Câu hỏi trắc nghiệm môn toán 12 bài toán thực tế tọa độ TRONG KHÔNG GIAN file word có lời giải chi tiết image marked

BÀI TOÁN VẬN DỤNG
VỀ TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN Oxyz

 Dạng 132. Bài toán vận dụng viết phương trình mặt
phẳng

Câu 01. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho hình lập phương ABCD.A’B’C’D’ ,
biết A ( 0; 0; 0 ) , B ( 1; 0; 0 ) , D ( 0; 1; 0 ) và A ’ ( 0; 0; 1) . Phương trình nào dưới đây là phương
trình mặt phẳng ( P ) chứa đường thẳng CD’ và tạo với mặt phẳng ( B B’D ’D ) một góc
lớn nhất?
A. x − y + z = 0 .

B. x − y + z − 2 = 0 .

C. x + 2y + z − 3 = 0 .

D. x + 3y + z − 4 = 0 .
Lời giải tham khảo
Ta có: B ( 1; 0; 0 ) , B’ ( 1; 0; 1) , C ( 1; 1; 0 ) , D’ ( 0; 1; 1) .
Do đó ( BB’D ’D ) có phương trình: x + y − 1 = 0

( P ) tạo với ( BB’D’D ) một góc lớn nhất
 ( P ) vuông góc với ( BB’D’D ) .

Vậy ( P ) chứa CD’ và vuông góc với ( BB’D ’D )

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

1

nên phương trình ( P ) là: x − y + z = 0.

Câu 02. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng  :

x−1 y z −2
và
= =
2
1
2

điểm M ( 2; 5; 3 ) . Phương trình nào dưới đây là phương trình mặt phẳng ( P ) chứa 
sao cho khoảng cách từ M đến mp ( P ) lớn nhất?
A. x − 4y − z + 1 = 0 .

B. x + 4y + z − 3 = 0 .

C. x − 4y + z − 3 = 0 .

D. x + 4y − z + 1 = 0 .
Lời giải tham khảo

Ta có khoảng cách từ M đến mặt phẳng bất kỳ chứa  không vượt quá khoảng cách từ M
đến đường thẳng  và khoảng cách đó sẽ đạt giá trị lớn nhất khi mặt phẳng này chứa  và
nhận MH làm vectơ pháp tuyến trong đó H là hình chiếu của M lên .
Ta có H ( 3; 1; 4 ) và MH (1; −4; 1) .

Câu 03. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho hai điểm A ( 1; 2; −1) , B ( 0; 4; 0 ) và
mặt phẳng ( P ) : 2 x − y − 2 z + 2017 = 0 . Phương trình nào dưới đây là phương trình mặt
phẳng ( Q ) đi qua hai điểm A, B và tạo với mặt phẳng ( P ) một góc nhỏ nhất?

A. ( Q ) : x + y − z + 4 = 0 .

B. ( Q ) : x + y − z − 4 = 0 .

C. ( Q ) : 2x + y − 3z − 4 = 0 .

D. ( Q ) : 2x − y − z − 4 = 0 .
Lời giải tham khảo

Nhận xét: 00  ( ( P),(Q) )  900 , nên góc ( ( P ),(Q) ) nhỏ nhất khi cos ( ( P),(Q) ) lớn nhất.

(Q ) : ax + b( y − 4) + cz = 0; A  (Q)  a = 2b + c
Ta có cos ( ( P),(Q) ) =

2 a − b − 2c
3 a2 + b2 + c 2

=

b
a2 + b2 + c 2

Nếu b = 0  cos ( ( P),(Q) ) = 0  (( P),(Q) ) = 90 0

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

2


Nếu b  0  cos (( P),(Q) ) =

1

1

=

2

c
c
2  + 4  + 5
b
b

2



1

c

2  + 1 + 3
b


.

3

Dấu bằng xảy ra khi b = −c; a = − c , nên phương trình mp ( Q ) là: x + y − z − 4 = 0 .

Câu 04. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng  :

( P ) : 2 x − y + 2z − 1 = 0 . Phương trình nào
phẳng ( Q ) chứa  và tạo với ( P ) một góc nhỏ nhất?
mặt phẳng

x −1 y z +1
và
= =
2
1
−1

dưới đây là phương trình mặt

A. 2x − y + 2z − 1 = 0 .

B. 10x − 7 y + 13z + 3 = 0 .

C. 2x + y − z = 0 .

D. −x + 6y + 4z + 5 = 0 .
Lời giải tham khảo

Gọi A là giao điểm của d và ( P ) , m là giao tuyến của ( P ) và ( Q ) . Lấy điểm I trên d .

· là góc giữa ( P )

Gọi H là hình chiếu của I trên ( P ) , dựng HE vuông góc với m , suy ra φ = IEH
và ( Q )

• tan  =

IH
IH
. Dấu " = " xảy ra khi E  A.

HE HA

Khi đó đường thẳng m vuông góc với d , chọn um = dd ; nP 



nQ = ud ; um  .


Câu

05.

(S ) : ( x − 1)

Trong
2

không

gian

với

hệ

tọa

+ ( y − 2)2 + ( z − 3)2 = 9 và đường thẳng

độ

:

Oxyz ,

cho

mặt

cầu

x−6 y−2 z−2
=
=
. Phương
−3
2
2

trình nào dưới đây là phương trình mặt phẳng ( P ) đi qua M ( 4; 3; 4 ) , song song với

đường thẳng ∆ và tiếp xúc với mặt cầu ( S ) ?
A. 2x + y + 2z − 19 = 0 .

B. x − 2y + 2z − 1 = 0 .

C. 2x + 2y + z − 18 = 0 .

D. 2x + y − 2z − 10 = 0 .
Lời giải tham khảo

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

3


Gọi n = ( a; b; c ) là vecto pháp tuyến của ( P )
Ta có −3a + 2b + 2c = 0
Điều kiện tiếp xúc ta có 3a + b + c = 3 a2 + b2 + c 2
Từ đó suy ra 2b = c , b = 2c
Suy ra hai mặt phẳng ở A và C .
C loại vì chứa  .

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

4


 Dạng 133. Bài toán vận dụng tổng hợp về tọa độ
không gian Oxyz

Câu 06. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho bốn điểm A ( 1; 2; 0 ) , B ( 2; 1; 1) ,
C ( 3; 1; 0 ) và D ( 5; −1; 2 ) . Hỏi có bao nhiêu mặt phẳng đi qua hai điểm A và B và cách

đều C và D .
A. 1 .

B. 2 .

C. 4 .

D. Vô số mặt phẳng.

Lời giải tham khảo
Kiểm tra ta được AB song song với CD nên có vô số mặt phẳng mặt phẳng đi qua hai điểm
A và B và cách đều C và D .

Câu 07. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , Cho các điểm A ( 1; 0; 0 ) , B ( 0; 1; 0 ) ,
C ( 0; 0; 1) , D ( 0; 0; 0 ) . Hỏi có bao nhiêu điểm cách đều 4 mặt phẳng ( ABC ) , ( BCD ) ,

(CDA ) , ( DAB ) ?
A. 8 .

B. 5 .

C. 1 .

D. 4 .

Lời giải tham khảo
Gọi I ( x; y ; z ) cách đều 4 mặt ta có x + y + z =

x+ y + z −1
3

, phương trình có 8 nghiệm.

Câu 08. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho bốn điểm A ( 1; –2; 0 ) , B ( 0; –1; 1) ,
C ( 2; 1; –1) và D ( 3; 1; 4 ) . Hỏi có tất cả bao nhiêu mặt phẳng chia tứ diện ABCD thành
2 phần có thể tích bằng nhau ?

A. 4 mặt phẳng.

B. 6 mặt phẳng.

C. 8 mặt phẳng.

D. Có vô số mặt phẳng.
Lời giải tham khảo

MN AN AP 1
.
.
= thì mp ( MNP )
AB AC CB 2
chia khối tứ diện ABCD thành hai phần có thể tích bằng nhau có vô số mặt phẳng thỏa mãn
Trên các cạnh AB, AC , AD lấy lần lượt M , N , P sao cho

yêu cầu.

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

5


Câu 09. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho bốn điểm A ( 1; –2; 0 ) , B ( 0; –1; 1) ,
C ( 2; 1; –1) và D ( 3; 1; 4 ) . Hỏi có tất cả bao nhiêu mặt phẳng cách đều bốn điểm đó ?

A. 1 mặt phẳng.

B. 4 mặt phẳng.

C. 7 mặt phẳng.

D. Có vô số mặt phẳng.
Lời giải tham khảo

Ta có: AB = ( −1; 1; 1) ; AC = (1; 3; −1) ; AD = ( 2; 3; 4 ) .
Khi đó:  AB; AC  .AD = −24  0 do vậy A, B, C , D không đồng phẳng


Do đó có 7 mặt phẳng cách đều 4 điểm đã cho bao gồm.
+) Mặt phẳng qua trung điểm của AD và song song với mặt phẳng ( ABC )
+) Mặt phẳng qua trung điểm của AB và song song với mặt phẳng ( ACD )
+) Mặt phẳng đi qua trung điểm của AC và song song với mặt phẳng ( ABD )
+) Mặt phẳng đi qua trung điểm của AB và song song với mặt phẳng ( BCD )
+) Mặt phẳng qua trung điểm của AB và CD đồng thời song song với BC và AD
+) Mặt phẳng qua trung điểm của AD và BC đồng thời song song với AB và CD
+) Mặt phẳng qua trung điểm của AC và BD đồng thời song song với BC và AD
Câu 10. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho điểm M ( 1; 2; 3 ) và mặt phẳng ( P )
qua M cắt Ox , Oy , Oz tại A ( a; 0; 0 ) , B ( 0; b; 0 ) , B ( 0; 0; c ) (với a, b, c  0 ). Với giá trị

nào của a, b, c thì thể tích khối tứ diện OABC ( O là gốc tọa độ) nhỏ nhất?
A. a = 9, b = 6, c = 3.

B. a = 6, b = 3, c = 9.

C. a = 3, b = 6, c = 9.

D. a = 6, b = 9, c = 3.
Lời giải tham khảo

Phương trình mặt phẳng là ( P ) :

x y z
+ + = 1.
a b c

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

6


Vì đó mặt ( P ) đi qua M ( 1; 2; 3 ) nên ta có:
Nên thể tích khối tứ diện OABC là : V =

Ta có: 1 =

1 2 3
+ + = 1 ( 1)
a b c

1
a.b.c
6

( 2)

1 2 3
6
a.b.c
+ +  33

 27 . Vậy thể tích lớn nhất là: V = 27 .
a b c
a.b.c
6

Vậy a = 3; b = 6; c = 9 . Phương trình là: ( P ) :

x y z
+ + = 1  6 x + 3 y + 2 z − 18 = 0.
3 6 9

Câu 11. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho mặt phẳng ( P ) : 3x − 3 y + 4 z + 16 = 0 ,
đường thẳng d :

x−1 y + 3 z − 5
và điểm M ( 2 ; 3 ; 1) . Gọi A là điểm thuộc đường
=
=
1

2
−1

thẳng d, B là hình chiểu của A trên mặt phẳng ( P ) . Tìm tọa độ điểm A biết tam giác

MAB cân tại M .
A. A ( 3 ; 1; 3 ) .

C. A ( 2 ; −1 ; 4 ) .

B. A ( 1 ; −3 ; 5 ) .

D. A ( 0; −5; 6 ) .

Lời giải tham khảo
Gọi H là trung điểm AB và A’ là điểm đối xứng của A qua M .

 MH / / A ' B
Khi đó: 
 A ' B ⊥ AB  A '  ( P ) .
 MH ⊥ AB
Vì M là trung điểm AA’ nên A ( −t + 3; −2t + 9; t − 3 ) . Mà A’  ( P )  t = 2  A ( 3; 1; 3 ) .
Câu

12.

Trong

không

gian

với

hệ

tọa

độ

Oxyz ,

cho

mặt

cầu

(S) : ( x − 1) + ( y + 1) + ( z − 1) = 1 và mặt phẳng ( P ) : x + y + z + 5 = 0 . Điểm M thuộc
mặt phẳng ( P ) sao cho qua M kẻ tiếp tiếp tuyến đến mặt cầu ( S ) tiếp xúc với mặt cầu
(S ) tại N thỏa mãn MN nhỏ nhất. Mệnh đề nào dưới đây là đúng?
2

2

2

A. M ( −1; −3; −1) .
B. M ( 1; 3; 1) .
C. Không tồn tại điểm M .

D. Điểm M thuộc một đường tròn có tâm ( −1; −2; −3 ) , bán kính bằng 1 thuộc ( P ) .

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

7


Lời giải tham khảo
Tâm của ( S ) là I ( 1; −1; 1) và bán kính của ( S ) là R = 1.
Ta có: MN 2 = IM2 – R2  IH 2 – R2
Trong đó H là hình chiếu của I trên ( P )
Vậy: MN nhỏ nhất  M là hình chiếu của I trên ( P ) . Vậy M ( −1; −3; −1)

Câu 13. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng d :

x−4 y−5 z
=
=
1
2
3

mặt phẳng ( ) chứa đường thẳng d sao cho khoảng cách từ O đến ( ) đạt giá trị lớn
nhất. Tìm tọa độ giao điểm M của ( ) và trục Ox .
A. M ( 3; 0; 0 ) .

B. M ( 6; 0; 0 ) .

9


C. M  ; 0; 0  .
2


D. M ( 9; 0; 0 ) .

Lời giải tham khảo
Gọi ( ) là mặt phẳng thỏa mãn yêu cầu bài toán: ( )
Tọa độ hình chiếu của O trên đường thẳng là M . Ta có tọa độ M là: M ( 3; 3; −3 )

(

)

Gọi H là hình chiếu của M trên mặt phẳng cần lập ta có: d O , ( ) = OH  OM .
Vậy khoảng các lớn nhất băng OM  ( ) : x + y − z − 9 = 0
Vậy tọa độ giao điểm của ( ) với Ox là N ( 9; 0; 0 ) .
Câu 14. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho mặt cầu ( S ) và mặt phẳng ( P )
không có điểm chung. Có bao nhiêu điểm thuộc mặt phẳng ( P ) sao cho qua điểm đó
kể tiếp tiếp tuyến đến mặt cầu ( S ) thỏa mãn khoảng cách từ điểm đó đến tiếp điểm đạt
giá trị nhỏ nhất?
A. 1 điểm.

B. 2 điểm.

C. không có điểm nào.

D. có vô số điểm.
Lời giải tham khảo

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

8


Gọi điêm M thuộc mặt phẳng ( P ) . kẻ tiếp tuyến MA ( A là tiếp điểm).

MA2 = MI 2 + R2 (với I là tâm cố định, R không đổi) MA nhỏ nhất khi MI nhỏ nhất, khi M là

hình chiếu của I trên ( P ) ( chú ý mặt cầu ( S ) và mặt phẳng ( P ) không có điểm chung)
Câu 15. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho mặt phẳng ( P ) : x − 2 y + 2 z − 5 = 0 và
hai điểm A ( −3; 0; 1) , B (1; −1; 3 ) . Phương trình nào dưới đây là phương trình đi qua A
và song song với ( P ) , đồng thời khoảng cách từ B đến đường thẳng đó là nhỏ nhất?
A.

x+1 y z−2
.
=
=
31
12
−4

B.

x−1 y + 4 z
=
= .
3
12

11

C.

x y + 3 z −1
.
=
=
21
11
−4

D.

x + 3 y z −1
=
=
.
26
11
−2

Lời giải tham khảo
Đường thẳng d cần viết nằm trong mặt phẳng ( Q ) qua A và song song với ( P ) .
Pt ( Q ) là: x − 2y + 2z + 1 = 0 . Để khoảng cách từ B đến d là nhỏ nhất thì d phải đi qua A và
điểm H là hình chiếu vuông góc của B trên ( Q ) .

 1 11 7 
Ta có H  − ; ;  . Phương trình d là phương trình đường thẳng qua AH .
 9 9 9

Câu 16. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho hai điểm A ( 1; 2; 2 ) ; B ( 5; 4; 4 ) và mặt
phẳng ( P ) : 2 x + y − z + 6 = 0. Gọi M là điểm thay đổi thuộc ( P ) , tính giá trị nhỏ nhất
của MA2 + MB2 .
A. 60 .

B. 50 .

C.

200
.
3

D.

2968
.
25

Lời giải tham khảo
Ta có MA2 + MB2 = 2 MI 2 +

AB2
AB2
 2d 2 ( I ; ( P) ) +
= 60 với I là trung điểm của AB.
2
2

Câu 17. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho bốn điểm A ( 1; 2; 1) , B ( 2; 1; 1) ,

C ( 1; 1; 2 ) . Tập hợp tất cả các điểm M trên mặt phẳng ( ) : 3 x + 6 y − 6 z − 1 = 0 sao cho

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

9


MA.MB + .MB.MC + .MC.MA = 0 là hình nào trong các hình sau?

A. một đường tròn. B. một mặt cầu.

C. một điểm.

D. một mặt phẳng.

Lời giải tham khảo
Gọi G là trọng tâm tam giác ABC ta có

MA.MB + .MB.MC + .MC.MA = 0  3MG2 + GA.GB + .GB.GC + .GC.GA = 0  MG =
Vì d (G ,( ) ) =

1
3

1
nên M là hình chiếu của G trên ( ) : 3 x + 6 y − 6 z − 1 = 0 .
3

Câu 18. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho hai điểm A ( 1; 2; −2 ) , B ( 3; 4; 4 ) và
mặt phẳng

(P) :

2 x + y – z + 6 = 0. Tìm tọa độ điểm M nằm trên

(P)

sao cho

MA2 + MB2 nhỏ nhất.
B. M ( −3; 1; 1) .

A. M ( −2; 1; 1) .

C. M ( −2; 1; 3 ) .

D. M ( 3; −1; 1) .

Lời giải tham khảo

(

)

Áp dung công thức 2 MA2 + MB2 = 4 MI 2 + AB2 với I là trung điểm của đoạn AB .
Vậy để MA2 + MB2 đạt giá trị nhỏ nhất khi MI nhỏ nhất. Hay M là hình chiếu vuông góc
của I trên ( P ) .

I ( 2; 3; 1) , ta tìm được M ( −2; 1; 3 ) .

Câu 19. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho hai điểm A ( 1; 2; −1) , B ( 0; 4; 0 ) và
mặt phẳng ( P ) : 2 x − y − 2 z + 2015 = 0 . Gọi  là góc nhỏ nhất giữa mặt phẳng ( Q ) đi
qua hai điểm A, B và tạo với mặt phẳng ( P ) . Tính giá trị của cos  .
A. cos  =

1
.
9

B. cos  =

1
.
6

C. cos  =

2
.
3

D. cos  =

1
3

.

Lời giải tham khảo
Mặt phẳng ( Q ) đi qua điểm B nên có phương trình dạng

ax + b ( y − 4 ) + cz = 0 (Q )

(a

2

+ b2 + c 2  0

)

Mà điểm A cũng thuộc ( Q ) nên a.1 + b ( 2 − 4 ) + c ( −1) = 0  a = 2b + c ( 1) .

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

10


Một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng ( P ) : nP = ( 2; −1; −2 )
Một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng (Q ) : nQ = ( a; b; c )
Gọi  là góc tạo bởi hai mặt phẳng ( P ) , ( Q ) . Khi đó ta có

cos =

nP .nQ

=

nP . nQ

2 a − b − 2c
3. a2 + b2 + c 2

( 2)

Thế a = 2b + c ( 1) vào ( 2 ) ta được

cos =

3b
3. 5b2 + 4bc + 2c 2

=

b
5b2 + 4bc + 2c 2

+) Nếu b = 0  cos =0   =900 .
+) Nếu b  0  cos =

1
2

c
c
2  + 4  + 5
b
b

=

1
2

c
c
2  + 4  + 5
b
b

=

1
2

c

2  + 1 + 3
b




1
3

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

11

ĐÁP ÁN TOÁN THỰC TẾ: TỌA ĐỘ KHÔNG GIAN

01A

02C

03B

04B

05A

06D

07A

08D

09C

11A

12A

13D

14A

15D

16A

17C

18C

19D

10C

– Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất

12