NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
BÀI TOÁN TÌM HÌNH CHIẾU CỦA ĐIỂM TRÊN MẶT PHẲNG TỌA ĐỘ
KIẾN THỨC CẦN NHỚ:
Cho điểm M x; y; z :
+ Hình chiếu của điểm M trên Ox là M 1 x; 0;0 .
+ Hình chiều của điểm M trên Oy là M 2 0; y; 0 .
+ Hình chiếu của điểm M trên Oz là M 3 0; 0; z .
+ Hình chiếu của điểm M trên Oxy là M 4 x; y; 0 .
+ Hình chiếu của điểm M trên Oyz là M 5 0; y; z .
+ Hình chiếu của điểm M trên Ozx là M 6 x; 0; z
Tìm hình chiếu của điểm A trên mặt phẳng
+ Viết phương trình đường thẳng d đi qua A và vuông góc với .
+ Hình chiếu H của điểm A là giao điểm của đường thẳng d và .
Tìm hình chiếu d của đường thẳng d trên mặt phẳng .
* Cách 1
- Nếu đường thẳng d song song với thì d //d
+ Lấy điểm M thuộc đường thẳng d và tìm hình chiếu M của điểm M trên .
+ Đường thẳng d đi qua M và song song với đường thẳng d .
- Nếu đường thẳng d cắt tại M
+ Lấy điểm N thuộc đường thẳng d và tìm hình chiếu N của N trên .
+ Đường thẳng d đi qua hai điểm là M và N .
* Cách 2
+ Viết phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng d và vuông góc với .
+ Khi đó đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng và .
Tìm hình chiếu A của A trên đường thẳng d .
* Cách 1:
+ Viết phương trình mặt phẳng P chứa A và vuông góc với d .
+ Hình chiếu A là giao điểm của d và P .
* Cách 2:
Trang 117
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
+ Tìm tọa độ điểm A theo tham số t A d .
+ Lập phương trình AA.ud 0 . Giải phương trình tìm t suy ra tọa độ điểm A .
Tìm điểm M đối xứng với M qua P :
+ Tìm hình chiếu H của M trên P (khi đó H là trung điểm MM ).
+ Áp dụng công thức tính tọa độ trung điểm suy ra tọa độ điểm M .
BÀI TẬP MẪU
(ĐỀ MINH HỌA BDG 2019-2020) Trong không gian Oxyz , hình chiếu vuông góc của điểm
M 2; 2;1 trên mặt phẳng Oxy có tọa độ là
A. 2; 0;1 .
C. 0; 2;1 .
B. 2; 2; 0 .
D. 0; 0;1 .
Phân tích hướng dẫn giải
1. DẠNG TOÁN: Đây là dạng toán xác định hình chiếu của điểm trong không gian trên mặt phẳng tọa
độ.
2. HƯỚNG GIẢI:
B1: Xác định các tọa độ của điểm M .
B2: Viết kết luận.
Từ đó, ta có thể giải bài toán cụ thể như sau:
Lời giải
Chọn B
Hình chiếu vuông góc của điểm M 2; 2;1 trên mặt phẳng Oxy có tọa độ là 2; 2; 0
Bài tập tương tự và phát triển:
Câu 1.1: Hình chiếu vuông góc của điểm A 2;3; 1 trên mặt phẳng Oyz là điểm
A. M 2; 0;0 .
B. N 0; 3;1 .
C. P 0;3; 1 .
D. Q 2;3; 1 .
Lời giải
Chọn C
Hình chiếu vuông góc của điểm A 2;3; 1 trên mặt phẳng Oyz là điểm P 0;3; 1
Câu 1.2: Hình chiếu vuông góc của điểm A 3;1; 1 trên mặt phẳng Oxz là điểm
A. A 3; 0; 1 .
B. A 0;1; 0 .
C. A 3;1;1 .
D. A 0;1; 1 .
Lời giải
Chọn A
Hình chiếu vuông góc của điểm A 3;1; 1 trên mặt phẳng Oxz là điểm A 3; 0; 1 .
Câu 1.3: Hình chiếu vuông góc của điểm A 5; 4;3 trên trục Ox là điểm
A. A 5; 4; 0 .
B. A 5;0; 0 .
C. A 5; 4; 3 .
D. A 5; 4; 3 .
Trang 118
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Lời giải
Chọn B
Hình chiếu vuông góc của điểm A 5; 4;3 trên trục Ox là điểm A 5; 0;0
Câu 1.4: Hình chiếu vuông góc của điểm A 3;5;8 trên trục Oy là điểm
A. A 3; 0;8 .
B. A 3;5; 8 .
C. A 0;5;8 .
D. A 0;5; 0 .
Lời giải
Chọn D
Hình chiếu vuông góc của điểm A 3;5;8 trên trục Oy là điểm A 0;5; 0 .
Câu 1.5: Hình chiếu vuông góc của điểm A 3; 5;7 trên trục Oz là điểm
A. A 3; 5; 0 .
C. A 0;0; 7 .
B. A 5; 5; 7 .
D. A 0;0; 7 .
Lời giải
Chọn C
Hình chiếu vuông góc của điểm A 3; 5;7 trên trục Oz là điểm A 0;0; 7 .
Câu 1.6: Hình chiếu của điểm M 1; 2; 4 trên mặt phẳng : 3 x 2 y z 11 0 có hoành độ bằng
A. 2.
B. 4 .
C. 2 .
Lời giải
D. 1 .
Chọn C
Gọi d là đường thẳng đi qua M và vuông góc với : 3 x 2 y z 11 0 .
Vì d nên ud n 3;2; 1 .
x 1 3t
Suy ra phương trình đường thẳng d là y 2 2t .
z 4 t
Gọi M là hình chiếu của M trên mặt phẳng khi đó M d tọa độ điểm M
x 1 3t
x 1 3t
y 2 2t
y 2 2t
thỏa mãn hệ phương trình
z 4 t
z 4 t
3x 2 y z 11 0 3 1 3t 2 2 2t 4 t 11 0
x 2
y 0
M 2; 0;5 .
z 5
t 1
Câu 1.7: Tìm hình chiếu của điểm M 2;0;1 trên mặt phẳng : x y z 0 .
A. M 1; 1;0 .
B. M 3;1; 2 .
C. M 2;0;1 .
D. M 4; 2;3 .
Lời giải
Chọn A
Gọi d là đường thẳng đi qua M và vuông góc với : x y z 0 .
Trang 119
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Vì d nên ud n 1;1;1 .
x 2 t
Suy ra phương trình đường thẳng d là y t
.
z 1 t
Gọi M là hình chiếu của M trên mặt phẳng khi đó M d tọa độ điểm M
x 2 t
x 2 t
x 1
y t
y t
y 1
thỏa mãn hệ phương trình
M 1; 1; 0 .
z 1 t
z 1 t
z 0
x y z 0
2 t t 1 t 0
t 1
x 1 2t
Câu 1.8: Hình chiếu d của đường thẳng d : y 3 t trên mặt phẳng Oxy có phương trình là
z 1 2t
x 1 2t
A. y 3 t .
z 0
x 1 4t
B. y 2 2t .
z 0
x 1 2t
C. y 3 t .
z 0
Lời giải
x 3 2t
D. y 3 t .
z 0
Chọn C
x 1 2t
Phương trình đường thẳng d là y 3 t .
z 0
x 1 y 2 z
trên mặt phẳng Oyz .
2
1
2
x 0
x 0
C. y 1 t .
D. y 2 t .
z 2t
z 2t
Lời giải
Câu 1.9: Tìm phương trình hình chiếu d của đường thẳng d :
x 0
A. y 2 t .
z 2t
x 0
B. y 3 t .
z 1 2t
Chọn D
x 1 2t
Phương trình tham số của đường thẳng d là y 2 t .
z 2t
x 0
Phương trình đường thẳng d là y 2 t .
z 2t
x 2 t
Câu 1.10: Hình chiếu d của đường thẳng d : y 3 t trên mặt phẳng Oxz là
z 2t
Trang 120
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
x 4 t
A. y 0
.
z 3 2t
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
x 2 t
B. y 0
.
z 4 2t
x 4 t
C. y 0
.
z 4 2t
x 3 t
D. y 0
.
z 4 2t
Lời giải
Chọn C
x 2 t
Phương trình đường thẳng d là y 0 .
z 2t
x 4 t
Chọn t 2 A 4; 0; 4 do đó phương trình đường thẳng d còn có dạng: t 0
.
z 4 2t
x 3 y 1 z 1
và mặt phẳng
3
1
1
P : x z 4 0 . Viết phương trình đường thẳng là hình chiếu vuông góc của đường thẳng d
Câu 1.11: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng d :
lên mặt phẳng P .
x 3 3t
A. y 1 t .
z 1 t
x 3t
B. y 1 t .
z 1 t
x 3 t
C. y 1
.
z 1 t
Lời giải
x 3t
D. y 1 2t .
z 1 t
Chọn C
x 3 3t
Cách 1 : Ta có phương trình tham số của đường thẳng d : y 1 t đi qua điểm M 3;1; 1
z 1 t
và có vectơ chỉ phương ud 3;1; 1 .
Vì điểm M 3;1; 1 P nên M d P .
Gọi điểm O 0; 0; 0 d và K là hình chiếu của O trên P .
Gọi đường thẳng đi qua O và vuông góc với mặt phẳng P suy ra đường thẳng nhận
vectơ pháp tuyến của mặt phẳng P làm vectơ chỉ phương u 1; 0; 1 .
x t '
Phương trình đường thẳng là y 0 .
z t '
Khi đó K P .
x t '
t ' 2
y 0
x 2
K 2; 0; 2 .
z t '
y 0
x z 4 0
z 2
Trang 121
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Hình chiếu của đường thẳng d lên mặt phẳng P là đường thẳng MK .
Véctơ chỉ phương MK 1; 1; 1 1 1;1;1 .
x 3t
Phương trình đường thẳng MK là y 1 t .
z 1 t
Cách 2 : Gọi Q là mặt phẳng chứa đường thẳng d và vuông góc với Q .
Q P
nQ n P
nên Q có một vectơ pháp tuyến là nQ n P , ud 1; 2; 1 .
Q d
nQ ud
Lấy điểm O 0; 0;0 d O Q .
Mặt phẳng Q đi qua điểm O và có vectơ pháp tuyến n 1; 2; 1 có phương trình là
x 2 y z 0 .
Gọi d là hình chiếu của d trên P d P Q nên d có một vectơ chỉ phương là
1
ud n P , nQ 1;1;1 .
2
M P
x zM 4 0
Gọi M là một điểm thuộc đường thẳng d
M
.
M Q
xM 2 yM z M 0
z 1 0
y 1
Chọn x 3 ta được M
M 3;1; 1 .
M
2 yM z M 3
z M 1
Đường thẳng d đi qua điểm M 3;1; 1 và có vectơ chỉ phương là u 1;1;1 có phương trình
x 3 t
là y 1 t .
z 1 t
x 12 y 9 z 1
, và mặt thẳng
4
3
1
P : 3 x 5 y z 2 0 . Gọi d ' là hình chiếu của d lên P . Phương trình tham số của d ' là
Câu 1.12: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d :
x 62t
A. y 25t .
z 2 61t
x 62t
B. y 25t .
z 2 61t
x 62t
C. y 25t .
z 2 61t
x 62t
D. y 25t .
z 2 61t
Lời giải
Chọn A
Cách 1:
Gọi A d P
A d A 12 4a ;9 3a ;1 a
A P a 3 A 0;0; 2
d đi qua điểm B 12;9;1
Trang 122
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Gọi H là hình chiếu của B lên P
P có vectơ pháp tuyến
nP 3;5; 1
BH đi qua B 12;9;1 và có vectơ chỉ phương aBH nP 3;5; 1
x 12 3t
BH : y 9 5t
z 1 t
H BH H 12 3t ;9 5t ;1 t
H P t
78
186 15 113
H
; ;
35
7 35
35
186 15 183 3
AH
; ;
. 62; 25; 61
7 35 35
35
d ' đi qua A 0;0; 2 và có vectơ chỉ phương ad ' 62; 25;61
x 62t
Vậy phương trình tham số của d ' là y 25t
z 2 61t
Cách 2:
Gọi Q chứa d và vuông góc với P
d đi qua điểm B 12;9;1 và có vectơ chỉ phương ad 4;3;1
P
Q
có vectơ pháp tuyến nP 3;5; 1
qua B 12;9;1 có vectơ pháp tuyến nQ ad , nP 8;7;11
Q : 8 x 7 y 11z 22 0
d ' là giao tuyến của Q và P
Tìm một điểm thuộc d ' , bằng cách cho y 0
3 x z 2
x 0
Ta có hệ
M 0; 0; 2 d '
8 x 11z 22 y 2
d ' đi qua điểm M 0; 0; 2 và có vectơ chỉ phương ad nP ; nQ 62; 25;61
x 62t
Vậy phương trình tham số của d ' là y 25t .
z 2 61t
Trang 123
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
x 1 t
Câu 1.13: Cho đường thẳng d : y 2 2t và mặt phẳng P : x y z 1 0 . Đường thẳng d là hình
z 1 t
chiếu vuông góc của d trên mặt phẳng P có phương trình
x 1 t
A. y 1 2t .
z 1 t
x t
B. y 3 2t .
z 2 t
x t
C. y 3 2t .
z 2 t
x 1 t
D. y 2 2t .
z 2 t
Lời giải
Chọn C
Vectơ chỉ phương của d là ud ( 1; 2; 1) và vectơ pháp tuyến của P là n P (1; 1;1) .
Gọi Q là mặt phẳng chứa đường thẳng d và vuông góc với P . Khi đó Q có vectơ pháp
tuyến nQ ud , n P 1; 0; 1 .
Lấy A 1; 2; 1 d A Q .
Mặt phẳng Q đi qua A 1; 2; 1 và có vectơ pháp tuyến n 1; 0; 1 nên có phương trình là
x z 2 0.
Đường thẳng d là hình chiếu của d trên P nên d là giao tuyến của hai mặt phẳng P và
Q nên có vectơ chỉ phương là ud nP , nQ 1; 2;1 .
x yM z M 1 0
M P
Lấy M d
M
.
M Q
xM z M 2 0
y zM 1 0
y 3
Chọn x 0 ta có M
M 0 3; 2 .
M
zM 2 0
z M 2
Phương trình đường thẳng d đi qua điểm M 0; 3; 2 và có vectơ chỉ phương u 1; 2;1 là
x t
t 3 2t .
z 2 t
x 1 y 1 z
có hoành độ bằng
2
1 2
C. 5 .
D. 0.
Lời giải
Câu 1.14: Hình chiếu của điểm A 2; 1;8 trên đường thẳng d :
A. 5.
B. 3 .
Chọn A
Cách 1:
x 1 2t
Phương trình tham số của d : y 1 t .
z 2t
Gọi P là mặt phẳng đi qua A và vuông góc với d hình chiếu A của A trên d là giao
của d và P .
Trang 124
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Vì d P nên mặt phẳng P có một vectơ pháp tuyến là n P ud 2; 1;2 phương
tình mặt phẳng P là: 2 x y 2 z 21 0 .
x 1 2t
x 5
y 1 t
y 3
A d P tọa độ điểm A thỏa mãn hệ
A 5; 3; 4 .
2
z
t
z 4
2 x y 2 z 21 0
t 2
Cách 2:
x 1 2t
Phương trình tham số của d : y 1 t .
z 2t
Gọi A là hình chiếu của A trên d A d A 1 2t ; 1 t ; 2t .
ud 2; 1; 2 , AA 2t 1; t ; 2t 8 .
AA d AA.ud 0 2 2t 1 t 2 2t 8 0 t 2 A 5; 3; 4 .
x 1 y 2 z
. Gọi H a; b; c là hình chiếu của
2
1
2
điểm A 2; 3;1 lên đường thẳng . Tính a b c .
Câu 1.15: Trong không gian Oxyz , cho đường thẳng :
A. 0.
B. 1.
C. 1 .
Lời giải
D. 3.
Chọn A
x 1 2t
Phương trình tham số của : y 2 t .
z 2t
H là hình chiếu của điểm A trên đường thẳng H H 1 2t ; 2 t ; 2t .
u 2; 1; 2 ; AH 2t 3;1 t; 2t 1 .
Vì H là hình chiếu của A trên nên AH AH ud AH .ud 0
2 2t 3 11 t 2 2t 1 0 t 1 H 1; 3; 2 . Suy ra a 1; b 3; c 2 .
Vậy a b c 0 .
x 1 2t
Câu 1.16: Trong không gian Oxyz , cho đường thẳng d : y t
và mặt phẳng P : x 2 y 1 0 . Tìm
z 2 t
hình chiếu của đường thẳng d trên P .
19
x 5 2t
2
A. y t .
5
z t
19
x 5 2t
12
B. y t .
5
z 1 t
3
x 5 2t
4
C. y t .
5
z 2 t
Lời giải
1
x 5 2t
2
D. y t .
5
z 1 t
Trang 125
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
Chọn C
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương u 2; 1;1 và mặt phẳng P có vectơ pháp tuyến là
n 1; 2; 0 .
n u
Ta có:
d // P .
M 1;0; 2 d nhng M P
Do đó, nếu d là hình chiếu của d trên P thì d //d .
Gọi M là hình chiếu của M 1;0; 2 trên P M d .
Gọi là đường thẳng đi qua M và vuông góc với P M P .
Vì P nên có một vectơ chỉ phương là u n P 1; 2;0 .
Phương trình đường thẳng đi qua M 1; 0; 2 và có vectơ chỉ phương u 1; 2; 0 là :
x 1 t
: y 2t .
z 2
M P tọa độ điểm M thỏa mãn hệ :
3
x 5
x 1 t
x 1 t
y 2t
y 2t
y 4
3 4
5 M ; ; 2 .
5 5
z 2
z 2
z 2
1 t 2.2t 1 0
x 2 y 1 0
t 2
5
3 4
Hình chiếu d song song với d và đi qua M ; ; 2
5 5
3
x 5 2t
4
có phương trình là y t .
5
z 2 t
x 1 t
Câu 1.17: Trong không gian Oxyz , cho đường thẳng d : y 2 và mặt phẳng
z t
P : x 2 y z 1 0 . Tìm hình chiếu của đường thẳng
1
x 3 t
2
A. y
.
3
2
z 3 t
1
x 3 t
2
B. y
.
3
2
z 3 t
d trên P .
1
x 3 t
2
C. y
.
3
2
z 3 t
Lời giải
1
x 3 t
2
D. y t .
3
2
z 3 t
Chọn B
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương u 1; 0;1 và mặt phẳng P có vectơ pháp tuyến là
Trang 126
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
n 1; 2; 1 .
n u
Ta có:
d // P .
M 1; 2; 0 d nhng M P
Do đó, nếu d là hình chiếu của d trên P thì d //d .
Gọi M là hình chiếu của M 1; 2;0 trên P M d .
Gọi là đường thẳng đi qua M và vuông góc với P M P .
Vì P nên có một vectơ chỉ phương là u n P 1; 2; 1 .
x 1 t
Phương trình đường thẳng đi qua M và có vectơ chỉ phương u 1; 2; 1 là : y 2 2t .
z t
M P tọa độ điểm M thỏa mãn hệ :
1
x 3
x 1 t
x 1 t
y 2
y 2 2t
y 2 2t
1 2 2
3
M ; ; .
3 3 3
z 2
z t
z t
x 2 y z 1 0 1 t 2 2 2t t 1 0
3
2
t
3
1
x 3 t
2
1 2 2
Hình chiếu d song song với d và đi qua M ; ; có phương trình là y
.
3
3 3 3
2
z 3 t
Câu 1.18: Trong không gian Oxyz cho tứ diện ABCD có A 1;0; 0 , B 0;1; 0 , C 0; 0;1 ,
D 2;1; 1 . Gọi H a; b; c là chân đường cao hạ từ đỉnh D của tứ diện. Tính 2a b c .
A. 3.
B. 2.
C. 0.
Lời giải
D. 1.
Chọn C
Phương trình mặt phẳng ABC : x y z 1 0 .
Gọi là đường thẳng đi qua D và vuông góc với ABC có một vectơ chỉ phương là
u n ABC 1;1;1 .
Đường thẳng đi qua D 2;1; 1 và có vectơ chỉ phương u 1;1;1 thì có phương trình
x 2 t
là: y 1 t .
z 1 t
Trang 127
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
H là hình chiếu của D trên ABC H ABC tọa độ điểm H thỏa mãn hệ
x 2 t
x 2 t
x 1
y 1 t
y 1 t
y 2
phương trình:
H 1; 2;0
z 1 t
z 1 t
z 0
x y z 1 0
2 t 1 t 1 t 1 0
t 1
a 1; b 2; c 0 . Vậy 2 a b c 0 .
Câu 1.19: Trong không gian Oxyz , cho A 2;3; 1 , B 0; 1; 2 , C 1;0;3 . Gọi H là chân đường cao hạ
từ đỉnh A của tam giác ABC . Hoành độ điểm H là
A. 1 .
B. 3.
C. 2.
D. 1.
Lời giải
Chọn D
Đường thẳng đi qua B; C có vectơ chỉ phương u BC 1;1;1 .
Đường thẳng BC đi qua B 0; 1; 2 và có vectơ chỉ phương u BC 1;1;1 Phương trình
x t
đường thẳng BC là y 1 t .
z 2 t
Gọi H là chân đường cao hạ từ đỉnh A của tam giác ABC H là hình chiếu của A trên
đường thẳng BC H t ; 1 t; 2 t AH t 2; t 4; t 3 .
Vì AH BC AH .BC 0 3t 3 0 t 1 H 1;0;3 .
Câu 1.20: Gọi M a; b; c là điểm đối xứng của điểm M 2;1;3 qua mặt phẳng P : x y z 1 0 . Tính
abc.
A. 4 .
B. 3.
C. 4.
Lời giải
D. 1.
Chọn C
Gọi H là hình chiếu của M trên P H là trung điểm của MM .
Gọi d là đường thẳng đi qua M và vuông góc với P H d P .
x 2 t
d P ud n P 1; 1;1 d : y 1 t .
z 3 t
x 2 t
x 2 t
y 1 t
y 1 t
H d P tọa độ điểm H thỏa mãn hệ
z 3 t
z 3 t
x y z 1 0
2 t 1 t 3 t 1 0
x 1
y 2
H 1; 2; 2 .
z 2
t 1
Trang 128
NHÓM WORD – BIÊN SOẠN TÀI LIỆU
50 BÀI TOÁN ÔN THI THPTQG: 2019-2020
2 xH xM xM
xM 0
Vì H là trung điểm MM 2 yH yM yM yM 3 a 0; b 3; c 1 .
2 z z z
z 1
H
M
M
M
Vậy a b c 4 .
Trang 129