Chuyên đề Toán 12 Bài 3 Dạng 1: Xác định vectơ pháp tuyến và viết phương trình mặt phẳng có đáp án
-
1618 lượt thi
-
40 câu hỏi
-
60 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, vectơ nào là một vectơ chỉ phương của đường thẳng có phương trình ?
Ta có .
Vậy một vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Chọn B.
Câu 2:
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng vuông góc với mặt phẳng có phương trình . Một vectơ chỉ phương của là:
Vì vuông góc với mặt phẳng nên vectơ chỉ phương của là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng .
Chọn A.
Câu 3:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho . Tìm một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB.
Ta có ;
Suy ra .
Suy ra đường thẳng AB có một vectơ chỉ phương là .
Chọn A.
Câu 4:
Trong không gian Oxyz, phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm M(2,-1,3) và có vectơ chỉ phương là
Phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là .
Chọn D.
Câu 5:
Trong không gian Oxyz, cho điểm A(1,2,3) và mặt phẳng (P) có phương trình .
Đường thẳng đi qua A và vuông góc với mặt phẳng có phương trình là
Gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Ta có vectơ pháp tuyến của mặt phẳng : .
Vì nên phương trình tham số của là .
Chọn B.
Câu 6:
Cho điểm A(1,2,3) và hai mặt phẳng .
Phương trình đường thẳng d đi qua A song song với cả (P) và (Q) là
Mặt phẳng có một vectơ pháp tuyến là .
Mặt phẳng (Q) có một vectơ pháp tuyến là
Đường thẳng d có một vectơ chỉ phương là .
Do đường thẳng d song song với (P) và (Q) nên
Suy ra đường thẳng d đi qua và có vectơ chỉ phương .
Phương trình chính tắc của d là .
Chọn D.
Câu 7:
Trong không gian Oxyz, cho tam giác ABC với . Phương trình tham số của đường thẳng đi qua điểm A và song song với BC là
Gọi là đường thẳng đi qua điểm A và song song với BC.
Ta có: .
Do song song với BC nên một vectơ chỉ phương của là .
Vậy phương trình tham số của đường thẳng là .
Chọn A.
Câu 8:
Đường thẳng là giao tuyến của hai mặt phẳng x+z-5=0 và x-2y-z+3=0 thì có phương trình là
Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến là .
Mặt phẳng (Q) có vectơ pháp tuyến là .
Ta có .
Gọi là một vectơ chỉ phương của thì và .
Suy ra cùng phương với . Chọn
Lấy thuộc mặt phẳng (P) và (Q).
Đường thẳng đi qua có một vectơ chỉ phương .
Vậy phương trình là: .
Chọn C.
Câu 9:
Trong không gian Oxyz, cho tam giác ABC có A(2,1,-1), B(-2,3,1) và C(0,-1,3). Gọi d là đường thẳng đi qua tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC và vuông góc với mặt phẳng . Phương trình đường thẳng d là
Ta có .
Vậy tam giác ABC đều nên tâm đường tròn ngoại tiếp là trọng tâm .Ta có .
Đường thẳng d đi qua và có vectơ chỉ phương cùng phương với , do đó chọn .
Phương trình đường thẳng d là .
Với , ta có điểm .
Vậy đường thẳng d đi qua và có vectơ chỉ phương .
Chọn B.
Câu 10:
Trong không gian Oxyz, cho hai M(1,2,3), N(3,4,5) và mặt phẳng . Gọi là đường thẳng thay đổi nằm trong mặt phẳng (P), các điểm H,K lần lượt là hình chiếu vuông góc của M,N trên . Biết rằng khi thì trung điểm của HK luôn thuộc một đường thẳng d cố định, phương trình của đường thẳng d là
Gọi I là trung điểm của HK.
Do nên . Khi đó I thuộc mặt phẳng là mặt phẳng trung trực của đoạn MN.
Ta có đi qua trung điểm của MN là điểm và nhận làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình là .
Mà . Suy ra
Tìm được và vectơ chỉ phương của d là .
Vậy .
Chọn A.
Câu 11:
Trong không gian Oxyz. Cho điểm E(1,1,1), mặt cầu và mặt phẳng . Gọi là đường thẳng đi qua E, nằm trong và cắt tại hai điểm sao cho là tam giác đều. Phương trình tham số của là
Gọi là một vectơ chỉ phương của với .
Ta có .
Vì nên .(1)
Mặt cầu có tâm và bán kính .
Gọi H là hình chiếu vuông góc của O trên AB
Ta có là tam giác đều cạnh R nên .
Suy ra khoảng cách từ O đến đường thẳng bằng .
Khi đó
(2)
Thay (1) vào (2) ta được:
Thay thì và .
Ta được một vectơ chỉ phương của là
Vậy phương trình của đường thẳng là .
Chọn C.
Câu 12:
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): x+y-z-1=0 và đường thẳng . Phương trình đường thẳng d' là hình chiếu vuông góc của d trên mặt phẳng (P) là
Đường thẳng có phương trình tham số là .
Lấy điểm . Thay đổi tọa độ điểm M vào phương trình mặt phẳng ta được: .
Suy ra .
Do đó .
Lấy . Gọi H là hình chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng .
Đường thẳng AH đi qua và nhận làm vectơ chỉ phương nên AH có phương trình là .
Suy ra .
Thay tọa độ H vào phương trình mặt phẳng (P) được
MH là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P), đi qua và nhận là vectơ chỉ phương nên có phương trình là .
Chọn B.
Câu 13:
Cho các đường thẳng và đường thẳng . Phương trình đường thẳng đi qua , cắt và vuông góc với là
Gọi là một vectơ chỉ phương của .
Do là một vectơ chỉ phương của đường thẳng và .
Suy ra .
Vậy . Phương trình đường thẳng cần tìm là .
Chọn C.
Câu 14:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng và hai đường thẳng và .
Đường thẳng vuông góc với cắt cả hai đường thẳng và có phương trình là
có vectơ pháp tuyến .
Đường thẳng vuông góc với cắt cả hai đường thẳng tại M và cắt tại N suy ra
Do nên .
Phương trình đường thẳng d là .
Chọn .
Chọn A.
Câu 15:
Viết phương trình đường thẳng d qua A(1,2,3) cắt đường thẳng và song song với mặt phẳng .
Do .
d song song với mặt phẳng nên
Vậy phương trình đường thẳng .
Chọn C.
Câu 16:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P):2x-y+z-10=0, điểm A(1,3,2) và đường thẳng .
Tìm phương trình đường thẳng cắt và d lần lượt tại M và N sao cho A là trung điểm của MN.
Ta có .
A là trung điểm của .
Mà nên tọa độ M thỏa phương trình (P), ta được:
Suy ra .
Đường thẳng đi qua hai điểm M và N nên có một vectơ chỉ phương nên có phương trình là .
Chọn A.
Câu 17:
Trong không gian tọa độ Oxyz, cho điểm A(-3,3,-3) thuộc mặt phẳng và mặt cầu .
Đường thẳng qua A, nằm trên mặt phẳng cắt tại . Để độ dài MN lớn nhất thì phương trình đường thẳng là
Mặt cầu có tâm và bán kính .
Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
Gọi lần lượt là hình chiếu vuông góc của I lên và mặt phẳng .
nên phương trình đường thẳng IK đi qua I và vuông góc với mặt phẳng là .
Tọa độ điểm K là nghiệm hệ phương trình .
Vì nên . Do đó IH nhỏ nhất khi H trùng với K.
Để MN lớn nhất thì IH phải nhỏ nhất.
Khi đó đường thẳng cần tìm đi qua A và K. Ta có .
Đường thẳng có phương trình là: .
Chọn A.
Câu 18:
Trong không gian Oxyz, cho tam giác ABC có A(2,3,3), phương trình đường trung tuyến kẻ từ B là , phương trình đường phân giác trong của góc C là .
Đường thẳng AB có một vectơ chỉ phương là
Ta có phương trình tham số của là: .
Gọi M là trung điểm của AC nên .
Vì nên .
Suy ra .
Phương trình mặt phẳng đi qua A và vuông góc với là: .
Gọi H là giao điểm của và .
Gọi A' là điểm đối xứng với A qua đường phân giác , suy ra H là trung điểm AA'.
Do nên đường thẳng BC có vectơ chỉ phương là .
Suy ra phương trình của đường thẳng BC là .
Vì .
Đường thẳng AB có một vectơ chỉ phương là .
Chọn C.
Câu 19:
Trong không gian hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng và hai điểm . Gọi d là đường thẳng song song và cách một khoảng bằng , gần đường thẳng AB nhất. Đường thẳng d cắt mặt phẳng tại điểm nào dưới đây?
Phương trình tham số của đường thẳng AB có dạng: .
Để đường thẳng d thỏa mãn bài toán thì ta có hình vẽ tương ứng
Đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng AB và là MN với .
Để d gần đường thẳng AB nhất thì d phải đi qua điểm D nằm trên đoạn MN mà . Do đó .
Vectơ chỉ phương của đường thẳng d là .
Suy ra phương trình tham số của d là
Đường thẳng d cắt tại điểm có .
Vậy giao điểm của d và là .
Chọn D.
Câu 20:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho bốn đường thẳng
Biết không tồn tại đường thẳng nào trong không gian mà cắt được đồng thời cả bốn đường thẳng trên. Giá trị của biểu thức bằng
Ta có: .
Gọi (P) là mặt phẳng chứa và .
Gọi .
Gọi .
Để thỏa mãn yêu cầu bài toán thì phải cùng phương với .
Suy ra .
Chọn A.
Câu 21:
Trong không gian Oxyz, vectơ nào sau đây là vectơ chỉ phương của đường thẳng
Chọn B
Câu 22:
Trong không gian Oxyz, đường thẳng qua hai điểm M(-2,1,2), N(3,-1,0) có vectơ chỉ phương là
Câu 23:
Câu 24:
Trong không gian Oxyz, đường thẳng d đi qua điểm E(-1,0,2) và có vectơ chỉ phương . Phương trình của đường thẳng d là
Câu 25:
Câu 26:
Trong hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng . Phương trình nào sau đây là phương trình tham số của d?
Câu 27:
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng và đường thẳng .
Phương trình tham số của đường thẳng đi qua vuông góc với d và nằm trong là
Câu 28:
Trong không gian tọa độ Oxyz, gọi d là giao tuyến của hai mặt phẳng và . Phương trình tham số của đường thẳng d là
Câu 29:
Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng và đường thẳng . Phương trình của đường thẳng d nằm trong mặt phẳng , cắt và vuông góc với đường thẳng là
Chọn B
Câu 30:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng và mặt phẳng . Viết phương trình đường thẳng d' là hình chiếu vuông góc của đường thẳng d trên mặt phẳng (P).
Câu 31:
Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng và điểm . Đường thẳng đi qua điểm A, vuông góc với và cắt có phương trình là
Câu 32:
Trong không gian Oxyz, cho điểm M(2,1,0) và đường thẳng . Phương trình đường thẳng đi qua điểm M cắt và vuông góc với đường thẳng d là
Câu 33:
Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng . Phương trình đường thẳng cắt lần lượt tại A và B sao cho AB nhỏ nhất là
Câu 34:
Trong không gian Oxyz, gọi d là đường thẳng đi qua điểm A(1,-1,2), song song với mặt phẳng , đồng thời tạo với đường thẳng một góc lớn nhất. Phương trình đường thẳng d là
Chọn D
Câu 35:
Trong không gian tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình , mặt phẳng có phương trình: và đường thẳng có phương trình: . Viết phương trình đường thẳng nằm trong mặt phẳng , vuông góc với đường thẳng , đồng thời cắt mặt cầu (S) theo dây cung có độ dài lớn nhất.
Câu 36:
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(2,1,-2), B(5,1,1) và mặt cầu (S) có phương trình . Xét đường thẳng d đi qua A và tiếp xúc với (S) sao cho khoảng cách từ B đến d nhỏ nhất. Phương trình của đường thẳng d là
Câu 37:
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng và mặt cầu (S) có phương trình: . Gọi là đường thẳng đi qua , vuông góc với đường thẳng d và cắt tại hai điểm có khoảng cách lớn nhất. Khi đó đường thẳng có một vectơ chỉ phương là . Giá trị của bằng
Câu 38:
Đường thẳng đi qua điểm M(3,1,1), nằm trong mặt phẳng và tạo với đường thẳng một góc nhỏ nhất thì phương trình của đường thẳng là