Skip to content

Trang Học trực tuyến

  • Môn Toán

Trang Học trực tuyến

  • Home » 
  • Giải SBT Toán 12 – Kết nối

Sách bài tập Toán 12 Bài 15 (Kết nối tri thức): Phương trình đường thẳng trong không gian

By admin 18/11/2024 0

Giải SBT Toán 12 Bài 15: Phương trình đường thẳng trong không gian

Bài 5.8 trang 28 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, cho ba điểm A(0; 0; 2), B(1; 2; 1), C(2; 3; 4).

a) Viết phương trình tham số, phương trình chính tắc của đường thẳng AB.

b) Viết phương trình tham số của đường thẳng d đi qua điểm C và song song với AB.

Lời giải:

a) Ta có: AB→ = (1; 2; −1) là một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB và đường thẳng AB đi qua A(0; 0; 2) nên phương trình tham số của đường thẳng AB là x=ty=2tz=2−t.

Phương trình chính tắc của đường thẳng AB là x1=y2=z−2−1.

b) Theo đề bài, đường thẳng d song song với đường thẳng AB nên AB→ = (1; 2; −1) chính là vectơ chỉ phương của đường thẳng d và đường thẳng d đi qua C(2; 3; 4).

Do đó, phương trình tham số của đường thẳng d x=2+ty=3+2tz=4−t.

Bài 5.9 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P): 2x – 3y – z + 2 = 0 và điểm A(1; −1; −2).

a) Viết phương trình tham số của đường thẳng d đi qua A và vuông góc với mặt phẳng (P).

b) Tìm tọa độ giao điểm của đường thẳng d và mặt phẳng (P).

Lời giải:

a) Vì đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng (P) nên nP→ = (2; −3; −1) là một vectơ chỉ phương của đường thẳng d, phương trình tham số của đường thẳng d là x=1+2ty=−1−3tz=−2−t.

b) Gọi I là giao điểm của đường thẳng d và mặt phẳng (P).

Do I thuộc đường thẳng d nên tọa độ điểm I có dạng I(1 + 2t; −1 – 3t; −2 – t), mà I cũng thuộc (P) nên ta có:

2(1 + 2t) – 3(−1 – 3t) – (−2 – t) + 2 = 0

⇔ 14t + 9 = 0

⇔ t = −914.

Do đó, I−27;1314;−1914.

Bài 5.10 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng d: x=2+3ty=−1−tz=−3+2t và mặt phẳng (P): x – y – z = 0.

a) Tìm tọa độ giao điểm I của đường thẳng d và mặt phẳng (P).

b) Viết phương trình đường thẳng d’ nằm trên mặt phẳng (P) sao cho d’ cắt và vuông góc với d.

Lời giải:

a) Theo đề, I là giao của đường thẳng d và mặt phẳng (P).

Gọi I(2 + 3t; −1 – t; – 3 + 2t), thay vào phương trình mặt phẳng (P) được

2 + 3t – (−1 – t) – (−3 + 2t) = 0

⇔ 2t + 6 = 0

⇔ t = −3.

Vậy I(−7; 2; −9).

b)  Ta có vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) là nP→ = (1; −1; −1), vectơ chỉ phương của đường thẳng d là ud→ = (3; −1; 2).

Do d’ nằm trên (P), cắt đường thẳng d và vuông góc với d nên đường thẳng d’ đi qua điểm I(−7; 2; −9) và nhận nP→,ud→ làm vectơ chỉ phương.

Ta có: nP→,ud→=−1−1−12;−1123;1−13−1 = (−1; −5; 2).

Phương trình tham số của đường thẳng d’ là x=−7−ty=2−5tz=−9+2t.

Bài 5.11 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng:

d: x=1+2ty=−2+tz=4−3t và d’: x=1−2sy=2−sz=5+3s.

a) Chứng minh rằng d // d’.

b) Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa d và d’.

Lời giải:

a) Ta có: ud→ = (2; 1; −3) và ud‘→ = (−2; −1; 3) = −1(2; 1; −3) là hai vectơ cùng phương và điểm A(1; −2; 4) thuộc đường thẳng d nhưng không thuộc d’ (do thay A và d’ thì hệ 1−2s=12−s=−25+3s=4 vô nghiệm).

Do đó, d ∥ d’.

b) Ta có: ud→ = (2; 1; −3).

Lấy A(1; −2; 4) ∈ d và B(1; 2; 5) ∈ d’ ⇒ AB→ = (0; 4; 1).

Do (P) chứa hai đường thẳng d và d’ nên vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) là

nP→=ud→,AB→=1−341;−3210;2104 = (13; −2; 8).

Phương trình mặt phẳng (P) là:

13(x – 1) – 2(y + 2) + 8(z – 4) = 0

⇔ 13x – 2y + 8z – 49 = 0.

Bài 5.12 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng:

d: x=1−ty=2+tz=−3+2t và d’: x+23=y+12=z−1.

Xét vị trí tương đối giữa hai đường thẳng d và d’.

Lời giải:

Ta có: ud→ = (−1; 1; 2), ud‘→ = (3; 2; −1) lần lượt là vectơ chỉ phương của đường thẳng d và d’.

Đường thẳng d đi qua A(1; 2; −3), đường thẳng d’ đi qua B(−2; −1; 0)

⇒ AB→ = (−3; −3; 3).

Có ud→,ud‘→=122−1;2−1−13;−1132 = (−5; 5; −5).

Ta được ud→,ud‘→.AB→ = −5.(−3) + 5.(−3) + 3.(−5) = −15 ≠ 0.

Vậy hai đường thẳng d và d’ chéo nhau.

Bài 5.13 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, một xe tải có chiều cao bằng 1, di chuyển trên mặt phẳng (Oxyz) và cần chui qua gầm của một cây cầu. Cây cầu đó thuộc đường thẳng ∆: x=1+ty=−1+2tz=2. Hỏi chiều cao của gầm cầu có đủ để xe tải chui qua hay không?

Lời giải:

Đường thẳng ∆ đi qua điểm A(1; −1; 2) và đường thẳng song song với mặt phẳng (Oxy). Khoảng cách giữa đường thẳng ∆ và mặt phẳng (Oxy) bằng khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (Oxy).

Ta có: dA,Oxy = 2 > 1, do đó xe tải có chiều cao bằng 1 thì chui qua được gầm cầu.

Bài 5.14 trang 29 SBT Toán 12 Tập 2: Trong không gian Oxyz, một người ở trong một căn phòng, mắt người đặt tại vị trí A(1; 2; 3), nhìn ra ngoài khu vườn qua một khung của sổ có dạng hình tròn tâm O(0; 0; 0), bán kính 2 và thuộc mặt phẳng (Oyz). Hỏi qua khung cửa sổ, người đó có nhìn thấy bông hoa ở vị trí M(−2; 1; 1) hay không?

Lời giải:

Gọi N là giao điểm của đường thẳng AM với mặt phẳng (Oyz) ⇒ N(0; b; c).

Ta có: AN→ = (−1; b – 2; c – 3) và AM→ = (−3; −1; −2) là hai vectơ cùng phương nên ta có b−2−1=c−3−2=−3−1=3 ⇔ b=−1c=−3 ⇒ N(0; −1; −3).

Như vậy ON = 0+−12+−32=10 > 2 nên mắt người đặt ở vị trí A không thể nhìn thấy bông hoa đặt ở vị trí M qua một đường tròn có tâm O bán kính bằng 2 nằm trên mặt phẳng (Oyz).

Lý thuyết Phương trình đường thẳng trong không gian

1. Phương trình đường thẳng

• Vectơ chỉ phương của đường thẳng

Vectơ u→≠0→được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng D nếu giá của u→song song hoặc trùng với ∆.

Chú ý

+) Đường thẳng hoàn toàn xác định khi biết một điểm mà nó đi qua và một vectơ chỉ phương.

+) Nếu u→là một vectơ chỉ phương của ∆ thì ku→(với k là một số khác 0) cũng là một vectơ chỉ phương của ∆.

Ví dụ 1. Cho hình chóp S.ABCD, đáy là hình bình hành. Hãy chỉ ra các vectơ chỉ phương của đường thẳng BC mà điểm đầu và điểm cuối của vectơ đó đều là các đỉnh của hình chóp S.ABCD.

Hướng dẫn giải

Phương trình đường thẳng trong không gian (Lý thuyết Toán lớp 12) | Kết nối tri thức

Đường thẳng BC nhận BC→,CB→,AD→,DA→  là các vectơ chỉ phương của đường thẳng BC.

• Phương trình tham số của đường thẳng

Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng ∆ đi qua điểm A(x0; y0; z0) và có vectơ chỉ phương u→=a;b;c . Hệ phương trình x=x0+aty=y0+btz=z0+ct  được gọi là phương trình tham số của đường thẳng ∆ (t là tham số, t ∈ ℝ).

Chú ý

+) Với các số a, b, c không đồng thời bằng 0, hệ phương trình x=x0+aty=y0+btz=z0+ctt∈ℝ  xác định một đường thẳng đi qua điểm M(x0; y0; z0) và có vectơ chỉ phương u→=a;b;c .

+) Từ phương trình tham số của đường thẳng, mỗi giá trị của tham số tương ứng với một điểm thuộc đường thẳng và ngược lại.

Ví dụ 2. Viết phương trình tham số của đường thẳng ∆ đi qua điểm A(0; 1; 2) và có vectơ chỉ phương u→=1;2;3 .

Hướng dẫn giải

Đường thẳng ∆ đi qua điểm A(0; 1; 2) và có vectơ chỉ phương u→=1;2;3  có phương trình là: x=ty=1+2tz=2+3t .

• Phương trình chính tắc của đường thẳng

Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng ∆ đi qua điểm A(x0; y0; z0) và có vectơ chỉ phương u→=a;b;c  với a, b, c là các số khác 0.

Hệ phương trình: x−x0a=y−y0b=z−z0c  được gọi là phương trình chính tắc của đường thẳng ∆.

Ví dụ 3. Viết phương trình chính tắc của đường thẳng ∆ đi qua điểm A(−1; 1; 2) và có vectơ chỉ phương u→=1;−2;3 .

Hướng dẫn giải

Đường thẳng ∆ đi qua điểm A(−1; 1; 2) và có vectơ chỉ phương u→=1;−2;3  có phương trình chính tắc là: x+11=y−1−2=z−23 .

• Phương trình đường thẳng đi qua hai điểm

Trong không gian Oxyz, cho hai điểm phân biệt A1(x1; y1; z1) và A2(x2; y2; z2). Đường thẳng A1A2 có vectơ chỉ phương A1A2→=x2−x1;y2−y1;z2−z1 .

+) Đường thẳng A1A2 có phương trình tham số là: x=x1+x2−x1ty=y1+y2−y1tz=z1+z2−z1tt∈ℝ .

+) Trong trường hợp x1 ≠ x2, y1 ≠ y2, z1 ≠ z2 thì đường thẳng A1A2 có phương trình chính tắc là: x−x1x2−x1=y−y1y2−y1=z−z1z2−z1 .

Ví dụ 4. Lập phương trình tham số của đường thẳng đi qua hai điểm M(1; 1; 1) và N(1; −3; 2).

Hướng dẫn giải

Đường thẳng MN đi qua điểm M(1; 1; 1) nhận MN→=0;−4;1  làm vectơ chỉ phương có phương trình tham số là: x=1y=1−4tz=1+t .

2. Hai đường thẳng vuông góc

Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng ∆1, ∆2 tương ứng có vectơ chỉ phương u1→=a1;b1;c1, u2→=a2;b2;c2. Khi đó Δ1⊥Δ2⇔u1→.u2→=0⇔a1a2+b1b2+c1c2=0.

Ví dụ 5. Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng:

d1: x=2+ty=5−4tz=3+t  và d2: x=1+2my=mz=2+2m .

Chứng minh rằng hai đường thẳng trên vuông góc với nhau.

Hướng dẫn giải

Ta có ud1→=1;−4;1; ud2→=2;1;2.

Vì ud1→.ud2→=1.2+−4.1+1.2=0. Do đó d1 ⊥ d2.

3. Vị trí tương đối giữa hai đường thẳng

Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng ∆1, ∆2 lần lượt đi qua các điểm A1(x1; y1; z1), A2(x2; y2; z2) và tương ứng có vectơ chỉ phương u1→=a1;b1;c1,u2→=a2;b2;c2. Khi đó:

+) ∆1 // ∆2⇔ u1→cùng phương với u2→và A1 Phương trình đường thẳng trong không gian (Lý thuyết Toán lớp 12) | Kết nối tri thức ∆2.

+) ∆1 ≡ ∆2⇔ u1→cùng phương với u2→và A1 ∈ ∆2.

+) ∆1 và ∆2 cắt nhau

⇔u1→,u2→≠0→A1A2→⊥u1→,u2→⇔u1→,u2→≠0→A1A2→.u1→,u2→=0.

+) ∆1 và ∆2 chéo nhau ⇔ A1A2→.u1→,u2→≠0.

Ví dụ 6. Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng d1: x=t+1y=2t+3z=−2t  và d2: x=m−2y=m+2z=−m+3 . Xác định vị trí tương đối của hai đường thẳng trên.

Hướng dẫn giải

Đường thẳng d1 đi qua điểm A(1; 3; 0) và có vectơ chỉ phương u1→=1;2;−2.

Đường thẳng d2 đi qua điểm B(−2; 2; 3) và có vectơ chỉ phương u2→=1;1;−1.

Có AB→=−3;−1;3và u1→,u2→=0;−1;−1.

Vì AB→.u1→,u2→=−3.0+−1.−1+3.−1=−2≠0.

Do đó d1 và d2 chéo nhau.

Chú ý. Để xét vị trí tương đối giữa hai đường thẳng, ta cũng có thể dựa vào các vectơ chỉ phương và phương trình của hai đường thẳng đó theo tiêu chuẩn sau đây.

Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng ∆1, ∆2 tương ứng có vectơ chỉ phương u1→=a1;b1;c1,u2→=a2;b2;c2và có phương trình tham số:

Δ1:x=x1+a1ty=y1+b1tz=z1+c1t; Δ2:x=x2+a2sy=y2+b2sz=z2+c2s

Xét hệ phương trình hai ẩn t, s: x1+a1t=x2+a2sy1+b1t=y2+b2sz1+c1t=z2+c2s(*).

Khi đó:

+) ∆1 // ∆2⇔ u1→cùng phương với u2→và hệ (*) vô nghiệm.

+) ∆1 ≡ ∆2⇔ Hệ (*) có vô số nghiệm.

+) ∆1 cắt ∆2⇔ Hệ (*) có nghiệm duy nhất.

+) ∆1 và ∆2 chéo nhau ⇔ u1→và u2→không cùng phương và hệ (*) vô nghiệm.

Ví dụ 7. Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng d1: x=10−3ty=10−4tz=3−2t  và d2: x=m+3y=2m+2z=3m+3 . Xác định vị trí tương đối của hai đường thẳng trên.

Hướng dẫn giải

Xét hệ phương trình 10−3t=m+310−4t=2m+23−2t=3m+3⇔m+3t=72m+4t=83m+2t=0⇔m=−2t=3 .

Do đó hệ có nghiệm duy nhất nên d1 và d2 cắt nhau.

Xem thêm các bài giải SBT Toán lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 14: Phương trình mặt phẳng

Bài 15: Phương trình đường thẳng trong không gian

Bài 16: Công thức tính góc trong không gian

Bài 17: Phương trình mặt cầu

Bài tập cuối chương 5

Bài 18: Xác suất có điều kiện 

Tags : Tags 1. Giải sgk Toán 12 Kết nối tri thức Giải bài tập Toán 12 Kết nối tri thức Tập 1   chi tiết)   Tập 2 (hay
Share
facebookShare on FacebooktwitterShare on TwitteremailShare on Email
Post navigation
Previous post

Sách bài tập Toán 12 (Cánh diều): Bài tập cuối chương 4

Next post

Sách bài tập Toán 12 Bài 3 (Chân trời sáng tạo): Phương trình mặt cầu

Bài liên quan:

Sách bài tập Toán 12 Bài 1 (Kết nối tri thức): Tính đơn điệu và cực trị của hàm số

Sách bài tập Toán 12 Bài 2 (Kết nối tri thức): Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số

Sách bài tập Toán 12 Bài 3 (Kết nối tri thức): Đường tiệm cận của đồ thị hàm số

Sách bài tập Toán 12 Bài 4 (Kết nối tri thức): Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số

Sách bài tập Toán 12 Bài 5 (Kết nối tri thức): Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn

Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 1

Sách bài tập Toán 12 Bài 6 (Kết nối tri thức): Vectơ trong không gian

Sách bài tập Toán 12 Bài 7 (Kết nối tri thức): Hệ trục toạ độ trong không gian

Leave a Comment Hủy

Mục lục

  1. Sách bài tập Toán 12 Bài 1 (Kết nối tri thức): Tính đơn điệu và cực trị của hàm số
  2. Sách bài tập Toán 12 Bài 2 (Kết nối tri thức): Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số
  3. Sách bài tập Toán 12 Bài 3 (Kết nối tri thức): Đường tiệm cận của đồ thị hàm số
  4. Sách bài tập Toán 12 Bài 4 (Kết nối tri thức): Khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số
  5. Sách bài tập Toán 12 Bài 5 (Kết nối tri thức): Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn
  6. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 1
  7. Sách bài tập Toán 12 Bài 6 (Kết nối tri thức): Vectơ trong không gian
  8. Sách bài tập Toán 12 Bài 7 (Kết nối tri thức): Hệ trục toạ độ trong không gian
  9. Sách bài tập Toán 12 Bài 8 (Kết nối tri thức): Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ
  10. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 2
  11. Sách bài tập Toán 12 Bài 9 (Kết nối tri thức): Khoảng biến thiên và khoảng tứ phân vị
  12. Sách bài tập Toán 12 Bài 10 (Kết nối tri thức): Phương sai và độ lệch chuẩn
  13. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 3
  14. Sách bài tập Toán 12 Bài 11 (Kết nối tri thức): Nguyên hàm
  15. Sách bài tập Toán 12 Bài 12 (Kết nối tri thức): Tích phân
  16. Sách bài tập Toán 12 Bài 13 (Kết nối tri thức): Ứng dụng hình học của tích phân
  17. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 4
  18. Sách bài tập Toán 12 Bài 14 (Kết nối tri thức): Phương trình mặt phẳng
  19. Sách bài tập Toán 12 Bài 16 (Kết nối tri thức): Công thức tính góc trong không gian
  20. Sách bài tập Toán 12 Bài 17 (Kết nối tri thức): Phương trình mặt cầu
  21. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 5
  22. Sách bài tập Toán 12 Bài 18 (Kết nối tri thức): Xác suất có điều kiện
  23. Sách bài tập Toán 12 Bài 19 (Kết nối tri thức): Công thức xác suất toàn phần và công thức Bayes
  24. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập cuối chương 6
  25. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Bài tập ôn tập cuối năm
  26. Sách bài tập Toán 12 (Kết nối tri thức): Đề minh họa kiểm tra cuối học kì 2

Copyright © 2025 Trang Học trực tuyến
  • Sach toan
  • Giới thiệu
  • LOP 12
  • Liên hệ
  • Sitemap
  • Chính sách
Back to Top
Menu
  • Môn Toán