điểm <i>A</i>(1;0;0), (0;1;0), (0;3;2)<i>B</i> <i>C</i> và
mặt phẳng ( ) :<i>a</i> <i>x</i>+2<i>y</i>+ =2 0. Tìm toạ độ của điểm <i>M</i> biết rằng <i>M</i> cách đều các điểm
<i>A B C</i>, , và mặt phẳng ( ).<i>a</i>
<i>· Giả sử</i> <i>M x y z</i>( ; ; )<sub>0 0 0</sub> <i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>MA MB</i>
<i>MB MC</i>
<i>MA d M</i>( ,( ))
ì =
ï
=
í
ï =
ỵ <i>a</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2 2 2 2
0 0 0 0 0 0
2 2 2 2 2 2
0 0 0 0 0 0
2
2 2 2 0 0
0 0 0
( 1) ( 1) (1)
( 1) ( 3) ( 2) (2)
( 2 2)
( 1) (3)
5
ì <sub>-</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>=</sub> <sub>+</sub> <sub>-</sub> <sub>+</sub>
ï
ï
Û<sub>í</sub> + - + = + - +
-+ +
ï
- + + =
ïỵ
<i>Û</i> <i>x<sub>x</sub></i>0 <i>y</i>0<i><sub>y</sub></i> <i>z</i>0 <i><sub>z</sub></i>
0 0
1, 1, 2
23<sub>,</sub> 23<sub>,</sub> 14
3 3 3
é = = =
ê
ê = = =
-ë
<i>Þ</i> <i>M</i>(1; 1; 2)<i> hoc M</i> 23 23; ; 14
3 3 3
ổ <sub>-</sub> ử
ỗ ÷
è ø<i>. </i>
<i>A</i>(3;0;0), (0;3;0), (0;0;3)<i> B</i> <i> C</i> . Tìm toạđộđỉnh S biết thể tích khối chóp S.ABC bằng 36.
<i>· Phương trình </i>(<i>ABC x y z</i>) : + + - =3 0<i>. </i>
<i>DABC có trọng tâm G</i>(1;1;1)<i>và AB= BC= CA= </i>3 2<i>Þ S<sub>ABC</sub></i> 9 3
2
= <i>. </i>
<i>Do hình chóp S.ABC đều nên đường thẳng SG qua G và vng góc với (ABC) </i>
<i>Phương trình </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>SG y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
: 1
1
ì = +
<i>. Giả sử</i> <i>S</i>(1 ;1 ;1 )+<i>t</i> +<i>t</i> +<i>t</i>
<i>Ta có : VS.ABC=36=</i>1<i>SG</i>.
3 <i> SABC</i> Û =<i>t</i> 8,<i>t</i>= -8<i>. </i>Vậy: <i>S</i>(9;9;9) <i>hoặc</i> <i>S</i>( 7; 7; 7)- - - <i>. </i>
<b>Dạng 5: Xác định điểm trong đa giác </b>
<b>Câu 54.</b> Trong không gian với hệ trục toạ độ O<i>xyz</i>, cho ba điểm A(1;0;0), B(0;2;0), C(0;0;3).
Tìm toạđộ trực tâm của tam giác ABC.
<i>· Lập phương trình mp(ABC); (P) qua A và (P) ^ BC; (Q) qua B và (Q) ^ AC </i>
<i> Giải hệ gồm ba phương trình ba mặt phẳng trên ta được trực tâm H</i> 36 18 12; ;
49 49 49
æ ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>Cõu hi tng t: </i>
<i>a) Vi A(3;0;0), B(0;1;4), C(1;2;2). </i> <i>ĐS: </i>
<b>Câu 55.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho các điểm <i>A</i>( 1;3;5)- , <i>B</i>( 4;3;2)- , <i>C</i>(0;2;1).
Tìm tọa độ tâm đường trịn ngoại tiếp tam giác <i>ABC</i>.
<i>· Ta có: </i> <i>AB BC CA</i>= = =3 2 <i>Þ</i> <i>DABC</i> <i>đều. Do đó tâm I của đường tròn ngoại tiếp </i>
<i>ABC</i>
<i>D</i> <i>cũng là trọng tâm của nó. Kết luận: I</i> 5 8 8; ;
3 3 3
ổ ử
-ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 56.</b> Trong khụng gian với hệ toạđộ O<i>xyz</i>, cho các điểm <i>A</i>(–1; 0; 1), <i>B</i>(1; 2; –1), <i>C</i>(–1; 2; 3).
Tìm tọa độ tâm và bán kính đường trịn ngoại tiếp tam giác <i>ABC</i>.
<i>· Ta có: uuurAB</i>=(2; 2; 2),- <i>uuurAC</i>=(0; 2;2).<i> Suy ra phương trình mặt phẳng trung trực của AB, </i>
<i>AC là: </i> <i>x y z</i>+ - - =1 0,<i>y z</i>+ - =3 0.
<i>VTPT của mp(ABC) là nr</i> =éë<i>uuur uuurAB AC</i>, ùû=(8; 4;4).- <i> Suy ra (ABC): </i>2<i>x y z</i>- + + =1 0<i>. </i>
<i>Giải hệ: </i>
<i>x y z</i> <i>x</i>
<i>y z</i> <i>y</i>
<i>x y z</i> <i>z</i>
1 0 0
3 0 2
2 1 0 1
ì + - - = ì =
ï <sub>+ - =</sub> <sub>ị</sub>ù <sub>=</sub>
ớ ớ
ù <sub>- + + =</sub> ù <sub>=</sub>
ợ ỵ
<i>. Suy ra tâm đường trịn là I</i>(0; 2;1).
<i>Bán kính là R IA</i>= = ( 1 0)- - 2+ -(0 2)2+ -(1 1)2 = 5.
<b>Câu 57.</b> Trong không gian với hệ trục tọa độ<i>Oxyz, </i>cho ba điểm <i>A</i>(2;3;1), <i>B</i>( 1;2;0)- ,<i>C</i>(1;1; 2)- .
Tìm tọa độ trực tâm H và tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.
<i>BH AC</i>
<i>CH AB</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>AB AC AH</i>
. 0
2 29 1
. 0 ; ;
15 15 3
, . 0
ì <sub>=</sub>
ï ì
Û<sub>í</sub> = Û<sub>í</sub> = = =
-ỵ
ïé<sub>ë</sub> ù<sub>û</sub> <sub>=</sub>
ỵ
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur uuur</i> <i> </i> <i>Þ</i> <i>H</i> 15 152 29; ; 13
ổ <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
ố ứ
<i>I x y z</i>( ; ; ) là tâm <i>đường tròn ngoại tiếp DABC ÛAI BI CI I</i>= = , Ỵ(<i>ABC</i>)
<i>AI</i> <i>BI</i>
<i>CI</i> <i>BI</i>
<i>AB AC AI</i>
2 2
2 2
, 0
ì <sub>=</sub>
ï
Û<sub>í</sub> =
ïé<sub>ë</sub> ù<sub>û</sub> <sub>=</sub>
ỵ
<i>uuur uuur uur</i> <i>x</i> 1514; <i>y</i> 3061;<i>z</i> 13 <i>I</i> 14 61 115 30 3; ;
ỡ ổ ử
<sub>ớ</sub> = = = - ị <sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub>
ợ ố ứ
<b>Cõu 58.</b> Trong khụng gian vi h tọa độ<i>Oxyz</i>, cho ba điểm<i>A</i>( 1;0;1), (1;2; 1), ( 1;2;3)- <i>B</i> - <i>C</i> - và
<i>I</i> là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác <i>ABC</i>. Lập phương trình mặt cầu (S) có tâm <i>I</i>và tiếp
xúc với mặt phẳng (<i>Oxz</i>).
<i>· Phương trình </i>(<i>ABC</i>) : 2<i>x y z</i>- + + =1 0<i>. Gọi I x y z</i>( ; ; )<i>. </i>
<i> </i> <i>IA IB IC</i>= = Þ + - - =<i>x y z</i> 1 0,<i>y z</i>+ - =3 0 (1)<i>; </i> <i>I</i>ẻ(<i>ABC</i>)ị2<i>x y z</i>- + + =1 0 (2)
<i>Từ (1) (2)</i>Þ<i>I</i>(0; 2;1)<i>. Bán kính mặt cầu là R d I Oxz</i>= ( ,( )) 2=
<i>Þ (S):x</i>2+ -(<i>y</i> 2)2+ -( 1)<i>z</i> 2=4
<b>Câu 59.</b> Trong khơng gian với hệ tọa độ<i>Oxyz</i>, cho tam giác ABC có <i>A</i>(3;1;0), B nằm trên mặt
phẳng (O<i>xy</i>) và C nằm trên trục O<i>z</i>. Tìm toạđộ các điểm B, C sao cho điểm <i>H</i>(2;1;1) là trực
tâm của tam giác ABC.
<i>· Giả sử</i> <i>B x y</i>( ; ;0) (Ỵ <i>Oxy C</i>), (0;0; )<i>z Oz</i>Ỵ <i>. </i>
<i>H là trực tâm của DABC Û</i>
<i>AH BC</i>
<i>CH</i> <i>AB</i>
<i>AB AC AH đồng phẳng</i>, ,
ì <sub>^</sub>
ï
í ^
ï
ỵ
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur uuur</i> <i>Û</i>
<i>AH BC</i>
<i>CH AB</i>
<i>AB AH AC</i>
. 0
. 0
, . 0
ì <sub>=</sub>
ï
=
í
ïé<sub>ë</sub> ù<sub>û</sub> <sub>=</sub>
ỵ
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur</i>
<i>uuur uuur uuur</i>
<i>Û</i> <i>x zx y</i>
<i>x</i> <i>y yz z</i>
0
2 7 0
3 3 0
ì + =
ï <sub>+ - =</sub>
í
ï - + - =
ỵ
<i>Û</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
3 177<sub>;</sub> 17 177<sub>;</sub> 3 177
4 2 4
3 177<sub>;</sub> 17 177<sub>;</sub> 3 177
4 2 4
é <sub>- -</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub>
= = =
ê
ê
- + -
-ê = = =
êë
<i>Þ</i> <i>B</i> 3 177 17; 177;0 ,<i>C</i> 0;0;3 177
4 2 4
ổ<sub>- -</sub> <sub>+</sub> ử ổ <sub>+</sub> ử
ỗ ữ ỗ ÷
è ø è ø
<i>hoặc B</i> 3 177 17; 177;0 ,<i>C</i> 0;0;3 177
4 2 4
ổ<sub>- +</sub> <sub>-</sub> ử ổ <sub>-</sub> ử
ỗ ữ ỗ ữ
ố ứ ố ứ
<b>Cõu 60.</b> Trong khụng gian O<i>xyz</i>, cho điểm A(3; 2; 3) và hai đường thẳng có phương trình
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>1</sub>: 2 3 3
1 1 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- và
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 1 4 3
1 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- . Chứng minh đường thẳng <i>d1, d2 và </i>
điểm A cùng nằm trong một mặt phẳng. Xác định toạđộ các đỉnh B và C của tam giác ABC
biết <i>d</i>1 chứa đường cao BH và <i>d</i>2 chứa đường trung tuyến CM của tam giác ABC.
<i>· d1 qua M1(2; 3; 3), có VTCP ar</i>=(1;1; 2)- <i>; d2 qua M2(1; 4; 3) có VTCP br</i>=(1; 2;1)
<i> Ta có </i>éë<i>a burr</i>, ûù¹0 , , .<i>r r r uuuuuur</i>éë<i>a b M M</i>ûù <sub>1 2</sub> =0 <i>Þ</i> <i>d d</i><sub>1 2</sub>, <i> cắt nhau. </i>
<i>Phương trình mặt phẳng chứa d d</i><sub>1 2</sub>, <i>: x y z</i>+ + –8 0= <i>A mp d d</i>Ỵ ( , )<sub>1 2</sub> <i>. </i>
<i>Giả sử B</i>(2 ;3 ;3 2 ) +<i>t</i> +<i>t</i> - <i>t d</i>ẻ <sub>1</sub> <i>ị trung điểm của AB là M</i> <i>t</i> 5;<i>t</i> 5;3 <i>t</i>
2 2
ổ + + <sub>-</sub> ử
ỗ ữ
<i>M d</i>ẻ <sub>2</sub> <i>Þ</i> <i>t</i>= - Þ1 <i>M</i>(2;2;4)<i>Þ</i> <i>B</i>(1;2;5)<i>. </i>
<i>Giả sử</i> <i>C</i>(1 ;4 2 ;3 )+<i>t</i> - <i>t</i> + Ỵ<i>t</i> <i>d</i><sub>2</sub><i>. uuur rAC a</i>^ <i>Þ t = 0 Þ C(1;4;2) </i>
<b>Câu 61.</b> Trong không gian với hệ toạ độ O<i>xyz</i>, cho cho tam giác<i> ABC</i> có<i> A(3;2;3)</i>, đường cao
CH, đường phân giác trong <i>BM </i> của góc <i>B</i> lần lượt có phương trình là
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>1</sub>: 2 3 3
1 1 2
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- ,
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
<i>d</i><sub>2</sub>: 1 4 3
1 2 1
- <sub>=</sub> - <sub>=</sub>
-- . Tính độ dài các cạnh của tam giác của
tam giác ABC.
<i>· Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A và vng góc với d</i><sub>1</sub> <i>Þ (P): x y</i>+ –2 1 0<i>z</i>+ = <i>. B là giao </i>
<i>điểm của d</i><sub>2</sub><i> với (P) Þ</i> <i>B</i>(1;4;3)<i>. </i>
<i>Gọi (Q) là mặt phẳng đi qua A và vng góc với d</i><sub>2</sub> <i>Þ (Q): x</i>-2<i>y z</i>+ - =2 0<i>. Gọi K là </i>
<i>giao điểm của d</i><sub>2</sub><i> với (Q) Þ</i> (2;2;4)<i>K</i> <i>. Gọi E là điểm đối xứng của A qua K Þ E</i>(1;2;5)<i>. </i>
<i>Phương trình đường thẳng BE là </i>
<i>x</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
1
4
3
ì =
ï
=
-í
ï = +
ỵ
<i>. C là giao điểm của BE và CH Þ</i> <i>C</i>(1;2;5)<i>. </i>
<i>Ta có AB = AC = BC = </i>2 2 <i>Þ Tam giác ABC đều. </i>
<b>Câu 62.</b> Trong khơng gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho hình thang cân ABCD với <i>A</i>
<i>B</i> 1;5;1 , <i>C</i>
<i>· Do ABCD là hình thang cân nên AD = BC = 3. </i>
<i>Gọi </i>D<i> là đường thẳng qua C và song song với AB, (S) là mặt cầu tâm A bán kính R = 3. </i>
<i>Điểm D cần tìm là giao điểm của </i>D<i> và (S). </i>
<i>Đường thẳng </i>D<i> có vectơ chỉ phương uuurAB</i>= -
<i>x</i> <i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i>
2 2
3 6
3 3
ì =
-ï = +
í
ï = +
ỵ
<i> Phương trình mặt cầu </i>( ) : (<i>S</i> <i>x</i>-3)2+ +(<i>y</i> 1)2+ +(<i>z</i> 2)2=9
<i>Toạđộđiểm D thoả Hệ PT: </i>
<i>x</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>y</i> <i>t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
<i>z</i> <i>t</i> <i><sub>t</sub></i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2
2 2 2
2 2
1
3 6
49 82 33 0 33
3 3
49
3 1 2 9
ì =
-é
ï <sub>= +</sub> =
-ï <sub>Þ</sub> <sub>+</sub> <sub>+</sub> <sub>= Û</sub><sub>ê</sub>
í = + <sub>ê</sub> <sub>= </sub>
-ï <sub>ë</sub>
- + + + + =
ïỵ
<i> </i>
<i>· Với t = – 1, thì D(4; – 3; 0) : khơng thoả vì AB = CD = 7 </i>
<i>· Với t</i> 33 <i>D</i> 164; 51 48;
49 49 49 49
ổ ử
= - ị <sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub>
ố ứ<i> (nhận) </i>
<b>Câu 63.</b> Trong không gian với hệ toạ độ<i>Oxyz</i>, cho hình thoi <i>ABCD</i> với <i>A</i>( 1;2;1)- , <i>B</i>(2;3;2).
Tìm tọa độ các đỉnh C, D và viết phương trình mặt phẳng chứa hình thoi đó biết rằng tâm I
của hình thoi thuộc đường thẳng <i>d</i>:<i>x</i> 1 <i>y</i> <i>z</i> 2
1 1 1
+ <sub>=</sub> <sub>=</sub>
-- - và điểm D có hồnh độ âm.
<i> + Với t</i>= - Þ1 <i>I</i>(0;1;1)Þ<i>C</i>(1;0;1), ( 2; 1;0)<i>D</i> - - <i>. </i>
<i> + Với t</i>= - Þ2 <i>I</i>(1;2;0)Þ<i>C</i>(3;2; 1), (0;1; 2)- <i>D</i>
<i>-Do D có hồnh độ âm nên ta chọn được nghiệm C</i>(1;0;1), ( 2; 1;0)<i>D</i>
<i>-+ Gọi (P) là mặt phẳng chứa hình thoi ABCD, giả sử (P) có VTPT nr</i>
<i>Ta có </i> <i>n IA</i>
<i>n IB</i>
( 1;1;0)
(2;2;1)
ỡù ^ =
-ớ
^ =
ùợ
<i>uur</i>
<i>r</i>
<i>uur</i>
<i>r</i> <i>ị cú thể chọn nr</i>=éë<i>IA IBuur uur</i>, ùû=(1;1; 4)
<i>-Suy ra phương trình mặt phẳng </i>( ) :<i>P x y</i>+ – 4<i>z</i>+ =3 0<i>.. </i>
<b>Câu 64.</b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz</i>, cho hình chóp <i>S.ABCD</i> có đáy <i>ABCD</i> là hình
<i>·</i> <i>uuur uuurAB DC</i>= <i>Þ B(1; 2; 0). M là trung điểm SB, N là trung im CD </i>
<i>ịM</i> 1;1; 3
2 2
ổ ử
ỗ ữ
ỗ ÷
è ø<i>, N(–1; 1; 0) Þ AM ^ BN. Vì DONB nằm trong mp(Oxy) nên tâm I của </i>
<i>đường tròn ngoại tiếp DONB thuộc mp(Oxy). </i>
<i>Gọi I x y</i>( ; ;0)<i>. Ta có: </i> <i>IO IN</i>
<i>IO IB</i>
ỡ =
ớ <sub>=</sub>
ợ <i>ị</i> <i>I</i>
1 7<sub>; ;0</sub>
ổ ử
ỗ ữ
ố ø<i>. </i>
<b>Câu 65.</b> Trong không gian với hệ toạ độ <i>Oxyz</i>, cho hình vng <i>MNPQ</i> có <i>M</i>(5;3; 1)- ,
<i>P</i>(2;3; 4)- . Tìm toạ độ đỉnh <i>Q</i> biết rằng đỉnh <i>N</i> nằm trong mặt phẳng
<i>R x y z</i>
( ) : + - - =6 0.
<i>· Gọi I l tõm hỡnh vuụng ị</i> <i>I</i> 7;3; 5
2 2
ổ ử
-ỗ ÷
è ø<i>. Gọi N a b c</i>( ; ; ) ( )Ỵ <i>R</i> <i>. MP</i>= -( 3;0; 3)
<i>-uuur</i>
<i>. </i>
<i>IN</i> <i>a</i> 7;<i>b</i> 3;<i>c</i> 5
2 2
ổ ử
=<sub>ỗ</sub> - - + <sub>ữ</sub>
ố ứ
<i>uur</i>
<i>; MP</i>=3 2 <i>Þ</i> <i>IN</i> 3 2
2
= <i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>N</i> <i>R</i>
<i>IN MP</i>
<i>IN</i>
( )
3 2
2
ỡ ẻ
ùù ^
ớ
ù <sub>=</sub>
ùợ
<i>a b c</i>
<i>a</i> <i>c</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
2 2
2
6 0
7 5
3 3 0
2 2
7 <sub>(</sub> <sub>3)</sub> 5 9
2 2 2
ì + - - =
ï ỉ ử ổ ử
ù- <sub>ỗ</sub> - <sub>ữ</sub>- <sub>ỗ</sub> + <sub>ữ</sub>=
ố ứ ố ứ
ớ
<i></i> <sub>ờ =</sub>ộ =<i><sub>a</sub>a</i> 2,<sub>3,</sub><i><sub>b</sub>b</i><sub>=</sub>=<sub>1,</sub>3,<i><sub>c</sub>c</i><sub>= -</sub>= -<sub>2</sub>1
ë
<i>· Nếu N</i>(2;3 1)- <i> thì Q</i>(5;3; 4).- <i> </i> <i>· Nếu N</i>(3;1; 2)- <i> thì Q</i>(4;5; 3).
<b>-Câu 66.</b> Trong không gian với hệ tọa độ <i>Oxyz,</i> cho hình vuông ABCD, biết <i>B</i>(3;0;8)<i>, </i>
<i>D</i>( 5; 4;0)- - và đỉnh A thuộc mặt phẳng (<i>Oxy</i>). Tìm tọa độđiểm <i>C</i>.
<i>· Ta có trung điểm BD là I(–1;–2; 4), BD = 12 và điểm A thuộc mp(Oxy) nên A(a; b; 0). </i>
<i>ABCD là hình vng Þ</i>
<i>AB</i> <i>AD</i>
<i>AI</i> <i>BD</i>
2 2
2
2 1
2
ỡ <sub>=</sub>
ù
ớ <sub>ổ</sub> <sub>ử</sub>
=
ù ỗ ữ
<i>a</i> <i>b</i> <i>a</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>b</i>
2 2 2 2 2
2 2 2
( 3) 8 ( 5) ( 4)
( 1) ( 2) 4 36
ìï - + + = + + +
Û í
+ + + + =
ïỵ
<i>b</i> <i>a</i>
<i>a</i> 2 <i>a</i> 2
4 2
( 1) (6 2 ) 20
ì =
-Û í <sub>+</sub> <sub>+ -</sub> <sub>=</sub>
ỵ
<i>a</i>
<i>b</i> 12
ì =
ớ =<sub>ợ</sub> <i> hoc </i> <i>a</i>
<i>b</i>
17
5
14
5
ỡ
=
ù
ớ <sub></sub>
-ù =
ợ
<i>ị A(1; 2; 0) hoc A</i> 17 14; ;0
5 5
ổ - ử
ỗ ÷
<i>· Với A(1; 2; 0) Þ C(–3;–6; 8) </i> <i>· Với A</i> 17 14; ;0
5 5
ổ - ử
ỗ ữ
ố ứ <i>ị</i> <i>C</i>
27 6<sub>;</sub> <sub>;8</sub>
5 5
ổ- - ử
ỗ ữ
ố ứ<i>. </i>
<b>Cõu 67.</b> Trong khụng gian với hệ tọa độ<i>Oxyz,</i> cho hình vng ABCD, biết <i>A</i>(1;2;0), (2;3; 4)<i>C</i> - .
và đỉnh B nằm trên mặt phẳng (Q): <i>x</i>+2<i>y z</i>+ - =3 0. Tìm toạđộ của đỉnh D, biết toạđộ của
B là những số nguyên.
<i>·</i> <i>AC</i>=3 2 <i>Þ</i> <i>AB</i>=3<i>. Gọi B x y z</i>( ; ; )<i>. </i>
<i>Ta có: </i>
<i>B Q</i>
<i>AB CB</i>
<i>AB</i>
( )
3
ì Ỵ
ï
=
í
ï =
ỵ
<i>Û</i>
<i>x</i> <i>y z</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i>
2 2 2 2 2 2
2 2 2
2 3 (1)
( 1) ( 2) ( 2) ( 3) ( 4) (2)
( 1) ( 2) 9 (3)
ì + + =
ï - + - + = - + - + +
í
ï - + - + =
ợ
<i></i> <i>x</i>= -1; <i>y</i>=1; <i>z</i>=2 <i>ị</i> <i>B</i>( 1;1;2)- <i>. Vậy D</i>(4;4; 6)- <i>. </i>