Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
PH
NG TRÌNH
Hình h c t a đ Oxyz
NG TH NG
ÁP ÁN BÀI T P T LUY N
Giáo viên: NGUY N BÁ TU N
Các bài t p trong tài li u này đ
c biên so n kèm theo bài gi ng Ph
ng trình đ
ng th ng thu c khóa h c Luy n thi
THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n – Phan Huy Kh i – Tr n Ph
s d ng hi u qu , B n c n h c tr
ng) t i website Hocmai.vn.
c Bài gi ng sau đó làm đ y đ các bài t p trong tài li u này.
Bài 1: Cho ABC, bi t A = (1, 2, 5) và ph
ng trình hai trung tuy n là:
x 3 y 6 z 1
x 4 y 2 z 2
và
.
2
4
2
1
1
1
a. Vi t ph
b. Vi t ph
ng trình chính t c các c nh c a tam giác.
ng trình chính t c c a đ
ng phân giác trong c a góc A.
Gi i
a. D th y A không thu c hai trung tuy n trên, ta gi s :
( BN ) :
x 3 y 6 z 1
x 4 y 2 z 2
và (CP ) :
2
4
2
1
1
1
• Chuy n ph
ng trình (BN) và (CP) v d ng tham s , ta đ
c:
x 2t 3
x u 4
( BN ) : y 2t 6 , t R và (CP ) : y 4u 2, u R .
z t 1
z u 2
Khi đó t a đ B = (-2t + 3,2t + 6,t + 1);C = (u + 4,-4u + 2,u + 2) và tr ng tâm G ( BN) (CP ) có
t a đ G = (3, 6, 1) suy ra: GA (2, 4, 4), GB (2t, 2t, t ); GC (u 1, 4u 4, u 1) .
• Xét ABC ta có:
GA GB GC 0 (2 2t u 1, 4 2t 4u 4, 4 t u 1) 0
t 2
B (7, 2, 1)
u 3 C (1,14, 1)
V y ph
ng trình chính t c các c nh c a ABC đ
c xác đ nh nh sau:
x 1 y 2 z 5
qua A (1, 2,5)
( AB) :
( AB) :
1
0
1
vtcp AB (6, 0, 6) / /(1, 0, 1)
T
ng t :
( AC ) :
b. Vi t ph
x 1 y 2 z 5
x 7 y 2 z 1
& ( BC )
0
2
2
0
1
1
ng trình chính t c c a đ
G i I là chân đ
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng phân giác trong c a góc A.
ng phân giác trong góc A lên c nh BC, ta có:
ng chung c a h c trị Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 1 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
xB kxC 35 10
x
k
1
10 5
y kyC 10 14 10
IB
AB
10
k I : y B
AC
5
1 k
IC
10 5
zB kzC
1
z
k
1
30
12 10
AI
,
, 6 ch n a
10 5 10 5
Ph
ng trình đ
ng phân giác (AI) đ
5, 2 2, 2 5
c xác đ nh b i:
x 1 y 2
z5
qua A (1, 2,5)
( AI ) :
( AI ) :
vtcp AI 5, 2 2, 2 5
5 2 2
2 5
Bài 2: Trong không gian v i h t a đ Oxyz cho đ
2 x y 2 z 9 0 . Tìm t a đ giao đi m A c a đ
s c ađ
x 1 y 3 z 3
và m t ph ng (P):
1
2
1
ng th ng d và m t ph ng (P). Vi t ph ng trình tham
ng th ng d:
ng th ng n m trong m t ph ng (P), bi t đi qua A và vng góc v i d.
Gi i:
- Ph
x 1 t
ng trình tham s c a d : y 3 2t (t R)
z 3 t
Vì A d A(1 t; 3 2t;3 t )
Ta có A ( P ) 2(1 t ) (3 2t ) 2(3 t ) 9 0 t 1
V y A(0; -4; 1)
M t ph ng (P) có vect pháp tuy n n (2;1; 2)
ng th ng d có vect ch ph
ng u (1; 2;1)
Vì ( P ) và d nên có vect ch ph
Ph
ng u n; u (5;0;5) / /(1;0;1)
x t
ng trình tham s c a : y 1
z 4 t
Bài 3: Trong không gian v i h t a đ Oxyz cho hai đ
ng th ng
x 1 2t
x y 1 z 2
d1 :
và d 2 : y 1 2t
2
1
1
z 3
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng chung c a h c trò Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 2 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
a. Ch ng minh r ng d1 và d2 chéo nhau.
b. Vi t ph
ng trình đ
ng th ng d vng góc v i m t ph ng (P): 7 x y 4 z 0 và c t hai đ
ng th ng
d1, d2.
Gi i:
a. Ch ng minh d1; d2 chéo nhau:
ng u1 (2; 1;1) ,
+) d1 qua M(0; 1; -2) có vect ch ph
d2 qua N(-1; 1; 3), có vect ch ph
ng u2 (2;1;0)
+) u1 , u2 (1;2;4) và MN (1;0;5)
+) u1 , u2 .MN (1;2;4).(1;0;5) 21 0 d1 và d2 chéo nhau.
b. Vi t ph
ng trình đ
ng th ng d
Gi i s d c t d1 và d2 l n l
t t i A, B. Vì A d1 , B d2 , nên AB (2t 2s 1; t s; s 5)
(P) có vect pháp tuy n n (7;1; 4)
AB ( P ) AB cùng ph
ng v i n
5t 9s 1 0
s 1
2t 2s 1 t s s 5
4
7
1
4t 3s 5 0
t 2
A(2;0; 1); B(5; 1;3)
Ph
ng trình đ
Bài 4: Cho đ
ng th ng d là:
x 2 y z 1
7
1
4
ng th ng (d) và m t ph ng (P) có ph
(d ) :
ng trình:
x 2 y 1 z 1
(P ) : 2x y z 8 0
2
3
3
a. Tìm giao đi m A c a (d) và (P).
b. Vi t ph
ng trình đ
ng th ng ( ) là hình chi u vng góc c a (d) lên mp(P)
Gi i:
a. Tìm t a đ giao đi m A c a (d) và (P).
Chuy n ph
ng trình (d) v d ng tham s , ta đ
c:
x 2t 2
(d ) : y 3t 1 (t R)
z 5t 1
Thay x; y; z theo t vào ph
Hocmai.vn – Ngơi tr
ng trình c a mp(P), ta đ
ng chung c a h c trò Vi t
c:
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 3 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
2(2t 2) (3t 1) (5t 1) 8 0 t
Thay t
1
vào ph
3
1
3
ng trình tham s c a (d), ta đ
b. G i a , n theo th t là m t vect ch ph
Hình h c t a đ Oxyz
8 8
c A ;0; .
3 3
ng c a (d) và vect pháp tuy n c a mp(P), ta có:
a (2;3;5), n (2;1;1) a , n khơng cùng ph
ng.
V y (d) khơng vng góc v i mp(P)
L y A(2,-1,1) d
- G i (d’) là đ
ng th ng đi qua A và vng góc v i mp(P):
Suy ra d’ có vect ch ph
ng là vect pháp tuy n c a m t ph ng (P)
x 2 2t
ng trình: y 1 t
z 1 t
(d’) có ph
G i t a đ B là giao đi m c a (d’) và mp(P)
Ta có: 2(2 2t ) (1 t ) 1 t 8 0 t
2
3
10 1 5
V y B ; ;
3 3 3
Ph
ng trình hình chi u vng góc ( ) c a d lên m t ph ng (P) là đ
ng th ng đi qua 2 đi m A, B
2 1 3
AB ; ; / /(2; 1; 6)
3 3 3
V y ph
8 2
x 3 3 t
ng trình ( ) là: y t
8
z 6t
3
Bài 5: Trong không gian h t a đ Oxyz , cho đ
:
Vi t ph
ng th ng:
x 2 y 2 z
và m t ph ng (P): x 2 y 3z 4 0 .
1
1
1
ng trình đ
ng th ng d n m trong mp(P) sao cho d c t và vng góc v i đ
ng th ng
Gi i:
T a đ giao đi m I c a v i mp(P) th a mãn h :
Hocmai.vn – Ngơi tr
ng chung c a h c trị Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 4 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
x 2 y 2 z
1 I (3;1;1)
1
1
x 2 y 3z 4 0
Vect pháp tuy n c a (P), n (1; 2; 3) ; vect ch ph
ng v n, u (1; 2; 1)
ng th ng d c n tìm qua I và có vect ch ph
Ph
ng c a : u (1;1; 1)
x 3 t
ng trình d: y 1 2t
z 1 t
Bài 6. Trong không gian Oxyz cho đi m A1;1; 2 , đ
( P ) : x y z 1 0 . Vi t ph
ng trình đ
ng th ng d :
x 1 y 1 z 2
và m t ph ng
2
1
3
ng th ng qua A c t d và song song v i ( P )
Gi i
Gi s c t (d) t i M (1 2t;1 t;2 3t )
AM (2 2t; t;4 3t )
Do AM / /( P ) nên AM n v i n là vecto pháp tuy n c a (P)
(2 2t ) t (4 3t ) 0 t 3
M (7; 2; 7)
Ph
ng trình là :
x 1 y 1 z 2
8
3
5
Bài 7. Trong không gian cho hai đ
d1 :
ng th ng:
x y2 z 4
x 8 y 6 z 10
; M d1 , N (d2 ) sao cho MN / /Ox
; d2 :
1
2
2
1
1
1
Vi t ph
ng trình đ
ng th ng n i M , N
Gi i
Ph
ng trình (d1 ),(d2 ) d
xt
t là : d1 : y 2 t
z 4 2t
i d ng tham s l n l
x 8 2s
d2 : y 6 s
z 10 s
Gi s M (t , 2 t , 4 2t ); N(8 2s,6 s,10 s)
MN (8 2s t;4 s t;14 s 2t )
4 s t 0
s 22
M 18; 16;32
Do MN / /Ox nên:
14 s 2t 0
t 18
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng chung c a h c trò Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 5 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
x 18 t
ng trình MN là: y 16
z 32
=>ph
Bài 8. Trong không gian cho đi m I 1; 2;3 , m t ph ng ( P ) : x y z 0 và đ
(d ) :
Vi t ph
ng th ng
x 1 y 1 z 2
2
1
3
ng trình đ
ng th ng đi qua I , song song v i ( P ) và vng góc v i (d ) .
Gi i
(P) có veto pháp tuy n : n (1, 1, 1)
(d) có vecto ch ph
ng là: u1 (2,1,3)
G i u2 là vecto ch ph
ng c a
u n
Theo gi thi t ta có: 2
Ch n u2 [n,u1 ] (2; 5;3)
u2 u1
V y ph
ng trình là :
x 1 y 2 z 3
3
2
5
Bài 9. Trong không gian cho đ
Vi t ph
x 1 t
ng th ng (d ) : y 1 t , t R và m t ph ng P : x 2 y 2 z 4 0
z 1 2t
ng th ng (d ') đ i x ng v i (d ) qua m t ph ng P .
ng trình đ
Gi i
Cách làm: l y 2 đi m A, B thu c (d) tìm 2 đi m A’, B’ là đ i x ng c a A, B qua m t ph ng (P)
=>Ph
(d ') :
ng trình đ
x 2 y 2 z 1
19
11
2
Bài 10: Cho hai đ
Vi t ph
ng th ng (d ') đ i x ng v i (d ) qua m t ph ng P là:
ng trình đ
ng th ng có ph
x 2
z3
y 1
ng trình: d1 :
3
2
x 3 t
d 2 : y 7 2t
z 1 t
ng th ng c t d1 và d2 đ ng th i đi qua đi m M(3;10;1).
Gi i
G i đ ng th ng c n tìm là d và đ ng th ng d c t hai đ
A(2+3a;-1+a;-3+2a) và B(3+b;7-2b;1-b).
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng chung c a h c trò Vi t
ng th ng d1 và d2 l n l
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
t t i đi m
- Trang | 6 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Do đ
Hình h c t a đ Oxyz
ng th ng d đi qua M(3;10;1)=> MA kMB
MA 3a 1; a 11; 4 2a , MB b; 2b 3; b
3a 1 kb
3a kb 1
a 1
a 11 2kb 3k a 3k 2kb 11 k 2
4 2a kb
2a kb 4
b 1
=> MA 2; 10; 2
Ph
ng trình đ
x 3 2t
ng th ng AB là: y 10 10t
z 1 2t
Bài 11: Trong không gian cho đi m A(-4;-2;4) và đ
x = -3 + 2t; y = 1 - t; z = -1 + 4t; t R. Vi t ph
ng th ng (d) có ph
ng trình đ
ng trình:
ng th ng () đi qua A; c t và vng góc v i (d).
Gi i
ng ud (2; 1; 4)
d B B(3 2t;1 t; 1 4t ) , Vt ch ph
ABu
. d 0 t 1
x 1 3t
=> B(-1;0;3)=> Ptđth ng AB : y 2t
z 3 t
Bài 12: Trong không gian h t a đ Oxyz, cho ba m t ph ng (P): 2x – y + z + 1 = 0, (Q): x – y + 2z + 3 =
z
x 2
y 1
0, (R): x + 2y – 3z + 1 = 0 và đ ng th ng 1 :
=
= . G i 2 là giao tuy n c a (P) và (Q).
3
2
1
Vi t ph ng trình đ ng th ng (d) vng góc v i (R) và c t c hai đ ng th ng 1 , 2 .
Gi i
* 1 có ph
x 2 2t
ng trình tham s y 1 t
z 3t
x 2 s
2 : y 5 3s
z s
*Gi s d 1 A; d 2 B
A(2 2t; 1 t;3t )
B(2+s;5+3s;s)
* AB (s 2t;3s t 6; s 3t ) , mf(R) có vtpt n (1; 2; 3)
* d ( R) AB & n cùng ph
ng
s 2t 3s t 6 s 3t
23
t
3
1
2
24
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng chung c a h c trò Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 7 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
1 1 23
+ d đi qua A( ; ; ) và có vtcp n (1; 2; 3)
12 12 8
=> d có ph
ng trình
Bài 13: Vi t ph
23
1
1
z
y
8
12
12
1
2
3
x
ng trình đ
ng vng góc chung c a hai đ
x y 1 z 2
;
d1 :
2
1
1
ng th ng sau:
x 1 2t
d2 : y 1 t
z 3
Gi i
G i M d1 M 2t;1 t; 2 t , N d 2 N 1 2t ';1 t ';3
MN 2t 2t ' 1; t t '; t 5
2 2t 2t ' 1 t t ' t 5 0
MN.u1 0
MN.u1 0
2 2t 2t ' 1 t t ' 0
6t 3t ' 3 0
t t ' 1
3t 5t ' 2 0
M 2;0; 1 , N 1; 2;3 , MN 1; 2; 4
PT MN :
x 2 y z 1
2
4
1
Bài 14. Trong không gian v i h to đ Oxyz, vi t ph
ng trình hình chi u vng góc c a đ
ng th ng
x 2z 0
trên m t ph ng P : x 2y z 5 0 .
d :
3x 2 y z 3 0
Gi i
x 4t
3
PTTS c a d: y 7t . M t ph ng (P) có VTPT n (1; 2;1) .
2
2
z
t
11
3
3
G i A d (P) A 4; ;2 . Ta có B 0; ;0 d , B 0; ;0 (P) .
2
2
2
G i H ( x; y; z) là hình chi u vng góc c a B trên (P). Ta tìm đ
4 7 4
c H ; ; .
3 6 3
G i là hình chi u vng góc c a d trên (P) đi qua A và H
có VTCP u 3HA (16;13;10) Ph
Hocmai.vn – Ngôi tr
ng chung c a h c trò Vi t
x 4 16t
11
ng trình c a : y 13t .
2
10t
2
z
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 8 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
x 1 y 2 z 2
và m t ph ng (P):
3
2
2
ng th ng song song v i m t ph ng (P), đi qua M(2; 2; 4) và
ng th ng d :
Bài 15. Trong không gian v i h to đ Oxyz, cho đ
x + 3y + 2z + 2 = 0. L p ph
c t đ ng th ng (d).
ng trình đ
Hình h c t a đ Oxyz
Gi i
x 1 3t
ng th ng (d) có PTTS: y 2 2t . M t ph ng (P) có VTPT n (1; 3; 2)
z 2 2t
Gi s N(1 + 3t ; 2 2t ; 2 + 2t) d MN (3t 3; 2t;2t 2)
MN // (P) thì MN .n 0 t 7 N(20; 12; 16)
Ph
ng trình đ
ng th ng :
Bài 16: Cho hai đ
x 2 y2 z4
7
9
6
ng th ng chéo nhau (d1) và (d2) có d ng:
x 1
x 3u
d1 : y 4 2t và d 2 : y 3 2u
z 3 t
z 2
a. Tính kho ng cách gi a d1 và d2.
b. Vi t ph
ng trình đ
ng vng góc chung c a d1 và d2.
Gi i
G i a1 ; a 2 theo th t là vect ch ph
ng c a d1 và d2, ta có: a1 (0;2;1); a 2 (3;2;0) .
G i AB là đo n vng góc chung c a d1 và d2 ( A d1; B d2 ). Khi đó, t a đ c a A, B theo th t
th a mãn ph
ng trình tham s c a d1 và d2, t c là:
A(1;2t 4; t 3); B(3u;2u 3; 2) AB (3u 1;2u 2t 7; t 5) .
T đi u ki n:
AB d1
t 1
AB.a1 0
AB d 2
AB.a 2 0 u 1
Ta xác đ nh đ
c t a đ đi m A(1; -2; 4), B(3; 1; -2). Khi đó:
a. Kho ng cách gi a d1 và d2 chính là đ dài đo n AB, đ
c cho b i:
d (d1 , d2 ) AB (1 3)2 (2 1)2 (4 2)2 7
b. Ph
ng trình đ
ng vng góc chung c a d1 và d2 chính là ph
Hocmai.vn – Ngơi tr
ng chung c a h c trị Vi t
ng trình AB, cho b i:
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 9 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
x 1 2t
qua A(1; 2; 4)
AB : y 2 3t
AB :
vtcp AB(2;3;6)
z 4 6t
Bài 17: Trong không gian h t a đ Oxyz , cho đi m A(1; 2; 3) và hai đ
x 2
2
x 1
d2 :
1
d1 :
y 2 z3
1
1
y 1 z 1
2
1
a. Tìm t a đ đi m A’ đ i x ng v i đi m A qua đ
b. Vi t ph
ng trình đ
ng th ng:
ng th ng d1.
ng th ng đi qua A, vng góc v i d1 và c t d2.
Gi i:
a. Tìm t a đ đi m A’ đ i x ng v i đi m A qua đ
ng th ng d1.
M t ph ng (P) đi qua A(1; 2; 3) và vuông góc v i đ
ng th ng d1 có ph
ng trình là:
2( x 1) ( y 2) ( z 3) 0 2 x y z 3 0 .
T a đ giao đi m H c a d1 và (P) là nghi m c a h :
x 0
x 2 y 2 z3
1
1 y 1 H (0; 1; 2)
2
2 x y z 3 0
z 2
Vì A’ đ i x ng v i A qua d1 nên H là trung đi m c a AA’ A' (1; 4;1)
b. Vi t ph
ng trình đ
ng th ng .
Vì đi qua A, vng góc v i d1 và c t d2 nên đi qua giao đi m B c a d2 và (P).
T a đ giao đi m B c a d2 và (P) là nghi m c a h :
x 1 y 1 z 1 x 2
2
2 y 1 B(2; 1; 2)
1
z 2
2 x y z 3 0
Vect ch ph
Ph
ng c a là: u AB (1; 3; 5)
x 1 t
ng trình c a là: y 2 3t
z 3 5t
Bài 18: Cho hai đ
:
L p ph
ng th ng và d có ph
ng trình:
x 3 y 1 z 1
x7 y3 z9
, d:
2
3
1
2
7
1
ng trình đ
Hocmai.vn – Ngơi tr
ng th ng d1 đ i x ng v i d qua .
ng chung c a h c trò Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
- Trang | 10 -
Hocmai.vn – Website h c tr c tuy n s 1 t i Vi t Nam
Khóa h c Luy n thi THPT qu c gia PEN-C: Mơn Tốn (Th y Nguy n Bá Tu n)
Hình h c t a đ Oxyz
Gi i:
Chuy n ph
ng trình đ
ng th ng d v d ng tham s :
x t 7
d : y 2t 3
z t 9
L y hai đi m A(7; 3; 9), B(6; 1; 10) d . G i H A, H B theo th t là hình chi u vng góc c a A, B
lên .
• Xác đ nh HA và A1 là đi m đ i x ng v i A qua .
Chuy n ph
Làm t
x 7t 3
ng trình v d ng tham s : : y 2t 1
z 3t 1
ng t bài trên tìm đ
c t a đ chân đ
ng vng góc HA(3; 1; 1)
T đó suy ra t a đ A1 đ i x ng v i A qua
A1(-1; -1; -7)
• Xác đ nh HB và B1 là đi m đ i x ng v i B qua .
T
72 37 40
ng t d dàng tìm ra H B ; ;
31 31 31
42 43 230
B1 ; ;
31
31 31
• Ph
ng trình đ
ng th ng d1 đ
c cho b i:
qua A1 (1; 1; 7)
x 1 y 1 z 7
d1 :
d1 :
13
11
74
vtcp
AB
(
11;74;
13)
1 1
Giáo viên: Nguy n Bá Tu n
Ngu n
Hocmai.vn – Ngơi tr
ng chung c a h c trị Vi t
T ng đài t v n: 1900 58-58-12
:
Hocmai.vn
- Trang | 11 -