CHUYÊN ĐỀ 9 PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN Các bài toán về tọa độ trong không gian thường có các yêu cầu xác đònh tọa độ của điểm, vectơ, độ dài đoạn thẳng, tính góc 2 vectơ, các vấn đề về mặt phẳng và đường thẳng trong không gian (phương trình, vò trí tương đối, song song, vuông góc, số đo góc, khoảng cách,… ). Tùy theo từng trường hợp ta cần lưu ý vận dụng các kiến thức cơ bản sau đây : I. Toạ độ điểm. Toạ độ vectơ Trong không gian tọa độ vuông góc Oxyz có 3 vectơ đơn vò trên ba trục Ox, Oy, Oz lần lượt là , , . 1 e G G G JJJJG G 2 e 3 e * Cho M(x, y, z) thì OM = x. + y. 1 e 2 e G + z. 3 e G . * Cho a = (a 1 , a 2 , a 3 ) thì a = a 1 . G G 1 e G + a 2 . 2 e G + a 3 . 3 e G . II. Các phép toán trên tọa độ điểm, vectơ 1. Các phép toán trên tọa độ điểm Cho hai điểm A(x 1 , y 1 , z 1 ) và B(x 2 , y 2 , z 2 ). Ta có nhóm công thức tính tọa độ vectơ A B J JJG , khoảng cách giữa hai điểm A, B và tọa độ điểm M là chia đoạn AB theo tỉ số k ≠ 1 * A B JJJG = (x 2 – x 1 , y 2 – y 1, z 2 – z 1 ) * A B JJJG = ()()() 22 21 21 21 xx yy zz−+−+− 2 * ( x = 1 1 xkx k − − 2 , y = 1 1 yky k − − 2 , z = 12 1 zkz k − − ) 2. Các phép toán trên tọa độ vectơ Cho hai vectơ a = (a 1 , a 2 , a 3 ), = (b 1 , b 2 , b 3 ). Với G G b α và β là 2 số thực ta có các công thức tính và công thức quan hệ sau : a) Công thức tính toán . + β . = ( α .a 1 + .b 1 , .a 2 + α a G G b β α β .b 2 , α .a + 3 β .b ) 3 a G . b = a 1 .b 1 + a 2 .b 2 + a 3 .b 3 G ) cos = n ( a, b G G 11 2 2 33 22222 123123 a.b a.b a.b aaa.bbb ++ ++ ++ 2 b) Công thức quan hệ 1 = a G b G ⇔ 11 22 33 ab ab ab = ⎧ ⎪ = ⎨ ⎪ = ⎩ cùng phương a G b G ⇔ ( 1 1 a b = 2 2 a b = 3 3 a b ) (b 1 , b 2 , b 3 ≠ 0) ⊥ a 1 .b 1 + a 2 .b 2 + a . b = 0 a G G b ⇔ 3 3 Chú ý : Góc hai đường thẳng chéo nhau trong không gian là góc nhọn tạo bởi hai vectơ chỉ phương của 2 đường thẳng đó. MẶT PHẲNG I. Phương trình mặt phẳng 1.* Phương trình tham số của mặt phẳng α qua M(x 0 , y 0 , z 0 ) có cặp vectơ chỉ phương a G = (a 1 , a 2 , a 3 ), G = (b 1 , b 2 , b ) viết là : b 3 t 1 , t 2 01121 0122 01323 xx ta tb yy ta tb zz ta tb =+ + ⎧ ⎪ =+ + ⎨ ⎪ =+ + ⎩ 2 ∈ R 2.* Phương trình tổng quát của mặt phẳng α là : Ax + By + Cz + D = 0 với A 2 + B 2 + C 2 > 0 Mặt phẳng α có : pháp vectơ : n G = (A, B, C) 3.* Phương trình mặt phẳng qua M(x 0 , y 0 , z 0 ) và vuông góc với vectơ n G G G = (A, B, C) viết là : (x – x 0 )A + (y – y 0 )B + (z – z 0 )C = 0 4.* Phương trình mặt phẳng qua M(x 0 , y 0 , z 0 ) và nhận 2 vectơ chỉ phương a = (a 1 , a 2 , a ) , = (b 1 , b 2 , b 3 ) viết là 3 b () () () 23 31 12 00 23 31 12 0 aa aa aa xx yy zz bb bb bb −+ −+ −= 0 . 5.* Phương trình mặt phẳng cắt ba trục tọa độ tại A(a, 0, 0); B(0, b, 0); C(0, 0, c) với a.b.c ≠ 0 viết là : x a + y b + z c = 1 II. Toán trên mặt phẳng 1. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng Khoảng cách từ M(x 0 , y 0 , z 0 ) đến 2 α : Ax + By + Cz + D = 0 là : MH = 000 222 A xByCzD ABC +++ ++ 2. Vò trí tương đối giữa hai mặt phẳng Cho hai mặt phẳng α , β có 2 pháp vectơ lần lượt là n G = (A, B, C), = (A 1 , B 1 , C 1 ) 1 n G Vò trí giữa hai mặt phẳng , là vò trí giữa 2 pháp vectơ α β n G , 1 n G : // β // α ⇔ n G G G 1 n α ⊥ β ⇔ n ⊥ 1 n G cắt β khác phương α ⇔ n G 1 n G ĐƯỜNG THẲNG I. Phương trình đường thẳng 1.* Phương trình tham số của đường thẳng Δ qua M(x 0 , y 0 , z 0 ) có vectơ chỉ phương a G = (a 1 , a 2 , a ) viết là 3 01 0 03 2 x xta yyta zz ta =+ ⎧ ⎪ =+ ⎨ ⎪ =+ ⎩ ,t ∈ R (Hệ I). Nếu a 1 .a 2 .a 3 ≠ 0 ta có phương trình chính tắc là: xx a y y a zz a − = − = − 0 1 0 2 0 3 2.* Phương trình tổng quát của đường thẳng Δ xác đònh bởi giao tuyến 2 mặt phẳng α và β viết là : 1111 0 0 A x By Cz D ( ) A xByCzD () +++= α ⎧ ⎨ +++= ⎩ β (II) Ghi chú: Cho phương trình đường thẳng Δ xác đònh bởi hệ (II). Để viết thành phương trình tham số của đường thẳng ta có thể đặt z = t và tính x, y theo t từ hệ (II) và nhờ hệ (I) ta có được vectơ chỉ phương và điểm của (hoặc x = t, Δ hoặc y = t, nên chọn lựa ẩn phụ t để phép tính hai biến còn lại theo t được đơn giản). 3.*Phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng (d) : Ax By Cz D Ax By Cz D 1111 2222 0 0 +++= +++= ⎧ ⎨ ⎩ 3 Có dạng : m(A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 ) + n(A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 ) = 0 (*) với m, n không đồng thời bằng 0. Phương trình (*) gọi là phương trình của chùm mặt phẳng xác đònh bởi đường thẳng (d). Chú ý :Nếu m= 0 thì n khác 0, chia hai vế của (*) cho n ta có (*) thành A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 Nếu m khác 0 chia hai vế của (*) cho m ta có: A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 + h (A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 ) = 0 với n h m = . Vậy chùm mặt phẳng chứa đường thẳng (d) có dạng: A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 + h (A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 ) = 0. hay A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0. Vấn đề 1 TÌM PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG ¾ Phương pháp : Thông thường ta có 3 cách sau : - Cách 1 : Tìm một điểm và một cặp vectơ chỉ phương của mặt phẳng. - Cách 2 : Tìm một điểm và một pháp vectơ của mặt phẳng. - Cách 3 : Dùng phương trình chùm mặt phẳng. Vấn đề 2 : TÌM PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG ¾ Phương pháp : Thông thường ta có 2 cách sau : - Cách 1 : Tìm một điểm và một vectơ chỉ phương của đường thẳng. - Cách 2 : Tìm phương trình tổng quát của 2 mặt phẳng phân biệt cùng chứa đường thẳng cần tìm. - Ghi chú : Trong 2 cách, thực chất của việc tìm phương trình đường thẳng là tìm phương trình 2 mặt phẳng cùng chứa đường thẳng ấy. Cái khó là phải xác đònh được 2 mặt phẳng phân biệt nào cùng chứa đường thẳng cần tìm. Thông thường ta hay gặp 3 giả thuyết sau : + Đường thẳng ( Δ) đi qua điểm A và cắt đường thẳng d : Khi đó đường thẳng (Δ) nằm trong mặt phẳng đi qua A và chứa d. + Đường thẳng (Δ) đi qua điểm A và vuông góc với đường thẳng d : Khi đó đường thẳng (Δ) nằm trong mặt phẳng đi qua A và vuông góc với d. + Đường thẳng ( Δ) song song với d 1 và cắt d 2 : Khi đó đường thẳng (Δ) nằm trong mặt phẳng chứa d 2 và song song với d 1 . Chẳng hạn : 1. Lập phương trình đường thẳng (Δ) đi qua điểm A, vuông góc với đường thẳng a và cắt đường thẳng ấy. ª Cách giải : - ( Δ) đi qua A và vuông góc với d nên (Δ) nằm trong mặt phẳng α đi qua A và vuông góc với d. - ( Δ) đi qua A và cắt d nên (Δ) nằm trong mặt phẳng β đi qua A và chứa d. Khi đó (Δ) chính là giao tuyến của α và β. 2. Lập phương trình đường thẳng ( Δ) đi qua điểm A và cắt cả hai đường thẳng d 1 và d 2 . ª Cách giải : - ( Δ) đi qua A và cắt d 1 nên (Δ) nằm trong mặt phẳng α đi qua A và chứa d 1 . 4 - (Δ) đi qua A và cắt d 2 nên (Δ) nằm trong mặt phẳng β đi qua A và chứa d 2 . Khi đó (Δ) chính là giao tuyến của α và β. 3. Lập phương trình đường thẳng (Δ) đi qua giao điểm A của đường thẳng d và mặt phẳng α, vuông góc với d và nằm trong α. ª Cách giải : - Từ giả thuyết ta đã có (Δ) ⊂ α. - (Δ) qua A và vuông góc với d nên (Δ) nằm trong mặt phẳng β đi qua A và vuông góc với d. Khi đó (Δ) chính là giao tuyến của α và β. 4. Lập phương trình đường thẳng (Δ) song song với đường thẳng (D) và cắt 2 đường thẳng d 1 và d 2 . ª Cách giải : - (Δ) song song với (D) và cắt d 1 nên (Δ) nằm trong mặt phẳng α chứa d 1 và song song với (D). - (Δ) song song với (D) và cắt d 2 nên (Δ) nằm trong mặt phẳng β chứa d 2 và song song với (D). Khi đó (Δ) chính là giao tuyến của α và β. Vấn đề 3 HÌNH CHIẾU Bài toán 1 : Tìm hình chiếu vuông góc H của điểm A trên đường thẳng (d) ¾ Phương pháp : (d) A H - Cách 1 : (d) cho bởi phương trình tham số : + H ∈ (d) suy ra dạng tọa độ của điểm H phụ thuộc vào tham số t. + Tìm tham số t nhờ điều kiện ⊥ a AH → d → - Cách 2 : (d) cho bởi phương trình chính tắc, gọi H(x, y, z) + AH → ⊥ a (*) d → + H ∈ (d) : Biến đổi tỉ lệ thức này để dùng điều kiện (*), từ đó tìm được x, y, z. - Cách 3 : (d) cho bởi phương trình tổng quát : + Tìm phương trình mặt phẳng α đi qua A và vuông góc với đường thẳng (d). + Giao điểm của (d) và ( α) chính là hình chiếu H của A trên (d). Bài toán 2 : Tìm hình chiếu vuông góc H của điểm A trên mặt phẳng (α) - Cách 1 : Gọi H(x, y, z) + H ∈ α (*) + AH → cùng phương với : Biến đổi tỉ lệ thức này để dùng điều kiện (*), từ đó tìm được x, y, z. n α → - Cách 2 : + Tìm phương trình đường thẳng (d) đi qua A và vuông góc với mặt phẳng (α). + Giao điểm của (d) và ( α) chính là hình chiếu H của A trên mặt phẳng (α). 5 Bài toán 3 : Tìm hình chiếu vuông góc (Δ) của đường thẳng (d) xuống mặt phẳng α. - Tìm phương trình mặt phẳng β chứa đường thẳng d và vuông góc với mặt phẳng α. - Hình chiếu (Δ) của d xuống mặt phẳng α chính là giao tuyến của α và β. Bài toán 4 : Tìm hình chiếu H của A theo phương đường thẳng (d) lên mặt phẳng (α). ¾ Phương pháp : - Tìm phương trình đường thẳng (Δ) đi qua A và song song với (d). - Hình chiếu H chính là giao điểm của (Δ) và (α). Bài toán 5 : Tìm hình chiếu (Δ) của đường thẳng (d) theo phương của đường thẳng (D) lên mặt phẳng (α). ( Δ ) A H (d) ¾ Phương pháp : (D) d ( Δ ) - Tìm phương trình mặt phẳng (β) chứa (d) và song song với (D) - Hình chiếu (Δ) chính là giao tuyến của (α) và (β) Vấn đề4 ĐỐI XỨNG Bài toán 1 : Tìm điểm A’ đối xứng với A qua đường thẳng d. ¾ Phương pháp : - Tìm hình chiếu H của A trên d. - H là trung điểm AA’. Bài toán 2 : Tìm điểm A’ đối xứng với A qua mặt phẳng α. ¾ Phương pháp : - Tìm hình chiếu H của A trên α. - H là trung điểm AA’. Bài toán 3 : Tìm phương trình đường thẳng d đối xứng với đường thẳng (D) qua đường thẳng (Δ) ¾ Phương pháp : - Trường hợp 1 : ( Δ) và (D) cắt nhau : + Tìm giao điểm M của (D) và (Δ). (D) d ( Δ ) M A A’ + Tìm một điểm A trên (D) khác với điểm M. + Tìm điểm A’ đối xứng với A qua ( Δ) + d chính là đường thẳng đi qua 2 điểm A’ và M. 6 - Trường hợp 2 : (Δ) và (D) song song : + Tìm một điểm A trên (D) + Tìm điểm A’ đối xứng với A qua (Δ) + d chính là đường thẳng qua A’ và song song với (Δ) - Trường hợp 3 : (Δ) và (D) chéo nhau : + Tìm 2 điểm phân biệt A, B trên (D) + Tìm điểm A’, B’ lần lượt là điểm đối xứng của A, B qua (Δ) + d chính là đường thẳng đi qua 2 điểm A’, B’. Bài toán 4 : Tìm phương trình đường thẳng d đối xứng với đường thẳng (D) qua mặt phẳng α. ¾ Phương pháp : - Trường hợp 1 : (D) cắt α + Tìm giao điểm M của (D) và (α) + Tìm một điểm A trên (D) + Tìm điểm A’ đối xứng với A qua mặt phẳng α . + d chính là đường thẳng đi qua hai điểm A’ và M . - Trường hợp 2 : (D) song song với α. A A’ d (D) - Tìm một điểm A trên (D) - Tìm điểm A’ đối xứng với A qua mặt phẳng α. - d chính là đường thẳng qua A’ và song song với (D) Vấn đề 5 KHOẢNG CÁCH Bài toán 1 : Tính khoảng cách từ điểm M(x 0 , y 0 , z 0 ) đến mặt phẳng α : Ax + By + Cz + D = 0 ¾ Phương pháp : dM Ax By Cz D ABC (,)α= +++ ++ 000 222 Bài toán 2 : Tính khoảng cách từ điểm M đến đường thẳng (Δ) ¾ Phương pháp : - Tìm hình chiếu H của M trên (Δ) - Khoảng cách từ M đến ( Δ) chính là độ dài đoạn MH. Bài toán 3 : Tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng song song d 1 và d 2 . ¾ Phương pháp : 7 - Tìm một điểm A trên d 1 . - Khoảng cách giữa d 1 và d 2 chính là khoảng cách từ điểm A đến d 2 . Bài toán 4 : Tính khoảng cách giữa 2 mặt phẳng song song α : Ax + By + Cz + D 1 = 0 Và β : Ax + By + Cz + D 2 = 0 ¾ Phương pháp : Khoảng cách giữa α và β được cho bởi công thức : d DD ABC (,)αβ = − ++ 12 222 Bài toán 5 : Tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau d 1 và d 2 ¾ Phương pháp : - Cách 1 : + Tìm phương trình mặt phẳng α chứa d 1 và song song với d 2 . + Tìm một điểm A trên d 2 . + Khi đó d(d 1 , d 2 ) = d(A, α) - Cách 2 : + Tìm phương trình mặt phẳng α chứa d 1 và song song với d 2 . + Tìm phương trình mặt phẳng β chứa d 2 và song song với d 1 . + Khi đó d(d 1 , d 2 ) = d(α, β) Ghi chú : Mặt phẳng α và β chính là 2 mặt phẳng song song với nhau và lần lượt chứa d 1 và d 2 . - Cách 3 : + Viết dưới dạng phương trình tham số theo t. + Viết d 2 dưới dạng phương trình tham số theo t 2 . + Xem A ∈ d 1 ⇒ dạng tọa độ A theo t 1 . + Xem B ∈ d 2 ⇒ dạng tọa độ B theo t 2 . + Tìm vectơ chỉ phương lần lượt của d 1 và d 2 . aa 12 →→ , + AB là đoạn vuông góc chung d 1 , d 2 . ⇔ tìm được t 1 và t 2 AB a AB a →→ →→ ⊥ ⊥ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ 1 2 + Khi đó d(d 1 , d 2 ) = AB Vấn đề 6 GÓC Cho 2 đường thẳng d và d’ có phương trình : d : xx a y y b zz c − = − = − 000 d’ : xx a y y b zz c − = − = − 00 '' 0 ' Cho 2 mặt phẳng α và β có phương trình : α : Ax + By + Cz + D = 0 β : A’x + B’y + C’z + D’ = 0 1. Góc giữa hai đường thẳng d và d’ : cos ''' ''' ϕ= ++ ++ ++ aa bb cc abcabc 222222 2. Góc giữa hai mặt phẳng α và β : 8 cos '' '' ϕ= ++ ++ ++ AA BB CC' ABCABC' 222 222 3. Góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng α : sinϕ= ++ ++ ++ Aa Bb Cc ABCabc 222222 Chú ý : - d ⊥ d’ ⇔ aa’ + bb’ + cc’ = 0 - α ⊥ β ⇔ AA’ + BB’ + CC’ = 0 - d song song (hoặc nằm trên) mặt phẳng α ⇔ aA + bB + cC = 0 Vấn đề 7 VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA HAI MẶT PHẲNG Cho hai mặt phẳng α và β có phương trình : α : A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 β : A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 Gọi nA lần lượt là pháp vectơ của 2 mặt phẳng trên và M là một điểm trên mặt phẳng α. BCnABC 11112 22 →→ ==(,,), (,, 2 ) - α cắt β ⇔ và không cùng phương. n 1 → n 2 → - α song song β ⇔ n vàn cùng phương M 12 →→ ∉ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ β - α trùng β ⇔ n vàn cùng phương M 12 →→ ∈ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ β Nếu A 2 , B 2 , C 2 , D 2 ≠ 0 thì ta có cách khác : - α cắt β ⇔ A 1 : B 1 : C 1 ≠ A 2 : B 2 : C 2 - α song song β ⇔ A A B B C C D D 1 2 1 2 1 2 1 2 ==≠ - α trùng β ⇔ A A B B C C D D 1 2 1 2 1 2 1 2 === Vấn đề 8 VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA 2 ĐƯỜNG THẲNG - Cách 1 : Xét hệ phương trình tọa độ giao điểm của hai đường thẳng d 1 và d 2 . + Hệ có một nghiệm duy nhất : d 1 cắt d 2 . + Hệ có vô số nghiệm : d 1 và d 2 trùng nhau. + Hệ vô nghiệm : cùng phương : d 1 // d 2 . avàa dd 1 →→ 2 2 không cùng phương : d 1 và d 2 chéo nhau. avàa dd 1 →→ - Cách 2 : + Tìm vectơ chỉ phương a của d 1 và d 2 . a dd 12 →→ , + Tìm điểm A ∈ d 1 và B ∈ d 2 . a) av cùng phương àa dd 1 →→ 2 Add d Add d ∈≡ ∉ 21 2 21 2 : :// 9 b) av không cùng phương ta có: àa dd 1 →→ 2 0 0 i) nếu thì d 1 ,d 2 cắt nhau. 12 ,. dd aa AB ⎡⎤ = ⎣⎦ JJJG GG ii) nếu thì d 1 ,d 2 chéo nhau. 12 ,. dd aa AB ⎡⎤ ≠ ⎣⎦ JJJG GG Vấn đề 9 VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG - Cách 1 : Xét hệ phương trình tọa độ giao điểm của đường thẳng d và mặt phẳng α. + Hệ vô nghiệm : d // α. + Hệ có nghiệm duy nhất : d cắt α + Hệ vô số nghiệm : d ⊂ α - Cách 2 : Tìm vectơ chỉ phương của d, pháp vectơ của α và tìm điểm A ∈ d. a → n → + a ≠ 0 ( không vuông góc ) : d cắt α. n →→ . a → n → + a = 0 ( )n →→ . an →→ ⊥ Ad Ad ∉ ∈⊂ αα αα :// : Ví dụ 1: Lập phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng (D) 20 32 3 xz xyz −= ⎧ ⎨ −+−= ⎩ 0 và vuông góc với mặt phẳng (P) : x – 2y + z + 5 = 0 Giải Phương trình tham số của (D) viết 2 73 22 xt yt zt = ⎧ ⎪ ⎪ =− ⎨ ⎪ = ⎪ ⎩ Mặt phẳng (Q) chứa (D) và vuông góc (P) sẽ đi qua điểm M ( 0, 3 2 − , 0 ∈ (D) và có cặp vectơ chỉ phương là a ) G = ( 2, 7 2 , 1 (vectơ chỉ phương của (D) và = (1, –2, 1) (pháp vectơ của (P)). ) n G Do đó, một pháp véctơ của ( Q) là 1 21 1 2 11 2;; 77 12 12 22 n ⎛− − ⎞ ⎜⎟ == ⎜⎟ ⎜⎟ ⎝⎠ G = (– 11, 2, 15) 10 [...]... vuông góc với mặt phẳng (P): x – y – 2z + 5 =0 BÀI GIẢI: n1 = (1, 3k, −1); n 2 = (k, −1, 1) 13 ad = (3k – 1, −k – 1, −1 – 3k2) nP = (1, −1, −2) dk ⊥ (P) ⇔ ad cùng phương nP ⎧k = 1 3k − 1 − k − 1 −1 − 3k 2 ⎪ ⇔ ⇔ ⎨ = = 1 ⇔k=1 1 −1 −2 ⎪k = 1 ∨ k = − 3 ⎩ Ví dụ9 ( ĐH KHỐI A-2004): Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi, AC cắt BD tại gốc tọa độ O Biết A(2; 0; 0),... hệ tọa độ Oxyz cho hình lăng trụ đứng ABC.A1B1C1 với A(0; -3; 0), B(4; 0; 0), C(0; 3; 0), B1(4; 0; 4) a) Tìm tọa độ các đỉnh A1, C1 Viết phương trình mặt cầu có tâm là A và tiếp xúc với mặt phẳng (BCC1B1) b) Gọi M là trung điểm của A1B1 Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua hai điểm A, M và song song với BC1 Mặt phẳng (P) cắt đường thẳng A1C1 tại điểm N Tính độ dài MN BÀI GIẢI: a) Hình chiếu của A1... hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có A trùng với gốc tọa độ, B(a;0;0), D(0; a; 0), A’(0; 0; b) ( a > 0, b > 0) Gọi M là trung điểm CC’ a Tính thể tích khối tứ diện BDA’M theo a và b a b Xác đònh tỷ số để hai mặt phẳng (A’BD) và (MBD) vuông góc với nhau b BÀI GIẢI: A (0, 0, 0); B (a, 0, 0); C (a, a, 0); D (0, a, 0) A’ (0, 0, b); C’ (a, a, b); M (a, a, b ) 2 b 2 a) BD = (−a,a,0) ; BA ' = (−a,0, b) ; BM... 2t), với H ∈ Δ2 Do MH a Δ 2 = 0 ⇒ t = 1 Vậy điểm H (2, 3, 3) Ví dụ 4: ( ĐH KHỐI B-2002) Cho hình lập phương ABCDA1B1C1D1 có cạnh bằng a a) Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng A1B và B1D b) Gọi M,N,P lần lượt là các trung điểm của các cạnh BB1, CD,A1D1 Tính góc giữa hai đường thẳng MP và C1N BÀI GIẢI: Chọn hệ trục tọa độ Axyz sao cho ta có : A (0, 0, 0); A1 (0, 0, a); B (a, 0, 0); B1 (a,... Biết A(2; 0; 0), B(0; 1; 0), S(0; 0; 2 2 ) Gọi M là trung điểm của cạnh SC a) Tính góc và khoảng cách hai đường thẳng SA, BM b) Giả sử mặt phẳng (ABM) cắt đường thẳng SD tại điểm N Tính thể tích khối chóp S.ABMN BÀI GIẢI: Cách 1: S N M C H D a) O B A GT ⇒ SO ⊥ (ABCD); SA = SC = 2 3 Ta có OM // SA ⇒ Góc (SA, MB) là OMB OB ⊥ (SAC) ⇒ OB ⊥ OM ⇒ tgOMB = 1 3 ΔOBM có tg OMB = OB OM ⇒ OMB =300 Vẽ OH ⊥ SA ⇒ OH... dụ 10 ( ĐH KHỐI D -2004): Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho hình lăng trụ đứng ABCA1B1C1 Biết A(a;0;0); B(−a;0;0); C (0; 1; 0); B1(−a; 0; b) a > 0, b > 0 a) Tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng B1C và AC1 theo a, b b) Cho a, b thay đổi nhưng luôn thỏa mãn a + b = 4 Tìm a, b để khoảng cách giữa 2 đường thẳng B1C và AC1 lớn nhất BÀI GIẢI: a) C1 (0; 1; b) Gọi (α) là mặt phẳng chứa B1C và song song... Xác đònh m để đường thẳng dm song song với mặt phẳng (P) BÀI GIẢI: 1 vectơ chỉ phương của (dm) là : 2 2 a = (−2m + m + 1, −(2m +1) , - m(1 – m)) 1 pvt của (P) là n = (2, −1, 0) ycbt ⇔ a n = 0 ⇔ −4m2 + 2m + 2 + (4m2 + 4m + 1) = 0 ⇔ 6m + 3 = 0 ⇔ m = − 1 2 12 Ví dụ 6 ( ĐH KHỐI A-2003): Trong không gian với hệ tọa độ Đêcac vuông góc Oxyz cho hình hộp chữ nhật ABCD.A’B’C’D’ có A trùng với gốc tọa độ, B(a;0;0),... d1 và d2 song song với nhau Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa cả hai đường thẳng d1 và d2 b) Mặt phẳng tọa độ Oxz cắt hai đường thẳng d1, d2 lần lượt tại các điểm A, B Tính diện tích tam giác OAB (O là gốc tọa độ) BÀI GIẢI: a) d1 qua N (1; −2; −1) và có 1 vectơ chỉ phương là a =(3; −1; 2) d2 qua B (12; 0; 10) và có 1 vectơ chỉ phương là b =(3; −1; 2) Ta có : a = b và NB = (11, 2, 11) không cùng phương... 7 ( ĐH KHỐI B-2003): Trong không gian với hệ tọa độ Đêcac vuông góc Oxyz cho hai điểm A(2;0;0), B(0;0;8) và điểm C sao cho AC = (0;6;0) Tính khoảng cách từ trung điểm I của BC đến đường thẳng OA BÀI GIẢI: A (2; 0; 0); B (0; 0; 8) ⎧x C = 2 ⎪ AC = (0; 6; 0) ⇔ ⎨y C = 6 ⇔ C (2; 6; 0) I trung điểm BC ⇒ I (1; 3; 4) ⎪z = 0 ⎩ C ⎧x = t ⎪ Pt tham số OA : ⎨y = 0 ⎪z = 0 ⎩ (α) qua I ⊥ OA = (2; 0; 0) : 2(x – 1)... không gian với hệ tọa độ Oxyz cho điểm ⎧ x = −3 + 2t ⎪ A (-4; -2; 4) và đường thẳng d : ⎨ y = 1 − t ⎪ z = −1 + 4t ⎩ Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm A, cắt và vuông góc với đường thẳng d BÀI GIẢI: Cách 1: A (−4; −2; 4) ⎧x = −3 + 2t ⎪ (d) : ⎨y = 1 − t ⎪z = −1 + 4t ⎩ Lấy M (−3+2t; 1 – t; −1 + 4t) ∈ (d) ⇒ AM = (1 + 2t; 3 – t; −5 + 4t) Ta có: AM ⊥ (d) ⇔ AM ad = 0 (với ad =(2; −1; 4)) ⇔ 2 + 4t . và song song với (D). Khi đó (Δ) chính là giao tuyến của α và β. Vấn đề 3 HÌNH CHIẾU Bài toán 1 : Tìm hình chiếu vuông góc H của điểm A trên đường thẳng (d) ¾ Phương pháp : (d). song với (D) - Hình chiếu (Δ) chính là giao tuyến của (α) và (β) Vấn đề4 ĐỐI XỨNG Bài toán 1 : Tìm điểm A’ đối xứng với A qua đường thẳng d. ¾ Phương pháp : - Tìm hình chiếu H của. BCnABC 11 112 22 →→ ==(,,), (,, 2 ) - α cắt β ⇔ và không cùng phương. n 1 → n 2 → - α song song β ⇔ n vàn cùng phương M 12 →→ ∉ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ β - α trùng β ⇔ n vàn cùng phương M 12 →→ ∈ ⎧ ⎨ ⎪ ⎩ ⎪ β