Bài 1 · 5.28★Trang 35— Trắc nghiệm — mặt phẳng qua điểm, biết vectơ pháp tuyến
Bài 5.28 (trang 35). Trong không gian Oxyz, phương trình mặt phẳng (P) đi qua A(1;0;−3) và nhận vectơ n=(2;1;1) làm vectơ pháp tuyến là A.2x+y+z−1=0. B.2x+y+z+1=0. C.x−3z+1=0. D.x+3z+1=0.
Kiến thức cần nhớ
Mặt phẳng qua M0(x0;y0;z0) có vectơ pháp tuyến (A;B;C): A(x−x0)+B(y−y0)+C(z−z0)=0.
🧠 Phân tích tư duy
Có điểm và vectơ pháp tuyến: dạng cơ bản A(x−x0)+B(y−y0)+C(z−z0)=0. Phương án C, D dựng từ toạ độ điểm A — bẫy lẫn điểm với vectơ; A và B cùng hệ số, khác nhau ở hằng số, nên chỉ cần tính đúng D.
1Cách 1. Công thức mặt phẳng qua một điểm
Định hướng. Thay trực tiếp rồi khai triển.
2(x−1)+1⋅(y−0)+1⋅(z+3)=0 ⇔2x+y+z+1=0
Vậy chọn B.
2Cách 2. Tìm hằng số tự do
Định hướng. Dạng 2x+y+z+D=0, thay A để tìm D.
2⋅1+0+(−3)+D=0⇔D=1
Vậy(P):2x+y+z+1=0, chọn B.
3Cách 3. Loại trừ
Định hướng. Lọc theo vectơ pháp tuyến rồi thử điểm A.
C: n=(1;0;−3), D: n=(1;0;3) — không cùng phương với (2;1;1) A: 2+0−3−1=−2=0 B: 2+0−3+1=0
Vậy chọn B.
Nhận xét. Hai phương án C, D cùng chứa bộ số 1, −3 của điểm A — đúng kiểu bẫy lấy nhầm điểm làm vectơ.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 2: chỉ một phép cộng để tìm D.
Đáp số.B. 2x+y+z+1=0
Sai lầm thường gặp.Khai triển 1⋅(z+3) thành z−3 thì ra 2x+y+z−5=0, không có trong phương án; còn phương án A bị loại vì A(1;0;−3) cho vế trái 2+0−3−1=−2=0.
🚀 Mở rộng.Mặt phẳng qua A và song song với (Oxy) có vectơ pháp tuyến (0;0;1): z+3=0.
Bài 2 · 5.29★Trang 35— Trắc nghiệm — vectơ chỉ phương từ phương trình tham số
Bài 5.29 (trang 35). Trong không gian Oxyz, một vectơ chỉ phương của đường thẳng có phương trình ⎩⎨⎧x=1+2ty=3−2tz=−2+t là A.u1=(1;3;−2). B.u2=(2;−2;0). C.u3=(2;2;1). D.u4=(2;−2;1).
Kiến thức cần nhớ
Đường thẳng x=x0+at, y=y0+bt, z=z0+ct có vectơ chỉ phương (a;b;c).
🧠 Phân tích tư duy
Phương trình tham số: vectơ chỉ phương là bộ hệ số của t. Phương án A là điểm ứng với t=0; B bỏ mất hệ số của t ở z; C mất dấu trừ.
1Cách 1. Đọc hệ số của t
Định hướng. Lấy ba hệ số của t theo thứ tự x, y, z.
u=(2;−2;1)
Vậy chọn D.
2Cách 2. Hiệu hai điểm
Định hướng. Lấy hai điểm ứng với t=0 và t=1.
M(1;3;−2), N(3;1;−1) MN=(2;−2;1)
Vậy chọn D.
3Cách 3. Khử tham số
Định hướng. Rút t đưa về dạng chính tắc, mẫu số là vectơ chỉ phương.
t=2x−1=−2y−3=1z+2
Vậyu=(2;−2;1), chọn D.
Nhận xét. Điểm M(1;3;−2) trùng phương án A — nhắc lại: toạ độ điểm không phải vectơ chỉ phương.
⭐ Cách nên dùng khi đi thi.Đi thi dùng Cách 1, đọc là ra.
Đáp số.D. u4=(2;−2;1)
Sai lầm thường gặp.Chọn A vì lấy nhầm phần hằng số; chọn C vì bỏ dấu của −2t. Kiểm tra C: M+(2;2;1)=(3;5;−1), nhưng điểm của đường thẳng có x=3 thì y=1=5.
🚀 Mở rộng.Đường thẳng đã cho cắt mặt phẳng (Oxy) tại t=2: điểm (5;−1;0).
Bài 3 · 5.30★Trang 35— Trắc nghiệm — đường thẳng vuông góc với mặt phẳng
Bài 5.30 (trang 35). Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P):2x+3y−z−1=0 và điểm A(1;2;−1). Phương trình chính tắc của đường thẳng d đi qua A và vuông góc với mặt phẳng (P) là A.2x+1=3y+2=−1z−1. B.2x−1=3y−2=−1z+1. C.1x−1=2y−2=−1z+1. D.1x+1=2y+2=−1z−1.
Kiến thức cần nhớ
d⊥(P) thì ud=nP.
Đường thẳng qua (x0;y0;z0), chỉ phương (a;b;c): ax−x0=by−y0=cz−z0.
Bài 4 · 5.31★★Trang 36— Trắc nghiệm — côsin góc giữa hai đường thẳng
Bài 5.31 (trang 36). Trong không gian Oxyz, côsin của góc giữa hai đường thẳng Δ:⎩⎨⎧x=1+2ty=−1+tz=−2+t và Δ′:1x+2=2y+3=−5z−1 bằng A.305. B.30−5. C.1035. D.10−35.
Bài 6 · 5.33★Trang 36— Trắc nghiệm — mặt cầu biết tâm và một điểm
Bài 5.33 (trang 36). Trong không gian Oxyz, phương trình mặt cầu (S) có tâm I(1;2;−1) và (S) đi qua A(−1;1;0) là A.(x−1)2+(y−2)2+(z+1)2=6. B.(x+1)2+(y+2)2+(z−1)2=6. C.(x−1)2+(y−2)2+(z+1)2=6. D.(x+1)2+(y−1)2+z2=6.
Kiến thức cần nhớ
Mặt cầu tâm I(a;b;c) đi qua A: (x−a)2+(y−b)2+(z−c)2=IA2.
Bài 7 · 5.34★Trang 36— Trắc nghiệm — tâm và bán kính mặt cầu dạng khai triển
Bài 5.34 (trang 36). Trong không gian Oxyz, phương trình x2+y2+z2−2x+4y+1=0 là phương trình của mặt cầu có tâm I và bán kính R lần lượt là A.I(−1;2;0); R=2. B.I(1;−2;0); R=2. C.I(−1;2;0); R=4. D.I(1;−2;0); R=4.
Kiến thức cần nhớ
x2+y2+z2−2ax−2by−2cz+d=0: tâm (a;b;c), R=a2+b2+c2−d.
Bài 8 · 5.35★★Trang 36— Trắc nghiệm — mặt phẳng chứa đường thẳng và một điểm
Bài 5.35 (trang 36). Trong không gian Oxyz, một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng chứa đường thẳng Δ:⎩⎨⎧x=1+ty=−2+2tz=3−t và đi qua điểm A(2;−1;1) là A.n1=(3;−1;1). B.n2=(3;1;−1). C.n3=(1;−1;3). D.n4=(−1;3;1).
Kiến thức cần nhớ
Mặt phẳng chứa Δ (qua M, chỉ phương u) và A∈/Δ: n=[u,MA].
Bài 10 · 5.37★★Trang 37— Trắc nghiệm — vị trí tương đối của hai đường thẳng
Bài 5.37 (trang 37). Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng: Δ:⎩⎨⎧x=1−ty=2+tz=−1+2t và Δ′:2x−2=1y−1=−3z+3. Vị trí tương đối của hai đường thẳng này là A. chéo nhau. B. cắt nhau. C. song song. D. trùng nhau.
Bài 11 · 5.38★★Trang 37— Mặt phẳng qua ba điểm; phương trình đường thẳng qua hai điểm
Bài 5.38 (trang 37). Trong không gian Oxyz, cho ba điểm A(2;3;−1), B(−1;2;0) và C(3;1;2). a) Viết phương trình mặt phẳng (ABC). b) Viết phương trình tham số và phương trình chính tắc của đường thẳng AB.
Kiến thức cần nhớ
n(ABC)=[AB,AC].
Đường thẳng qua M0, chỉ phương (a;b;c): tham số x=x0+at, …; chính tắc ax−x0=by−y0=cz−z0 (abc=0).
Bài 12 · 5.39★★Trang 37— Vị trí tương đối, góc giữa hai đường thẳng; đường thẳng song song
Bài 5.39 (trang 37). Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng: Δ:⎩⎨⎧x=2+3ty=1+2tz=−1+t và Δ′:⎩⎨⎧x=−1+sy=2−sz=3+2s. a) Xét vị trí tương đối của hai đường thẳng Δ và Δ′. b) Tính côsin của góc giữa hai đường thẳng Δ và Δ′. c) Viết phương trình đường thẳng d đi qua A(−3;2;2) và song song với đường thẳng Δ.
Bài 13 · 5.40★★Trang 37— Khoảng cách; mặt cầu tiếp xúc mặt phẳng; đường thẳng vuông góc mặt phẳng
Bài 5.40 (trang 37). Trong không gian Oxyz, cho điểm I(3;−2;−1) và mặt phẳng (P):x−2y−2z+3=0. a) Tính khoảng cách từ điểm I đến mặt phẳng (P). b) Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I và (S) tiếp xúc với (P). c) Viết phương trình đường thẳng d đi qua I và d vuông góc với (P).
Bài 14 · 5.41★★★Trang 37— Giao điểm đường thẳng – mặt phẳng; đường thẳng nằm trong mặt phẳng vuông góc với đường cho trước; góc
Bài 5.41 (trang 37). Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng Δ:⎩⎨⎧x=1+ty=2tz=−1−2t và mặt phẳng (P):2x+y+z+5=0. a) Tìm toạ độ giao điểm I của đường thẳng Δ và mặt phẳng (P). b) Viết phương trình đường thẳng Δ′ nằm trên mặt phẳng (P) đồng thời cắt Δ và vuông góc với Δ. c) Tính góc giữa đường thẳng Δ và mặt phẳng (P).
Kiến thức cần nhớ
Δ′⊂(P), Δ′⊥Δ, Δ′ cắt Δ⇒Δ′ qua I=Δ∩(P), u′=[nP,u].
Bài 15 · 5.42★★★Trang 38— Chứng minh hai đường thẳng chéo nhau; mặt phẳng chứa đường này song song đường kia
Bài 5.42 (trang 38). Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng: Δ:⎩⎨⎧x=3+2ty=−2+tz=1+3t và Δ′:3x+2=2y−3=−2z−1. a) Chứng minh rằng hai đường thẳng Δ và Δ′ chéo nhau. b) Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa Δ và song song với đường thẳng Δ′.
Bài 16 · 5.43★★★Trang 38— Mặt cầu — vị trí điểm; cực trị khoảng cách
Bài 5.43 (trang 38). Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):(x−2)2+(y+1)2+(z−3)2=9 và điểm A(2;−1;1). a) Tìm tâm I và bán kính R của mặt cầu (S). b) Chứng minh rằng điểm A nằm trong mặt cầu (S). c) Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm A sao cho khoảng cách từ tâm I của mặt cầu (S) đến mặt phẳng (P) là lớn nhất.
Kiến thức cần nhớ
M nằm trong mặt cầu ⇔IM<R.
Với (P) qua A: d(I,(P))≤IA; dấu bằng khi (P)⊥IA tại A.
Bài 17 · 5.44★★Trang 38— Nhận dạng phương trình mặt cầu
Bài 5.44 (trang 38). Trong không gian Oxyz, phương trình nào trong các phương trình sau là phương trình của một mặt cầu? Xác định tâm và bán kính của mặt cầu đó. a) x2+y2+z2+6x−8z+5=0. b) x2+y2+z2−4x+6z+17=0. c) 2x2+2y2+2z2−5=0.
Kiến thức cần nhớ
x2+y2+z2−2ax−2by−2cz+d=0 là mặt cầu ⇔a2+b2+c2−d>0; tâm (a;b;c), R=a2+b2+c2−d.
Bài 18 · 5.45★Trang 38— Hai mặt phẳng song song; khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song
Bài 5.45 (trang 38). Trong không gian Oxyz, cho hai mặt phẳng (P):2x+2y−z+8=0 và (Q):2x+2y−z+2=0. a) Chứng minh rằng (P)∥(Q). b) Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng (P) và (Q).
Bài 5.46 (trang 38). Trong không gian Oxyz, cho điểm P(2;3;5). Gọi A, B, C lần lượt là hình chiếu vuông góc của điểm P trên các trục Ox, Oy, Oz. Viết phương trình mặt phẳng (ABC).
Kiến thức cần nhớ
Hình chiếu của M(a;b;c) lên Ox, Oy, Oz lần lượt là (a;0;0), (0;b;0), (0;0;c).
Mặt phẳng qua (a;0;0), (0;b;0), (0;0;c) (abc=0): ax+by+cz=1.
Bài 20 · 5.47★★Trang 39— Mặt phẳng chứa hai điểm và vuông góc với mặt phẳng
Bài 5.47 (trang 39). Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A(2;−1;−3); B(3;0;−1) và mặt phẳng (P):x−3y−z−5=0. Viết phương trình mặt phẳng (Q) chứa hai điểm A, B đồng thời vuông góc với mặt phẳng (P).
Kiến thức cần nhớ
(Q)∋A,B, (Q)⊥(P)⇒nQ=[AB,nP] (khi AB không vuông góc với (P)).
Bài 21 · 5.48★★Trang 39— Ứng dụng thực tế — góc giữa hai mặt phẳng
Bài 5.48 (trang 39). Trong không gian Oxyz, mặt sàn nằm ngang của một ngôi nhà thuộc mặt phẳng (Oxy), một mái của ngôi nhà thuộc mặt phẳng (α):x+y+z−1=0. Hỏi mái nhà có độ dốc bằng bao nhiêu độ?
Kiến thức cần nhớ
cos((α),(β))=∣nα∣∣nβ∣∣nα⋅nβ∣.
Đường dốc nhất của mặt phẳng nghiêng vuông góc với giao tuyến của nó với mặt ngang.
Bài 22 · 5.49★★★Trang 39— Điểm thuộc mặt cầu — biểu thức lượng giác
Bài 5.49 (trang 39). Trong không gian Oxyz, trong khoảng thời gian từ 0 đến 1, một vật thể chuyển động sao cho tại mỗi thời điểm t∈[0;1], vật thể đó ở vị trí M(21sint;2sintcost;21sint−cost). Hỏi trong quá trình chuyển động nói trên, vật thể có luôn thuộc mặt cầu (S):x2+y2+z2−1=0 hay không?
Bài 23 · 5.50★Trang 39— Ứng dụng thực tế — góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Bài 5.50 (trang 39). Trong không gian Oxyz, tại một phạm vi hẹp, (Oxy) là mặt phẳng nằm ngang. Một đường ống nước thẳng đi qua hai điểm A(1;1;2) và B(1;2;1). Hỏi đường ống nói trên nghiêng bao nhiêu độ (so với mặt phẳng nằm ngang)?
Kiến thức cần nhớ
sin(d,(Oxy))=u12+u22+u32∣u3∣ với u=(u1;u2;u3).