Trắc nghiệm Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 1. Phương trình mặt phẳng có đáp án
Trắc nghiệm Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 1. Phương trình mặt phẳng có đáp án
-
34 lượt thi
-
20 câu hỏi
-
60 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
I. Nhận biết
Cho hình lập phương \[ABCD.A'B'C'D'\]. Vectơ nào là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( {ABCD} \right)\]?
Đáp án đúng là: C
Ta có: \[ABCD.A'B'C'D'\] là hình lập phương nên \[\overrightarrow {AA'} \bot \left( {ABCD} \right)\].
Do đó, \[\overrightarrow {AA'} \] là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( {ABCD} \right)\].
Câu 2:
Phương trình nào dưới đây là phương trình tổng quát của mặt phẳng?
Đáp án đúng là: D
Phương trình tổng quát của mặt phẳng có dạng: \[ax + by + cz + d = 0\] trong đó \[a,b,c\] không đồng thời bằng 0.
Do đó, ta chọn D.
Câu 3:
Trong không gian \[Oxyz\], mặt phẳng \[\left( P \right):x + y + z - 3 = 0\] đi qua điểm nào dưới đây?
Đáp án đúng là: B
Thay tọa độ vào phương trình mặt phẳng, ta có:
Với điểm \[A\left( { - 1; - 1; - 1} \right),\] ta được: \[ - 1 + \left( { - 1} \right) + \left( { - 1} \right) - 3 = - 6 \ne 0.\]
Do đó, mặt phẳng \[\left( P \right)\] không đi qua điểm \[A\left( { - 1; - 1; - 1} \right).\]
Với điểm \[B\left( {1;1;1} \right)\], ta được: \[1 + 1 + 1 - 3 = 0\].
Do đó, mặt phẳng \[\left( P \right)\] đi qua điểm \[B\left( {1;1;1} \right).\]
Với điểm \[C\left( {1;1; - 1} \right),\] ta được: \[1 + 1 + \left( { - 1} \right) - 3 = - 2 \ne 0.\]
Do đó, mặt phẳng \[\left( P \right)\] không đi qua điểm \[C\left( {1;1; - 1} \right).\]
Với điểm \[D\left( { - 3;0;0} \right)\], ta được: \[ - 3 + 0 + 0 - 3 = - 6 \ne 0.\]
Do đó, mặt phẳng \[\left( P \right)\] không đi qua điểm \[D\left( { - 3;0;0} \right).\]
Câu 4:
Trong không gian \[Oxyz\], cho mặt phẳng \[\left( \alpha \right):2x + y + z + 1 = 0\]. Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là
Đáp án đúng là: A
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( \alpha \right):2x + y + z + 1 = 0\] là \[\overrightarrow n = \left( {2;1;1} \right).\]
Câu 5:
Trong không gian \[Oxyz\], cho mặt phẳng \[\left( P \right):\frac{x}{1} + \frac{y}{2} + \frac{z}{3} = 1\]. Điểm nào sau đây không thuộc mặt phẳng \[\left( P \right)\]?
Đáp án đúng là: C
Xét các đáp án, ta thấy điểm \[M\left( {1;2;3} \right)\] không thuộc mặt phẳng \[\left( P \right)\] do
\[\frac{1}{1} + \frac{2}{2} + \frac{3}{3} = 3 \ne 1.\]
Câu 6:
II. Thông hiểu
Trong không gian \[Oxyz\], phương trình mặt phẳng \[\left( P \right)\] đi qua điểm \[A\left( {2;1;3} \right)\] và có vectơ pháp tuyến \[\overrightarrow n = \left( {2;3; - 1} \right)\] là
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[2\left( {x - 1} \right) + 3\left( {y - 1} \right) + \left( { - 1} \right)\left( {z - 3} \right) = 0\] hay \[2x + 3y - z - 2 = 0.\]
Câu 7:
Trong không gian \[Oxyz\], vectơ nào sau đây là một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( P \right)\], biết \[\overrightarrow a = \left( { - 1; - 2; - 2} \right)\], \[\overrightarrow b = \left( { - 1;0; - 1} \right)\]là cặp vectơ chỉ phương của \[\left( P \right)\]?
Đáp án đúng là: C
Ta có vectơ pháp tuyến \[\overrightarrow n \] của mặt phẳng \[\left( P \right)\] bằng
\[\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow a ,\overrightarrow b } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&{ - 2}\\0&{ - 1}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&{ - 1}\\{ - 1}&{ - 1}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 1}&{ - 2}\\{ - 1}&0\end{array}} \right|} \right) = \left( {2;1; - 2} \right).\]
Vậy vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là \[\overrightarrow n = \left( {2;1; - 2} \right).\]
Câu 8:
Trong không gian \[Oxyz\], cho điểm \[A\left( {3; - 2; - 2} \right)\], \[B\left( {3;2;0} \right)\], \[C\left( {0;2;1} \right)\]. Phương trình mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là
Đáp án đúng là: C
Ta có: \[\overrightarrow {AB} = \left( {0;4;2} \right)\], \[\overrightarrow {AC} = \left( { - 3;4;3} \right)\].
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là
\[\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}4&2\\4&3\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2&0\\3&{ - 3}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}0&4\\{ - 3}&4\end{array}} \right|} \right)\]\[ = \left( {4; - 6;12} \right) = 2\left( {2; - 3;6} \right).\]
Suy ra \[\overrightarrow n = \left( {2; - 3;6} \right)\] là một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\].
Vậy phương trình mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là:
\[2\left( {x - 3} \right) + \left( { - 3} \right)\left( {y - 2} \right) + 6\left( {z - 0} \right) = 0\] hay \[2x - 3y + 6z = 0.\]
Câu 9:
Trong không gian \[Oxyz\], cho điểm \[M\left( {1;2;3} \right)\]. Gọi \[A,B,C\] lần lượt là hình chiếu vuông góc của điểm \[M\] lên các trục \[Ox,Oy,Oz\]. Phương trình mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là
Đáp án đúng là: A
Theo đề, ta có: \[A,B,C\] lần lượt là hình chiếu vuông góc của điểm \[M\] lên các trục \[Ox,Oy,Oz\] nên \[A\left( {1;0;0} \right),B\left( {0;2;0} \right),C\left( {0;0;3} \right)\].
Lúc này có phương trình mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là: \[\frac{x}{1} + \frac{y}{2} + \frac{z}{3} = 1.\]
Câu 10:
Trong không gian \[Oxyz\], cho điểm \[M\left( { - 1;2;0} \right)\] và mặt phẳng \[\left( P \right)\]: \[2x - 2y + z + 1 = 0\]. Khoảng cách từ điểm \[M\] đến mặt phẳng \[\left( P \right)\] là
Đáp án đúng là: B
Khoảng cách từ điểm \[M\] đến mặt phẳng \[\left( P \right)\] là
\[d\left( {M,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {2.\left( { - 1} \right) - 2.2 + 0 + 1} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {1^2}} }} = \frac{7}{3}.\]
Câu 11:
Trong không gian \[Oxyz\], cho \[A\left( {0;1;1} \right)\], \[B\left( {1;2;3} \right)\]. Viết phương trình mặt phẳng \[\left( P \right)\] đi qua \[A\] và vuông góc với đường thẳng \[AB\].
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[\overrightarrow {AB} = \left( {1;1;2} \right)\] là vectơ pháp tuyến của \[\left( P \right)\] do \[\left( P \right)\] vuông góc với đường thẳng \[AB\].
Suy ra phương trình mặt phẳng \[\left( P \right)\] là:
\[1.\left( {x - 0} \right) + 1\left( {y - 1} \right) + 2\left( {z - 1} \right) = 0\] hay \[x + y + 2z - 3 = 0.\]
Câu 12:
Cho hai mặt phẳng \[\left( P \right):3x - 2y + 2z + 7 = 0\] và \[\left( Q \right):5x - 4y + 3z + 1 = 0\]. Phương trình mặt phẳng đi qua gốc tọa độ O đồng thời vuông góc với cả \[\left( P \right)\] và \[\left( Q \right)\] là
Đáp án đúng là: B
Ta có: \[\overrightarrow {{n_P}} = \left( {3; - 2;2} \right),\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {5; - 4;3} \right)\].
Do mặt phẳng đi qua gốc tọa độ O đồng thời vuông góc với cả \[\left( P \right)\] và \[\left( Q \right)\] nên có vectơ pháp tuyến là
\[\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {{n_P}} ,\overrightarrow {{n_Q}} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&2\\{ - 4}&3\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2&3\\3&5\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}3&{ - 2}\\5&{ - 4}\end{array}} \right|} \right) = \left( {2;1; - 2} \right).\]
Suy ra phương trình mặt phẳng là \[2x + y - 2z = 0.\]
Câu 13:
Trong không gian \[Oxyz\], mặt phẳng đi qua điểm \[M\left( {1;3; - 2} \right)\] và song song với mặt phẳng \[\left( P \right):2x - y + 3z + 4 = 0\] là
Đáp án đúng là: C
Do mặt phẳng song song với \[\left( P \right)\] nên có vectơ pháp tuyến là \[\overrightarrow n = \left( {2; - 1;3} \right).\]
Do đó, phương trình mặt phẳng thỏa mãn là
\[2\left( {x - 1} \right) + \left( { - 1} \right)\left( {y - 3} \right) + 3\left( {z + 2} \right) = 0\] hay \[2x - y + 3z + 7 = 0.\]
Câu 14:
Trong không gian \[Oxyz\], cho mặt phẳng \[\left( P \right):2x - y + 2z - 4 = 0\]. Gọi \[H\] là hình chiếu vuông góc của \[M\left( {3;1; - 2} \right)\] lên mặt phẳng \[\left( P \right)\]. Độ dài đoạn thẳng \[MH\] là
Đáp án đúng là: C
Ta có: \[MH = d\left( {M,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {2.3 - 1 + 2.\left( { - 2} \right) - 4} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2} + {2^2}} }} = 1.\]
Câu 15:
Trong không gian \[Oxyz\], khoảng cách giữa hai mặt phẳng \[\left( P \right):x + 2y + 3z - 1 = 0\] và \[\left( Q \right):x + 2y + 3z + 6 = 0\] là
Đáp án đúng là: A
Nhận thấy \[\overrightarrow {{n_P}} = \overrightarrow {{n_Q}} = \left( {1;2;3} \right)\] nên \[\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\].
Do đó, khoảng cách giữa hai mặt phẳng \[\left( P \right),\left( Q \right)\] là \[\frac{{\left| { - 1 - 6} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2} + {3^2}} }} = \frac{7}{{\sqrt {14} }}.\]
Câu 16:
Trong không gian với hệ tọa độ \[Oxyz\], cho hai mặt phẳng \[\left( P \right):2x + my + 3z - 5 = 0\] và \[\left( Q \right):nx - 8y - 6z + 2 = 0\] với \[m,n \in \mathbb{R}\]. Xác định \[m,n\] để \[\left( P \right)\] song song với \[\left( Q \right)\].
Đáp án đúng là: B
Mặt phẳng \[\left( P \right)\] có vectơ pháp tuyến \[\overrightarrow {{n_P}} = \left( {2;m;3} \right).\]
Mặt phẳng \[\left( Q \right)\] có vectơ phép tuyến \[\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {n; - 8; - 6} \right).\]
Để \[\left( P \right)\] song song với \[\left( Q \right)\] thì \[\overrightarrow {{n_P}} = k\overrightarrow {{n_Q}} {\rm{ }}\left( {k \in \mathbb{R}} \right) \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2 = kn\\m = - 8k\\3 = - 6k\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}k = - \frac{1}{2}\\m = 4\\n = - 4.\end{array} \right.\]
Câu 17:
Cho hai mặt phẳng \[\left( P \right):2x - y + 2z - 5 = 0\]; \[\left( Q \right):4x - 2y + 4z + 1 - m = 0\] và điểm \[M\left( {2;1;5} \right)\]. Khi đó:
a) Khoảng cách từ \[M\] đến mặt phẳng \[\left( P \right)\] bằng \[\frac{8}{3}.\]
b) Với \[m = 0\] thì khoảng cách từ \[M\] đến mặt phẳng \[\left( Q \right)\] bằng \[\frac{9}{2}.\]
c) Với \[m = 3\] thì khoảng cách giữa mặt phẳng \[\left( P \right)\] và mặt phẳng \[\left( Q \right)\] bằng \[3.\]
d) Có hai giá trị của \[m\] để khoảng cách từ \[M\] đến mặt phẳng \[\left( Q \right)\] bằng 1. Khi đó tổng của tất cả các giá trị \[m\] bằng 5.
Số mệnh đề đúng trong các mệnh đề trên là:
Đáp án đúng là: C
a) Ta có: \[d\left( {M,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {2.2 - 1 + 2.5 - 5} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2} + {2^2}} }} = \frac{8}{3}.\]
Vậy ý a đúng.
b) Ta có: \[d\left( {M,\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| {4.2 - 2.1 + 4.5 + 1 - m} \right|}}{{\sqrt {{4^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {4^2}} }} = \frac{{\left| {27 - m} \right|}}{6}.\]
Với \[m = 0\] thì \[d\left( {M,\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| {27 - 0} \right|}}{6} = \frac{9}{2}.\]
Vậy ý b đúng.
c) Với \[m = 3\] thì \[\left( Q \right):4x - 2y + 4z - 2 = 0\].
Nhận thấy \[\frac{2}{4} = \frac{{ - 1}}{{ - 2}} = \frac{2}{4} \ne \frac{{ - 5}}{{ - 2}}\] do đó \[\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\].
Có \[\left( Q \right):4x - 2y + 4z - 2 = 0\]\[ \Leftrightarrow 2x - y + 2z - 1 = 0\]
Suy ra \[d\left( {\left( P \right),\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| { - 5 - \left( { - 1} \right)} \right|}}{3} = 2.\]
Vậy ý c sai.
d) Ta có: \[d\left( {M,\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| {4.2 - 2.1 + 4.5 + 1 - m} \right|}}{{\sqrt {{4^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {4^2}} }} = \frac{{\left| {27 - m} \right|}}{6}.\]
Để \[d\left( {M,\left( Q \right)} \right) = 1\] thì \[\frac{{\left| {27 - m} \right|}}{6} = 1\].
\[\left| {27 - m} \right| = 6 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}m = 21\\m = 33\end{array} \right.\].
Vậy có 2 giá trị \[m\] để khoảng cách từ \[M\] đến \[\left( Q \right)\] bằng 1. Và tổng của hai giá trị là 54.
Vậy ý d sai.
Câu 18:
Trong không gian với hệ tọa độ \[Oxyz\], cho \[\left( P \right):ax + by + cz - 27 = 0\] đi qua hai điểm \[A\left( {3;2;1} \right)\] và \[B\left( { - 3;5;2} \right)\] và vuông góc với \[\left( Q \right):3x + y + z + 4 = 0\]. Tính tổng \[S = a + b + c.\]
Đáp án đúng là: A
Theo đề bài, ta có: \[\left\{ \begin{array}{l}3a + 2b + c - 27 = 0\\ - 3a + 5b + 2z - 27 = 0\\3a + b + c = 0\end{array} \right.\]
\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = - 6\\b = - 27\\c = 45\end{array} \right.\].
Vậy \[S = a + b + c = - 6 + \left( { - 27} \right) + 45 = 12\].
Câu 19:
Trong không gian với hệ tọa độ \[Oxyz\], cho các điểm \[A\left( {0;1;2} \right),B\left( {2; - 2;0} \right),\] \[C\left( { - 2;0;1} \right)\]. Mặt phẳng \[\left( P \right)\] đi qua \[A\], trực tâm \[H\] của tam giác \[ABC\] và vuông góc với mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] có phương trình là
Đáp án đúng là: A
Ta có: \[\overrightarrow {AB} = \left( {2; - 3; - 2} \right)\], \[\overrightarrow {AC} = \left( { - 2; - 1; - 1} \right)\] nên
\[\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 3}&{ - 2}\\{ - 1}&{ - 1}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&2\\{ - 1}&{ - 2}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2&{ - 3}\\{ - 2}&{ - 1}\end{array}} \right|} \right) = \left( {1;6; - 8} \right)\].
Phương trình mặt phẳng \[\left( {ABC} \right)\] là \[x + 6y - 8z + 10 = 0.\]
Phương trình mặt phẳng \[B\] và vuông góc với \[AC\] là: \[2x + y + z - 2 = 0.\]
Phương trình mặt phẳng \[C\] và vuông góc với \[AB\] là: \[2x - 3y - 2z + 6 = 0.\]
Giao điểm của ba mặt phẳng trên là trực tâm \[H\] của tam giác \[ABC\] nên ta có tọa độ điểm \[H\] là \[\left( { - \frac{{22}}{{101}}; - \frac{{31}}{{101}}; - \frac{{26}}{{101}}} \right) = - \frac{1}{{101}}\left( {22;31;26} \right).\]
Suy ra \[\overrightarrow {AH} = \left( { - \frac{{22}}{{101}}; - \frac{{31}}{{101}}; - \frac{{26}}{{101}}} \right)\]
Mặt phẳng \[\left( P \right)\] đi qua \[A\], \[H\] nên \[\overrightarrow {{n_P}} \bot \overrightarrow {AH} \].
Mặt phẳng \[\left( P \right) \bot \left( {ABC} \right)\] nên \[\overrightarrow {{n_P}} \bot {\overrightarrow n _{\left( {ABC} \right)}} = \left( {1;6; - 8} \right).\]
Vậy \[{\overrightarrow n _P} = \left[ {{{\overrightarrow n }_{\left( {ABC} \right)}},\overrightarrow {AH} } \right] = \left( {404; - 202; - 101} \right) = 101\left( {4; - 2;1} \right).\]
Do đó, \[{\overrightarrow n _P} = \left( {4; - 2;1} \right)\] cũng là một vectơ pháp tuyến của \[\left( P \right)\].
Phương trình mặt phẳng \[\left( P \right)\] là \[4x - 2y - z + 4 = 0.\]
Câu 20:
Trong không gian với hệ tọa độ \[Oxyz\], cho hai điểm \[A\left( {3;1;7} \right);B\left( {5;5;1} \right)\] và mặt phẳng \[\left( P \right):2x - y - z + 4 = 0\]. Điểm \[M\] thuộc \[\left( P \right)\] sao cho \[MA = MB = \sqrt {35} \]. Biết \[M\] có hoành độ nguyên, tính \[OM\].
Đáp án đúng là: C
Gọi \[M\left( {a;b;c} \right)\] với \[a \in \mathbb{Z},b \in \mathbb{R},c \in \mathbb{R}.\]
Ta có: \[\overrightarrow {AM} = \left( {a - 3;b - 1;c - 7} \right)\] và \[\overrightarrow {BM} = \left( {a - 5;b - 5;c - 1} \right)\].
Vì \[\left\{ \begin{array}{l}M \in \left( P \right)\\MA = MB = \sqrt {35} \end{array} \right.\] \[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}M \in \left( P \right)\\M{A^2} = M{B^2}\\M{A^2} = 35\end{array} \right.\] nên ta có hệ phương trình sau:
\[\left\{ \begin{array}{l}2a - b - c + 4 = 0\\{\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 7} \right)^2} = {\left( {a - 5} \right)^2} + {\left( {b - 5} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2}\\{\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 7} \right)^2} = 35\end{array} \right.\]
\[\left\{ \begin{array}{l}2a - b - c + 4 = 0\\4a - 8b - 12c = - 8\\{\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 7} \right)^2} = 35\end{array} \right.\]
\[\left\{ \begin{array}{l}b = c\\c = a + 2\\{\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 7} \right)^2} = 35\end{array} \right.\]
\[\left\{ \begin{array}{l}b = a + 2\\c = a + 2\\3{a^2} - 14a = 0\end{array} \right.\]\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 0\\b = 2\\c = 2\end{array} \right.\] (do \[a \in \mathbb{Z}\]).
Ta có \[M\left( {0;2;2} \right)\] nên suy ra \[OM = 2\sqrt 2 .\]