Kiến thức

Hình không gian 12 góc và khoảng cách trong không gian-Toán học, vật lý, hóa học phổ thông

Bạn đang xem: Hình không gian 12 góc và khoảng cách trong không gian-Toán học, vật lý, hóa học phổ thông

Lý thuyết góc, khoảng cách hình không gian lớp 12

Hình không gian 12 góc và khoảng cách trong không gian

Xem thêm: Bài 9 trang 123 SGK Hình học 12 Nâng cao, Trong không gian tọa độ Oxyz cho đường thẳng có phương trình Viết phương trình hình chiếu của trên

I/ GÓC TRONG KHÔNG GIAN

1. Góc giữa hai mặt phẳng.

Góc giữa hai mặt phẳng (P): $Ax{rm{ }} + {rm{ }}By{rm{ }} + {rm{ }}Cz{rm{ }} + {rm{ }}D{rm{ }} = {rm{ }}0$, (Q): $A’x{rm{ }} + {rm{ }}B’y{rm{ }} + {rm{ }}C’z{rm{ }} + {rm{ }}D'{rm{ }} = {rm{ }}0$ được ký hiệu: ${0^o} le ((P),(Q)) le {90^o}$, xác định bởi hệ thức $cos ((P),(Q)) = dfrac{{left| {AA’ + BB’ + CC’} right|}}{{sqrt {{A^2} + {B^2} + {C^2}} .sqrt {A{‘^2} + B{‘^2} + C{‘^2}} }}.$
Đặc biệt: $(P) bot (Q) Leftrightarrow AA’ + BB’ + CC’ = 0.$

Xem thêm: Tìm ƯCLN và BCNN toán lớp 6 nâng cao-Luyện Thi Nhanh

2. Góc giữa hai đường thẳng, góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.

a) Góc giữa hai đường thẳng (d) và (d’) có vectơ chỉ phương $overrightarrow u = (a;b;c)$và $overrightarrow {u’} = (a’;b’;c’)$là $phi $
$cos phi = dfrac{{left| {aa’ + bb’ + cc’} right|}}{{sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2}} .sqrt {a{‘^2} + b{‘^2} + c{‘^2}} }}$ $({0^o} le phi le {90^o}).$
Đặc biệt: $(d) bot (d’) Leftrightarrow aa’ + bb’ + cc’ = 0.$
b) Góc giữa đường thẳng d có vectơ chỉ phương $overrightarrow u = (a;b;c)$ và mp $(alpha )$có vectơ pháp tuyến $overrightarrow n = (A;B;C).$
$sin phi ,, = ,,left| {cos (overrightarrow n ,,,overrightarrow u )} right| = dfrac{{left| {Aa + Bb + Cc} right|}}{{sqrt {{A^2} + {B^2} + {C^2}} .sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2}} }}$ $({0^o} le phi le {90^o}).$
Đặc biệt: $(d)//(alpha )$hoặc $(d) subset (alpha )$ $ Leftrightarrow Aa + Bb + Cc = 0.$

II. KHOẢNG CÁCH

Xem thêm: Beryllium and the Alkaline-Earth Metals

1. Khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng, khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song.

a) Khoảng cách từ $M({x_0};y{}_0;{z_0})$ đến mặt phẳng $(alpha )$có phương trình $Ax{rm{ }} + {rm{ }}by{rm{ }} + {rm{ }}Cz{rm{ }} + {rm{ }}D{rm{ }} = {rm{ }}0$là: $d(M,(P)) = dfrac{{left| {A{x_0} + B{y_0} + C{z_0} + D} right|}}{{sqrt {{A^2} + {B^2} + {C^2}} }}.$
b) Khoảng cách giữa hai mp song song là khoảng cách từ một điểm thuộc mặt phẳng này đến mặt phẳng kia.

2. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng – khoảng cách giữa hai đường thẳng.

a) Khoảng cách từ điểm M đến một đường thẳng dqua điểm Mocó vectơ chỉ phương $overrightarrow u $(d(M,,,d),, = ,,dfrac{{left| {left[ {overrightarrow {{M_0}M} ;,,overrightarrow u } right]} right|}}{{left| {overrightarrow u } right|}}.)
b) Khoảng cách giữa hai đường thẳng song song là khoảng cách từ một điểm thuộc đường thẳng này đến đường thẳng kia.
c) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau:
dđi qua điểm M và có vectơ chỉ phương $overrightarrow u $và d’ đi qua điểm M’ và có vectơ chỉ phương $overrightarrow {u’} $ là: $d(,d,,,d’),, = ,,dfrac{{left| {left[ {overrightarrow u ;,,overrightarrow {u’} } right].overrightarrow {{M_0}M} } right|}}{{left| {left[ {overrightarrow u ;,,overrightarrow {u’} } right]} right|}}.$
d) Khoảng cách từ giữa đường thẳng và mặt phẳng song song là khoảng cách từ một điểm thuộc đường thẳng đến mặt phẳng hoặc khoảng cách từ một điểm thuộc mặt phẳng đến đường thẳng.

  • Phương pháp giải nhanh vật lí lớp 12 (file word)

  • Bộ sách công phá toán lớp 12 (file word)

  • Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng

  • Trắc nghiệm lý thuyết vật lí lớp 12 (file word)

BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Trong không gian Oxyz, khoảng cách từ điểm A(1;2;2) đến mặt phẳng (α): (x + 2y – 2z – 4 = 0) bằng:
A. 3.
B. 1.
C. (dfrac{{13}}{3}.)
D. (dfrac{1}{3}.)

Hướng dẫn

(d(A,(alpha )) = dfrac{{left| {1.{x_A} + 2.{y_A} – 2.{z_A} – 4} right|}}{{sqrt {{1^2} + {2^2} + {{( – 2)}^2}} }} = 1.)

[Ẩn HD]

Câu 2. Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song (α): 2x – y – 2z – 4 = 0 và β 2x – y – 2z + 2 = 0.
A. 2.
B. 6.
C. (dfrac{{10}}{3}.)
D. (dfrac{4}{3}.)

Hướng dẫn

Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song bằng khoảng cách từ một điểm bất kỳ của mặt phẳng này đến mặt phẳng kia.
Ta lấy điểm H(2; 0; 0) thuộc (α). Khi đó (dleft( {(alpha ),(beta )} right) = dleft( {H,(beta )} right) = dfrac{{left| {2.2 – 1.0 – 2.0 + 2} right|}}{{sqrt {{2^2} + {{( – 1)}^2} + {{( – 2)}^2}} }} = 2).

[Ẩn HD]

Câu 3. Tính khoảng cách giữa mặt phẳng (α): (2x – y – 2z – 4 = 0) và đường thẳng d: (left{ begin{array}{l}x = 1 + t\y = 2 + 4t\z = – tend{array} right.) .
A. (dfrac{1}{3}.)
B. (dfrac{4}{3}.)
C. 0.
D. 2.

Hướng dẫn

Đường thẳng d song song với mặt phẳng (α).
Khoảng cách giữa đường thẳng và mặt phẳng song song bằng khoảng cách từ một điểm bất kỳ của đường thẳng đến mặt phẳng.
Ta lấy điểm $Hleft( {1;{rm{ }}2;{rm{ }}0} right)$ thuộc đường thẳng d. Khi đó:
$d(d,(alpha )) = d(H,(alpha )) = dfrac{{left| {2.1 – 1.2 – 2.0 – 4} right|}}{{sqrt {{2^2} + {{( – 1)}^2} + {{( – 2)}^2}} }} = dfrac{4}{3}.$

[Ẩn HD]

Câu 4. Khoảng cách từ điểm $Aleft( {2;,,4;,,3} right)$ đến mặt phẳng (α): 2x + y + 2z + 1 = 0 và β: x = 0 lần lượt là (d(A,(alpha ))), (d(A,(beta ))). Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau:
A. (dleft( {A,(alpha )} right))( = 3).(dleft( {A,(beta )} right).)
B. (dleft( {A,(alpha )} right))( > )(dleft( {A,(beta )} right).)
C. (dleft( {A,(alpha )} right)) = (dleft( {A,(beta )} right).)
D. 2.(dleft( {A,(alpha )} right)) = (dleft( {A,(beta )} right).)

Hướng dẫn

(dleft( {A,(alpha )} right) = dfrac{{left| {2.{x_A} + {y_A} + 2.{z_A} + 1} right|}}{{sqrt {{2^2} + {1^2} + {2^2}} }} = 1) ; (dleft( {A,(beta )} right) = dfrac{{left| {{x_A}} right|}}{{sqrt {{1^2}} }} = 2.)
Kết luận: (dleft( {A,(beta )} right) = 2.dleft( {A,(alpha )} right)).

[Ẩn HD]

Câu 5. Tìm tọa độ điểm Mtrên trục Oy sao cho khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng (P): (2x – y + 3z – 4 = 0) nhỏ nhất?
A. (Mleft( {0;2;0} right).)
B. (Mleft( {0;4;0} right).)
C. (Mleft( {0; – 4;0} right).)
D. (Mleft( {0;dfrac{4}{3};0} right)).

Hướng dẫn

Khoảng cách từ M đến (P) nhỏ nhất khi M thuộc (P). Nên M là giao điểm của trục Oy với mặt phẳng (P). Thay x = 0, z = 0 vào phương trình (P) ta được y = – 4. Vậy M(0;- 4;0).
Cách giải khác
Tính khoảng cách từ điểm M trong các đáp án đến mặt phẳng (P) sau đó so sánh chọn đáp án.

[Ẩn HD]

Câu 6. Khoảng cách từ điểm (Mleft( { – 4; – 5;6} right)) đến mặt phẳng (Oxy), (Oyz) lần lượt bằng:
A. 6 và 4.
B. 6 và 5.
C. 5 và 4.
D. 4 và 6.

Hướng dẫn

(dleft( {M,left( {Oxy} right)} right) = left| {{z_M}} right| = 6); (d(M,(Oyz)) = left| {{x_M}} right| = 4.)

[Ẩn HD]

Câu 7. Khoảng cách từ điểm (Cleft( { – 2;,,0;,,0} right)) đến mặt phẳng (Oxy) bằng:
A. 0.
B. 2.
C. 1.
D. (sqrt 2 .)

Hướng dẫn

Điểm C thuộc mặt phẳng (Oxy) nên (dleft( {C,(Oxy)} right) = 0)

[Ẩn HD]

Câu 8. Khoảng cách từ điểm H((1;0;3)) đến đường thẳng ({d_1}:left{ begin{array}{l}x = 1 + t\y = 2t\z = 3 + tend{array} right.), (t in R) và mặt phẳng (P):(z – 3 = 0) lần lượt là (d(H,{d_1})) và (d(H,(P))). Chọn khẳng định đúngtrong các khẳng định sau:
A. (dleft( {H,{d_1}} right) > dleft( {H,(P)} right).)
B. (dleft( {H,(P)} right) > dleft( {H,{d_1}} right).)
C. (dleft( {H,{d_1}} right) = 6.dleft( {H,(P)} right).)
D. (dleft( {H,(P)} right) = 1).

Hướng dẫn

Vì H thuộc đường thẳng ({d_1})và H thuộc mặt phẳng (P) nên khoảng cách từ điểm H đến đường thẳng ({d_1}) bằng 0 và khoảng cách từ điểm H đến mặt phẳng (P) bằng 0.

[Ẩn HD]

Câu 9. Tính khoảng cách từ điểm E((1;1;3)) đến đường thẳng (d:left{ begin{array}{l}x = 2 + t\y = 4 + 3t\z = – 2 – 5tend{array} right.), (t in R) bằng:
A(dfrac{1}{{sqrt {35} }}.)
B. (dfrac{4}{{sqrt {35} }}.)
C. (dfrac{5}{{sqrt {35} }}.)
D. 0

Hướng dẫn

+ Gọi (P) là mặt phẳng đi qua E và vuông góc với (P). Viết phương trình (P)
+ Gọi H là giao điểm của đường thẳng d và (P). Tìm tọa độ H
+ Tính độ dài EH.
Khoảng cách từ điểm E((1;1;3)) đến đường thẳng d bằng EH.
Cách giải khác:
Vì E thuộc đường thẳng d nên khoảng cách từ điểm E((1;1;3)) đến đường thẳng d bằng 0.

[Ẩn HD]

Câu 10. Cho vectơ (overrightarrow u left( { – 2;,, – ,2;,,0} right);,,overrightarrow v left( {sqrt 2 ;,,sqrt 2 ;,,2} right)). Góc giữa vectơ (overrightarrow u ) và vectơ (overrightarrow v ) bằng:
A. (135^circ ).
B. (45^circ ).
C. (60^circ ).
D. (150^circ ).

Hướng dẫn

Ta có (cos (overrightarrow u ,,,overrightarrow v ),, = ,,dfrac{{overrightarrow u .,overrightarrow v }}{{left| {overrightarrow u } right|.,left| {,overrightarrow v } right|}},, = ,,dfrac{{ – 2.sqrt 2 – 2.sqrt 2 ,, + 2.0}}{{sqrt {{{( – 2)}^2},, + ,,{{( – 2)}^2}} .sqrt {{{left( {sqrt 2 } right)}^2},, + {{left( {sqrt 2 } right)}^2},, + {2^2}} }},, = ,, – dfrac{1}{{sqrt 2 }})( Rightarrow ,,(overrightarrow u ,,,overrightarrow v ),, = ,,135^circ ).

[Ẩn HD]

Câu 11. Cho hai đường thẳng ({d_1}:,,left{ begin{array}{l}x,, = ,,2,, + ,,t\y,, = ,, – 1,, + ,,t\z,, = ,,3end{array} right.) và ({d_2}:,,left{ begin{array}{l}x,, = ,,1,, – ,,t\y,, = ,,2\z,, = ,, – 2,, + ,,tend{array} right.). Góc giữa hai đường thẳng d1 và d2 là:
A(30^circ ).
B. (120^circ ).
C. (150^circ ).
D. (60^circ ).

Hướng dẫn

Gọi (overrightarrow {{u_1}} ;,,overrightarrow {{u_2}} ) lần lượt là vectơ chỉ phương của đường thẳng d1; d2.
(overrightarrow {{u_1}} , = ,(1;,,1;,,0);,,overrightarrow {{u_2}} ,, = ,,( – ,1;,,0;,,1))
Áp dụng công thức ta có (cosleft( {{d_1},{d_2}} right),, = ,,left| {cos left( {overrightarrow {{u_1}} ,,,overrightarrow {{u_2}} } right)} right|,, = ,,dfrac{{left| {overrightarrow {{u_1}} .,overrightarrow {{u_2}} } right|}}{{left| {overrightarrow {{u_1}} } right|.,left| {,overrightarrow {{u_2}} } right|}},, = ,,dfrac{{left| { – ,1} right|}}{{sqrt {1,, + ,,1} .sqrt {1,, + ,,1} }},, = ,,dfrac{1}{2}).
( Rightarrow left( {{d_1},{d_2}} right),, = ,,60^circ ).

[Ẩn HD]

Câu 12. Cho đường thẳng (Delta :,,dfrac{x}{1},, = ,,dfrac{y}{{ – ,2}},, = ,,dfrac{z}{1}) và mặt phẳng (P): (5x,, + ,,11y,, + ,,2z,, – ,,4,, = ,,0). Góc giữa đường thẳng (Delta ) và mặt phẳng (P) là:
A. (60^circ ).
B. ( – ,30^circ ).
C. (30^circ ).
D. ( – ,,60^circ ).

Hướng dẫn

Gọi (overrightarrow u ;,,overrightarrow n ) lần lượt là vectơ chỉ phương, pháp tuyến của đường thẳng (Delta ) và mặt phẳng (P). (overrightarrow u = left( {1;,, – 2;,,1} right);,,overrightarrow n ,, = ,,left( {5;,,11;,,2} right))
Áp dụng công thức ta có $sin left( {Delta ,(P)} right) = left| {cosleft( {overrightarrow u ,overrightarrow n } right)} right| = dfrac{{left| {overrightarrow u .overrightarrow n } right|}}{{left| {overrightarrow u } right|.left| {overrightarrow n } right|}} = dfrac{{left| {1.5 – 11.2 + 1.2} right|}}{{sqrt {{5^2} + {{11}^2} + {2^2}} .sqrt {{1^2} + {2^2} + {1^2}} }} = dfrac{1}{2}.$
( Rightarrow ,,left( {Delta ,left( P right)} right),, = ,,30^circ .)

[Ẩn HD]

Câu 13. Cho mặt phẳng ((alpha ):,,2x,, – ,,y,, + ,,2z,, – ,,1,, = ,,0;,,(beta ):,,x,, + ,,2y,, – ,,2z,, – ,,3,, = ,,0). Cosin góc giữa mặt phẳng (α)và mặt phẳng(,(beta )) bằng:
A. (dfrac{4}{9})
B. ( – dfrac{4}{9}.)
C. (dfrac{4}{{3sqrt 3 }}.)
D. ( – dfrac{4}{{3sqrt 3 }}.)

Hướng dẫn

Gọi (overrightarrow {{n_alpha }} ), (,overrightarrow {{n_beta }} ) lần lượt là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (α) và β.
Ta có (overrightarrow {{n_alpha }} (2;,, – ,,1;,,2);,,overrightarrow {{n_beta }} (1;,,2;,, – ,2)).
Áp dụng công thức:
(cos((alpha ),,(beta )),, = ,,left| {cos(overrightarrow {{n_alpha }} ,,,overrightarrow {{n_beta }} )} right|,, = ,,dfrac{{left| {overrightarrow {{n_alpha }} .,,overrightarrow {{n_beta }} } right|}}{{left| {overrightarrow {{n_alpha }} } right|.,,left| {overrightarrow {{n_beta }} } right|}} = ,,dfrac{{left| {2.1 – 1.2 – 2.2} right|}}{{sqrt {{2^2} + ,,{{( – 1)}^2},, + ,,{2^2}} .sqrt {({1^2},, + ,,{2^2},, + ,,{{( – 2)}^2}} }},, = ,,dfrac{4}{9}.)

[Ẩn HD]

Câu 14. Cho mặt phẳng ((P):,,3x,, + ,,4y,, + ,,5z,, + ,,2,, = ,,0) và đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng ((alpha ):,,x,, – ,,2y,, + ,,1,, = ,,0;,,(beta ):,,x,, – ,,2z,, – ,,3,, = ,,0). Gọi (varphi ) là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P). Khi đó:
A. (60^circ ).
B. (45^circ ).
C. (30^circ ).
D. (90^circ ).

Hướng dẫn

Đường thẳng d có phương trình: (left{ begin{array}{l}x,, = ,, & 2t\y,, = ,,dfrac{1}{2},, + ,,t\z,, = ,, – dfrac{3}{2},, + ,,tend{array} right.,,,t,, in ,,R) . Suy ra VTCP của d là (overrightarrow {{u_d}} (2;,,1;,,1))
Ta có $sin left( {d,(P)} right) = ,,left| {cosleft( {overrightarrow {{u_d}} ,,,overrightarrow n } right)} right| = dfrac{{left| {overrightarrow {{u_d}} .overrightarrow n } right|}}{{left| {overrightarrow {{u_d}} } right|.left| {overrightarrow n } right|}},, = ,,dfrac{{left| {2.3,, + ,,1.4,, + ,,1.5} right|}}{{sqrt {{2^2},, + ,,{1^2},, + ,,{1^2}} .sqrt {{3^2},, + ,,{4^2},, + ,,{5^2}} }},, = ,,dfrac{{sqrt 3 }}{2}$.
( Rightarrow ,,(d,(P)),, = ,,60^circ ).

[Ẩn HD]

Câu 15. Cho mặt phẳng ((alpha ):,,3x,, – ,,2y + ,,2z,, – ,,5,, = ,,0). Điểm A(1; – 2; 2). Có bao nhiêu mặt phẳng đi qua A và tạo với mặt phẳng (α) một góc (45^circ .)
A. Vô số.
B. 1.
C. 2.
D. 4.

Hướng dẫn

[Phương pháp tự luận]
Gọi (overrightarrow {{n_beta }} left( {a;,,b;,,c} right)) là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng β cần lập. (cosleft( {(alpha ),,(beta )} right),, = ,,left| {cosleft( {overrightarrow {{n_alpha }} ,,,overrightarrow {{n_beta }} } right)} right|,, = ,,dfrac{{left| {overrightarrow {{n_alpha }} .,,overrightarrow {{n_beta }} } right|}}{{left| {overrightarrow {{n_alpha }} } right|.,,left| {overrightarrow {{n_beta }} } right|}} = ,,dfrac{{left| {3.a – 2.b,, + ,,2.c} right|}}{{sqrt {{3^2} + ,,{{( – 2)}^2},, + ,,{2^2}} .sqrt {{a^2},, + ,,{b^2},, + ,,{c^2}} }},, = ,,dfrac{{sqrt 2 }}{2})
( Rightarrow ,,2{(3a,, – ,,2b,, + ,,2c)^2},, = ,,17({a^2},, + ,,{b^2},, + ,,{c^2}))
Phương trình trên có vô số nghiệm.
Suy ra có vô số vectơ (overrightarrow {{n_beta }} (a;,,b;,,c)) là véc tơ pháp tuyến của β. Suy ra có vô số mặt phẳng βthỏa mãn điều kiện bài toán
[Phương pháp trắc nghiệm]
Dựng hình.
Giả sử tồn tại mặt phẳng β thỏa mãn điều kiện bài toán. (Đi qua A và tạo với mặt phẳng (α) một góc (45^circ )). Gọi (Delta ) là đường thẳng đi qua A và vuông góc với mặt phẳng (α). Sử dụng phép quay theo trục (Delta ) với mặt phẳng β. Ta được vô số mặt phẳng ((beta ‘)) thỏa mãn điều kiện bài toán.

[Ẩn HD]

Câu 16. Hai mặt phẳng nào dưới đây tạo với nhau một góc (60^circ )
A. ((P):,,2x,, + ,,11y,, – ,,5z,, + ,,3 = ,,0) và ((Q):,,x,, + ,,2y,, – ,,z,, – ,,2 = ,,0).
B. ((P):,,2x,, + ,,11y,, – ,,5z,, + ,,3 = ,,0) và ((Q):,, – x,, + ,,2y,, + ,,z,, – ,,5 = ,,0).
C. ((P):,,2x,, – ,,11y,, + ,,5z,, – ,,21 = ,,0) và ((Q):,,2x,, + ,,y,, + ,,z,, – ,,2 = ,,0).
D. ((P):,,2x,, – ,,5y,, + ,,11z,, – ,,6 = ,,0) và ((Q):,, – x,, + ,,2y,, + ,,z,, – ,,5 = ,,0).

Hướng dẫn

Áp dụng công thức tính góc giữa hai mặt phẳng.
(cos left( {(P),(Q)} right) = dfrac{{left| {overrightarrow {{n_P}} .overrightarrow {{n_Q}} } right|}}{{left| {overrightarrow {{n_P}} } right|.left| {overrightarrow {{n_Q}} } right|}},, = ,,cos 60^circ ,, = ,,dfrac{1}{2})
Xác định các vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) và (Q). Thay các giá trị vào biểu thức để tìm giá trị đúng.
Dùng chức năng CALC trong máy tính bỏ túi để hỗ trợ việc tính toán nhanh nhất.

[Ẩn HD]

Câu 17. Cho vectơ (overrightarrow u (1;,,1;,, – ,2),,,overrightarrow v (1;,,0;,,m)). Tìm m để góc giữa hai vectơ (overrightarrow u ,,,overrightarrow v ) có số đo bằng (45^circ ).
Một học sinh giải như sau:
Bước 1: Tính (cos left( {overrightarrow u ,,,overrightarrow v } right),, = ,,dfrac{{1,, – ,,2m}}{{sqrt 6 .sqrt {{m^2},, + ,,1} }})
Bước 2: Góc giữa (overrightarrow u ,,,overrightarrow v ) có số đo bằng (45^circ ) nên (dfrac{{1,, – ,,2m}}{{sqrt 6 .sqrt {{m^2},, + ,,1} }}, = ,,dfrac{1}{{sqrt 2 }})
( Leftrightarrow ,,1,, – ,,2m,, = ,,sqrt {3({m^2},, + ,,1)} ) (*)
Bước 3: Phương trình ((*),, Leftrightarrow ,,{(1,, – ,,2m)^2},, = ,,3({m^2},, + ,,1))
( Leftrightarrow ,,{m^2},, – ,,4m,, – ,,2,, = ,,0,, Leftrightarrow ,,left[ begin{array}{l}m,, = ,,2,, – ,,sqrt 6 \m,, = ,,2,, + ,,sqrt 6 .end{array} right.)
Bài giải đúng hay sai? Nếu sai thì sai ở bước nào?
A. Sai ở bước 3.
B. Sai ở bước 2.
C. Sai ở bước 1.
D. Đúng.

Hướng dẫn

Phương trình (*) chỉ bình phương được hai vế khi biến đổi tương đương nếu thỏa mãn (1,, – ,,2m,, ge ,,0). Bài toán đã thiếu điều kiện để bình phương dẫn đến sai nghiệm (m,, = ,,2,, + ,,sqrt 6 ).

[Ẩn HD]

Câu 18. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho bốn điểm điểm (A( – 3;,, – 4;,,5);)(B(2;,,7;,,7);)(C(3;,,5;,,8);)(D( – 2;,,6;,,1)). Cặp đường thẳng nào tạo với nhau một góc (60^circ )?
A. DB và AC.
B. AC và CD.
C. AB và CB.
D. CB và CA.

Hướng dẫn

Tính tọa độ các vectơ sau đó thay vào công thức: (cos (d,d’) = left| {cos (overrightarrow {{u_d}} ,overrightarrow {{u_{d’}}} } right|) để kiểm tra.

[Ẩn HD]

Câu 19. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, mặt phẳng nào dưới đây đi qua A(2; 1; – 1) tạo với trục Oz một góc (30^circ )?
A. (sqrt 2 (x,, – 2),, + ,,(y,, – ,,1),, – ,,(z,, – ,,2),, – 3,, = ,,0.)
B. ((x,, – 2),, + ,,sqrt 2 (y,, – ,,1),, – ,,(z,, + ,,1),, – 2,, = ,,0.)
C. (2(x,, – 2),, + ,,(y,, – ,,1),, – ,,(z,, – ,,2),, = ,,0.)
D. (2(x,, – 2),, + ,,(y,, – ,,1),, – ,,(z,, – ,,1),, – ,,2,, = ,,0.)

Hướng dẫn

Gọi phương trình mặt phẳng (α) cần lập có dạng (A(x,, – ,,2),, + ,,B(y,, – ,,1),, + ,,C(z,, + ,,1),,, = ,,0;,,overrightarrow n ,(A;,,B;,,C))
Oz có vectơ chỉ phương là (overrightarrow k (0;,,0;,,1)).
Áp dụng công thức (sin ((alpha ),,,Oz),, = ,,dfrac{{left| {overrightarrow n .overrightarrow k } right|}}{{overrightarrow {left| n right|} .overrightarrow {left| k right|} }},, = ,,sin 30^circ )
Sau khi tìm được các vectơ pháp tuyến thỏa mãn, thay giá trị của A vào để viết phương trình mặt phẳng.

[Ẩn HD]

Câu 20. Cho mặt phẳng ((P):,3x,, + ,,4y,, + ,,5z,, + ,,8,, = ,,0). Đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng ((alpha ):,,x,, – ,,2y,, + ,,1,, = ,,0;,,(beta ):,,x,, – ,,2z,, – ,,3,, = ,,0). Góc giữa d và (P) là:
A. (120^circ .)
B. (60^circ .)
C. (150^circ .)
D. (30^circ .)

Hướng dẫn

Ta có (overrightarrow {{n_P}} (3;,,4;,,5))
(overrightarrow {{n_d}} = ,,left[ {overrightarrow {{n_alpha }} ,,,overrightarrow {{n_beta }} } right],, = ,,(2;,,1;,,1))
Áp dụng công thức (sin ((P),,,d),, = ,,dfrac{{left| {overrightarrow {{n_P}} .overrightarrow {{u_d}} } right|}}{{left| {overrightarrow {{n_P}} } right|.left| {overrightarrow {{u_d}} } right|}},, = ,,dfrac{{sqrt 3 }}{2}).

[Ẩn HD]

Câu 21. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng(left( alpha right):x + 2y + 2z + m = 0) vàđiểm(Aleft( {1;1;1} right)). Khi đó (m) nhận giá trị nào sau đây để khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (left( alpha right)) bằng 1?
A. – 2.
B. – 8.
C. – 2 hoặc – 8.
D. 3.

Hướng dẫn

(dleft( {A,left( alpha right)} right) = dfrac{{left| {5 + m} right|}}{3} = 1 Leftrightarrow left[ begin{array}{l}m + 5 = 3\m + 5 = – 3end{array} right. Leftrightarrow left[ begin{array}{l}m = – 2\m = – 8end{array} right.)

[Ẩn HD]

Câu 22. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, mặt phẳng (left( alpha right)) cắt các trục Ox, Oy, Oz lần lượt tại 3 điểm (Aleft( { – 2;0;0} right)),(Bleft( {0;3;0} right)),(Cleft( {0;0;4} right)). Khi đó khoảng cách từ gốc tọa độ (O) đến mặt phẳng (left( {ABC} right)) là
A. (dfrac{{sqrt {61} }}{{12}}.)
B. 4.
C. (dfrac{{12sqrt {61} }}{{61}}.)
D. 3.

Hướng dẫn

Cách 1: (left( alpha right):dfrac{x}{{ – 2}} + dfrac{y}{3} + dfrac{z}{4} = 1 Leftrightarrow 6x – 4y – 3z + 12 = 0);(dleft( {O,,left( {ABC} right)} right) = dfrac{{12sqrt {61} }}{{61}})
Cách 2: Tứ diệnOABC có OA, OB, OC đôi một vuông góc, khi đó(dfrac{1}{{{d^2}left( {O,left( {ABC} right)} right)}} = dfrac{1}{{O{A^2}}} + dfrac{1}{{O{B^2}}} + dfrac{1}{{O{C^2}}} = dfrac{{61}}{{144}} Rightarrow dleft( {O,left( {ABC} right)} right) = dfrac{{12sqrt {61} }}{{61}})

[Ẩn HD]

Câu 23. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz, cho 3 điểm (Aleft( {1;,2;,3} right);,Bleft( {0;,1;1} right);,Cleft( {1;,0;, – 2} right)).
Điểm (M, in ,left( P right):,x + y + z + 2 = 0)sao cho giá trị của biểu thức (T = M{A^2} + ,2M{B^2}, + ,3M{C^2}) nhỏ nhất. Khi đó, điểm (M) cách (left( Q right):,2x – y – 2z + 3 = 0) một khoảng bằng
A. (dfrac{{121}}{{54}}.)
B. 24.
C. (dfrac{{2sqrt 5 }}{3}.)
D. (dfrac{{101}}{{54}}.)

Hướng dẫn

Gọi (Mleft( {x;,y;,z} right)). Ta có (T = 6{x^2} + 6{y^2} + 6{z^2} – 8x – 8y + 6z + 31)
( Rightarrow T = 6left[ {{{left( {x – dfrac{2}{3}} right)}^2} + {{left( {y – dfrac{2}{3}} right)}^2}{{left( {z + dfrac{1}{2}} right)}^2}} right] + ,dfrac{{145}}{6})
( Rightarrow ,T = 6M{I^2} + dfrac{{145}}{6}) với (Ileft( {dfrac{2}{3};,dfrac{2}{3};, – dfrac{1}{2}} right))
( Rightarrow T) nhỏ nhất khi (MI) nhỏ nhất ( Rightarrow M)là hình chiếu vuông góc của (I) trên (left( P right))
( Rightarrow ,Mleft( { – dfrac{5}{{18}}; – dfrac{5}{{18}};, – dfrac{{13}}{9},} right)).

[Ẩn HD]

Câu 24. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz,cho mặt phẳng (left( P right):,x + y – z + 2 = 0) và hai đường thẳng (d:,left{ begin{array}{l}x = 1 + t\y = t\z = 2 + 2tend{array} right.); $d’:,left{ begin{array}{l}x = 3 – t’\y = 1 + t’\z = 1 – 2t’end{array} right..$
Biết rằng có 2 đường thẳng có các đặc điểm: song song với (left( P right)); cắt d, d’ và tạo với (d) góc ({30^{rm{O}}}.) Tính cosin góc tạo bởi hai đường thẳng đó.
A. (dfrac{1}{{sqrt 5 }}.)
B. (dfrac{1}{{sqrt 2 }}.)
C. (sqrt {dfrac{2}{3}} .)
D. (dfrac{1}{2}.)

Hướng dẫn

Gọi (Delta ) là đường thẳng cần tìm, $overrightarrow {{n_P}} $ là VTPT của mặt phẳng (left( P right)).
Gọi (Mleft( {1 + t;,t;,2 + ,2t} right)) là giao điểm của (Delta ) và (d); (M’,left( {3 – t’;,1 + t’;,1 – 2t’} right)) là giao điểm của (Delta ) và (d’)
Ta có: (overrightarrow {MM’} ,left( {2 – t’ – t;,1 + t’ – t;, – 1 – 2t’ – 2t} right))
(MM’) ${rm{//}}$ $left( P right), Leftrightarrow ,left{ begin{array}{l}M, notin ,left( P right)\overrightarrow {MM’} , bot ,overrightarrow {{n_P}} end{array} right., Leftrightarrow ,t’, = , – 2, Rightarrow ,overrightarrow {MM’} ,left( {4 – t; – 1 – t;,3 – 2t} right)$
Ta có ${rm{cos}}{30^{rm{O}}}, = ,{rm{cos}}left( {overrightarrow {MM’} ,,{{overrightarrow u }_d}} right), Leftrightarrow ,dfrac{{sqrt 3 }}{2} = ,dfrac{{left| { – 6t, + 9} right|}}{{sqrt {36{t^2}, – ,108t, + ,156} }}, Leftrightarrow ,left[ begin{array}{l}t = 4\t = – 1end{array} right.$
Vậy, có 2 đường thẳng thoả mãn là ({Delta _1}:,left{ begin{array}{l}x = 5\y = 4 + t\z = 10 + tend{array} right.;,{Delta _2}:,left{ begin{array}{l}x = t’\y = – 1\z = t’end{array} right.).
Khi đó, ${rm{cos}}left( {{Delta _1},,{Delta _2}} right), = ,dfrac{1}{2}.$

[Ẩn HD]

Câu 25. Tập hợp các điểm (Mleft( {x;,y;,z} right))trong không gian (Oxyz) cách đều hai mặt phẳng (left( P right):,x + y – 2z – 3 = 0) và (left( Q right):,x + y – 2z + 5 = 0) thoả mãn:
A. x + y – 2z + 1 = 0.
B. x + y – 2z + 4 = 0.
C. x + y – 2z + 2 = 0.
D. x + y – 2z – 4 = 0.

Hướng dẫn

(Mleft( {x;y;z} right)). Ta có (dleft( {M,left( P right)} right) = dleft( {M,left( Q right)} right) Leftrightarrow dfrac{{left| {x + y – 2z – 3} right|}}{{sqrt 6 }} = dfrac{{left| {x + y – 2z + 5} right|}}{{sqrt 6 }})( Leftrightarrow left| {x + y – 2z – 3} right| = left| {x + y – 2z + 5} right| Leftrightarrow x + y – 2z + 1 = 0)

[Ẩn HD]

Câu 26. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz,cho các điểm (Aleft( {1;0;,0} right),,Bleft( {0;b;,0} right),,Cleft( {0;,0;c} right)) trong đó (b,,c) dương và mặt phẳng (left( P right):,y – ,z, + 1, = 0). Biết rằng (mpleft( {ABC} right)) vuông góc với (mpleft( P right)) và (dleft( {O,,left( {ABC} right)} right), = ,dfrac{1}{3}), mệnh đề nào sau đây đúng?
A. (b + ,c = ,1.)
B. (2b + ,c = ,1.)
C. (b – 3,c = ,1.)
D. (3b + ,c = ,3.)

Hướng dẫn

Ta có phương trình mp((ABC)) là (dfrac{x}{1} + dfrac{y}{b} + dfrac{z}{c} = 1)
(left( {ABC} right), bot ,left( P right) Rightarrow dfrac{1}{b} – dfrac{1}{c} = 0, Rightarrow ,b = c,(1))
Ta có (dleft( {O,,left( {ABC} right)} right), = ,dfrac{1}{3}, Leftrightarrow ,dfrac{1}{{sqrt {1 + dfrac{1}{{{b^2}}} + dfrac{1}{{{c^2}}}} }}, = ,dfrac{1}{3}, Leftrightarrow ,dfrac{1}{{{b^2}}} + dfrac{1}{{{c^2}}}, = 8,(2))
Từ (1) và (2) ( Rightarrow b, = ,c, = dfrac{1}{2}, Rightarrow ,b + ,c, = ,1).

[Ẩn HD]

Câu 27. Trong không gian (Oxyz) cho điểm (M)thuộc trục Oxcách đều hai mặt phẳng (left( P right):x + y – 2z – 3 = 0) và (left( {Oyz} right)).Khitọa độ điểm (M) là
A. (left( {dfrac{3}{{1 + sqrt 6 }};0;0} right))và (left( {dfrac{3}{{sqrt 6 – 1}};0;0} right).)
B. (left( {dfrac{3}{{1 + sqrt 6 }};0;0} right)) và (left( {dfrac{3}{{1 – sqrt 6 }};0;0} right).)
C. (left( {dfrac{{sqrt 6 – 1}}{3};0;0} right)) và (left( {dfrac{{sqrt 6 + 1}}{3};0;0} right).)
D. (left( {dfrac{{1 + sqrt 6 }}{3};0;0} right))và (left( {dfrac{{1 – sqrt 6 }}{3};0;0} right).)

Hướng dẫn

Điểm (Mleft( {m;0;0} right) in Ox); (dleft( {M,left( P right)} right) = dleft( {M,left( P right)} right) Leftrightarrow dfrac{{left| {m – 3} right|}}{{sqrt 6 }} = left| m right|)
( Leftrightarrow left[ begin{array}{l}m – 3 = msqrt 6 \m – 3 = – msqrt 6 end{array} right. Leftrightarrow left[ begin{array}{l}m = dfrac{3}{{1 + sqrt 6 }}\m = dfrac{3}{{1 – sqrt 6 }}end{array} right.)

[Ẩn HD]

Câu 28. Trong không gian $Oxyz$ cho điểm (Aleft( {3; – 2;4} right)) và đường thẳng (d:dfrac{{x – 5}}{2} = dfrac{{y – 1}}{3} = dfrac{{z – 2}}{{ – 2}}). Điểm(M) thuộc đường thẳng $d$ sao cho (M)cách (A) một khoảng bằng(sqrt {17} ). Tọa độ điểm (M) là
A. (left( {5;1;2} right))và (left( {6;,,9;,,2} right)).
B. (left( {5;1;2} right)) và (left( { – 1; – 8; – 4} right).)
C. (left( {5; – 1;2} right))và(left( {1; – 5;6} right).)
D. (left( {5;1;2} right)) và (left( {1; – 5;6} right).)

Hướng dẫn

Cách 1:(Mleft( {5 + 2t;1 + 3t;2 – 2t} right) in d); (overrightarrow {AM} left( {2 + 2m;3 + 3m; – 2 – 2m} right))
$ Rightarrow AM = sqrt {17} Leftrightarrow 17{left( {1 + m} right)^2} = 17 Leftrightarrow left[ begin{array}{l}m = 0\m = – 2end{array} right. Rightarrow left[ begin{array}{l}Mleft( {5;1;2} right)\Mleft( {1; – 5;6} right)end{array} right.$
Cách 2: Kiểm tra các điểm thuộc đường thẳng $d$ có 2 cặp điểm trong đáp án B và C thuộcđường thẳng $d$ . Dùng công thức tính độ dài (AM) suy ra đáp án C thỏa mãn.

[Ẩn HD]

Câu 29. Trong không gian (Oxyz) cho tứ diện (ABCD) có các đỉnh (Aleft( {1;2;1} right)),(Bleft( { – 2;1;3} right)),(Cleft( {2; – 1;1} right)) và(Dleft( {0;3;1} right)). Phương trình mặt phẳng (left( P right)) đi qua 2 điểm (A,B) sao cho khoảng cách từ (C)đến (left( P right)) bằng khoảng cách từ (D) đến (left( P right)) là
A. (left[ begin{array}{l}4x,, – ,,2y + 7z – 1 = 0\2x + 3z – 5 = 0end{array} right..)
B. (2x + 3z – 5 = 0.)
C. (4x + 2y + 7z – 15 = 0.)
D. (left[ begin{array}{l}4x + 2y + 7z – 15 = 0\2x + 3z – 5 = 0end{array} right..)

Hướng dẫn

Trường hợp 1: (left( P right)) qua (AB) và song song với (CD), khi đó:
(left( P right)) có vectơ pháp tuyến là (left[ {overrightarrow {AB} ,overrightarrow {CD} } right] = left( { – 8; – 4; – 14} right))và (C notin ,left( P right))( Rightarrow left( P right):4x + 2y + 7z – 15 = 0.)
Trường hợp 2: (left( P right)) qua (AB) cắt (CD) tại trung điểm (I) của đoạn (CD). Ta có(Ileft( {1;1;1} right) Rightarrow overrightarrow {AI} left( {0; – 1;0} right)), vectơ pháp tuyến của (left( P right)) là (left[ {overrightarrow {AB} ,overrightarrow {AI} } right] = left( {2;0;3} right)) nên phương trình (left( P right):2x + 3z – 5 = 0).

[Ẩn HD]

Câu 30. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz,gọi $left( P right)$ là mặt phẳng chứa đường thẳng (d:dfrac{{x – 1}}{1} = dfrac{{y + 2}}{{ – 1}} = dfrac{z}{{ – 2}}) và tạo với trục (Oy) góc có số đo lớn nhất. Điểm nào sau đây thuộc (mpleft( P right))?
A. (Eleft( { – 3;0;4} right).)
B. (Mleft( {3;0;2} right).)
C. (Nleft( { – 1; – 2; – 1} right).)
D. (Fleft( {1;,2;1} right).)

Hướng dẫn

Gọi (overrightarrow n left( {a;,b;,c} right);,overrightarrow n , ne ,overrightarrow 0 )là VTPT của $left( P right)$; α là góc tạo bởi $left( P right)$và (Oy), α lớn nhất khi (sinalpha ) lớn nhất. Ta có (overrightarrow n ) vuông góc với ({overrightarrow u _d}) nên (overrightarrow n ,left( {b + 2c;,b;,c} right))
(sin alpha = left| {cos left( {overrightarrow n ,,overrightarrow j } right)} right| = ,dfrac{{left| b right|}}{{sqrt {2{b^2} + 5{c^2} + 4bc} }})
Nếu (b, = ,0)thì ${rm{sin}}alpha ,{rm{ = }},{rm{0}}{rm{.}}$
Nếu (b, ne ,0)thì (sin alpha = dfrac{1}{{sqrt {{{left( {dfrac{{sqrt 5 c}}{b} + dfrac{2}{{sqrt 5 }}} right)}^2} + dfrac{6}{5}} }}). Khi đó, (sinalpha ) lớn nhất khi (dfrac{c}{b} = – dfrac{2}{5})
( Rightarrow ) chọn (b, = ,5;,c, = , – 2)
Vậy, phương trình mp(left( P right)) là (x + ,5y, – 2z, + ,9, = ,0). Do đó ta có (N, in ,left( P right)).

[Ẩn HD]

Câu 31. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz, cho điểm (Mleft( {0;,, – 1;,,,2} right),,Nleft( { – 1;,,1;,,3} right)). Gọi (left( P right)) là mặt phẳng đi qua M, N và tạo với mặt phẳng (Q): 2x – y – 2z – 2 = 0 góc có số đo nhỏ nhất. Điểm $Aleft( {1;,2;,3} right)$ cách mp(left( P right)) một khoảng là
A. (sqrt 3 .)
B. (dfrac{{5sqrt 3 }}{3}.)
C. (dfrac{{7sqrt {11} }}{{11}}.)
D. (dfrac{{4sqrt 3 }}{3}.)

Hướng dẫn

(left( P right)) có VTPT (overrightarrow n ) vuông góc với (overrightarrow {MN} ,left( { – 1;,2;,1} right)) nên (overrightarrow n ,left( {2b, + ,c;,,b;,,c} right)).
Gọiα là góc tạo bởi $left( P right)$và $left( Q right)$,αnhỏ nhất khi (cosalpha ) lớn nhất.
Ta có ({rm{cos}}alpha = ,dfrac{{left| b right|}}{{sqrt {5{b^2} + 2{c^2} + 4bc} }})
Nếu (b, = ,0)thì ${rm{cos}}alpha ,{rm{ = }},{rm{0}}{rm{.}}$
Nếu (b, ne ,0)thì ({rm{cos}}alpha = dfrac{1}{{sqrt {2{{left( {dfrac{c}{b} + 1} right)}^2} + 3} }}). Khi đó, ${rm{cos}}alpha ,$lớn nhất khi (dfrac{c}{b} = , – 1, Rightarrow ) chọn (b, = ,1;,c = , – 1)
Vậy, phương trình mp(left( P right)) là (x + ,y, – z, + ,3, = ,0). Do đó (dleft( {A,,left( P right)} right) = ,sqrt 3 ).

[Ẩn HD]

Câu 32. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz,cho điểm (Aleft( {2;,5;,3} right)) và đường thẳng (d:,dfrac{{x – 1}}{2} = dfrac{y}{1} = dfrac{{z – 2}}{2}). Gọi (left( P right)) là mặt phẳng chứa đường thẳng (d) sao cho khoảng cách từ (A) đến (left( P right)) lớn nhất. Tính khoảng cách từ điểm (Mleft( {1;,2;, – 1} right)) đến mặt phẳng (left( P right)).
A. (dfrac{{11sqrt {18} }}{{18}}.)
B. (3sqrt 2 .)
C. (dfrac{{sqrt {11} }}{{18}}.)
D. (dfrac{4}{3}.)

Hướng dẫn

Gọi (H) là hình chiếu của (A) trên (d); (K) là hình chiếu của (A) trên (left( P right)).
Ta có d(A,(P)) = AK ≤ AH (Không đổi)
( Rightarrow ) GTLN của (d(d,,,(P))) là (AH)
=> d(A,(P)) lớn nhất khi k ≡ H.
Ta có (Hleft( {3;1;4} right)), (left( P right)) qua (H) và ( bot )(AH)
( Rightarrow ,left( P right):,x – 4y + z – 3 = 0)
Vậy (dleft( {M,,left( P right)} right) = ,dfrac{{11sqrt {18} }}{{18}}).

[Ẩn HD]

Bài cùng chủ đề:

  • Ôn tập lý thuyết toán 12 chương II

  • Ôn tập toán phổ thông chương IV

  • Ôn tập lý thuyết toán 12 chương I

  • Ôn tập toán lớp 12 chương 7

Share

Share

VẬT LÝ 10

|

VẬT LÝ 11

|

VẬT LÝ 12

|

TÀI LIỆU VẬT LÝ

TOÁN 10

|

TOÁN 11

|

TOÁN 12

|

HỌC247

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button