Cách tính vectơ chỉ phương đi qua 2 điểm
|
Viết phương trình đường thằng trong không gian là một trong những dạng toán khá hay nhưng cũng khá khó cho nhiều bạn, đây cũng là dạng toán rấthay cótrong các đề thi tốt nghiệp THPT quốc gia. Bạn đang xem: Vecto chỉ phương của đường thẳng trong không gian Vì vậy để các bạn học sinh lớp 12 nắm rõ phần nội dung kiến thức này, trong bài viết này chúng ta cùngtổng hợp lại các dạng toán về phương trình đường thẳng trong không gian, giải một số ví dụ và bài tậpmột cách chi tiết và dễ hiểu để các em tự tin khi gặp các dạng toán này. 1. Phương trình tham số và phương trình chính tắc của đường thẳng *Đường thẳng (d) đi qua M0(x0;y0;z0) và có vectơ chỉ phương= (a;b;c) có: - Phương trình tham số của (d): - Phương trình chính tắc của (d): 2. Vị trí tương đối của 2 đường thẳng trong không gian *Cho đường thẳng d0đi qua điểmM0(x0;y0;z0) và có vectơ chỉ phương0= (a;b;c) và đường thẳng d1 đi qua điểmM1(x1;y1;z1) và có vectơ chỉ phương1= (a1;b1;c1) khi đó: - d0và d1cùng nằm trong một mặt phẳng -d0và d1cắt nhau - d0// d1 - d0Ξ d1 - d0và d1chéo nhau 3. Vị trí tương đối của đường thẳng với mặt phẳng *Đường thẳng (d) đi qua M0(x0;y0;z0) và có vectơ chỉ phương= (a;b;c) và mặt phẳng (P): Ax + By + Cz + D = 0 có vectơ pháp tuyến= (A;B;C) khi đó: - d cắt (P) Aa + Bb + Cc 0 - d//(P) - d (P) - d (P)// 4. Góc giữa 2 đường thẳng -Đường thẳng (d) có vectơ chỉ phương= (a;b;c)và(d") có vectơ chỉ phương= (a";b";c"), gọi 00 900là góc giữa 2 đường thẳng đó, ta có: cos = 5. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng -Đường thẳng (d) có vectơ chỉ phương= (a;b;c)và mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến sinφ = 6. Khoảng cách từ 1 điểm tới 1 đường thẳng - Cho điểm M1(x1;y1;z1) tới đường thẳngΔ có vectơ chỉ phương: * Cách tính 1: - Viết phương trình mặt phẳng (Q)qua M1và vuông góc với Δ. - Tìm tọa độ giao điểm H củaΔvà mặt phẳng (Q). - d(M1,Δ) = M1H * Cách tính 2: - Sử dụng công thức:d(M1,Δ) = 7. Khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau - Cho đường thẳng Δ0đi qua điểmM0(x0;y0;z0) và có vectơ chỉ phương0= (a;b;c) và đường thẳng Δ1đi qua điểmM1(x1;y1;z1) và có vectơ chỉ phương1= (a1;b1;c1): * Cách tính 1: - Viết phương trình mặt phẳng(Q)">(Q)chứa (Δ)và song song với (Δ1). - Tính khoảng cách từ M0M1tới mặt phẳng (Q). - d(Δ,Δ1) = d(M1,Q) * Cách tính 2: - Sử dụng công thức:d(Δ,Δ1) = II. Các dạng bài tập về đường thẳng trong không gian Dạng 1: ViếtPT đường thẳng (d) qua 1 điểm và có VTCP -Điểm M0(x0;y0;z0), VTCP0= (a;b;c) * Phương pháp: - Phương trình tham số của (d) là: -Nếu a.b.c 0 thì (d) có PT chính tắc là: Ví dụ:Viết phương trình đường thẳng (d) đi qua điểm A(1;2;-1) và nhận vec tơ(1;2;3) làm vec tơ chỉ phương * Lời giải: - Phương trình tham số của (d) là: Dạng 2: Viết PT đường thẳng đi qua 2 điểm A, B * Phương pháp - Bước 1: Tìm VTCP - Bước 2: Viết PT đường thẳng (d) đi qua A và nhậnlàm VTCP. Ví dụ: Viết PTĐT (d) đi qua các điểm A(1; 2; 0), B(1; 1; 3); * Lời giải: - Ta có:(-2;-1;3) - Vậy PTĐT (d) đi qua A có VTCP làcó PT tham số: Dạng 3: Viết PT đường thẳng đi qua A và song song với đường thẳngΔ * Phương pháp - Bước 1: Tìm VTCPcủa Δ. - Bước 2: Viết PT đường thẳng (d) đi qua A và nhậnlàm VTCP. Ví dụ:Viết phương trình đường thẳng đi qua A(2;1;-3) và song song với đường thẳng Δ: * Lời giải: - VTCPvì(d)//Δ nên nhận làm VTCP - Phương trình tham số của (d): Dạng 4: Viết PT đường thẳng (d) đi qua A và vuông góc với mp (). * Phương pháp - Bước 1: Tìm VTPTcủa mp () - Bước 2:Viết PT đường thẳng (d) đi qua A và nhậnlàm VTCP. Ví dụ: Viết PT đường thẳng (d)đi qua A(1;1;-2) và vuông góc với mp (P): x-y-z-1=0 * Lời giải: - Ta có VTPT của mp (P):= (1;-1;-1) là VTCP của đường thẳng (d). - PT đường thẳng (d) qua A và nhậnlàm VTCP có PT tham số là: Dạng 5: Viết PT đường thẳng (d) đi qua A và vuông góc với 2 đường thẳng (d1), (d2). * Phương pháp: - Bước 1: Tìm VTCP,của (d1) và(d2). - Bước 2: Đường thẳng (d) có VTCP là:=<,> - Bước 3: Viết PT đường thẳng (d) đi qua điểm A và nhậnlàm VTCP. Ví dụ: Trong không gian Oxyz, viết phương trình tham số của đường thẳng d biết d đi qua điểm M(1;-3;2) vuông góc với d1: * Lời giải: - Ta có VTCP của d1 là= (-3;1;2) của d2 là= (2;5;3) - d d1 và d d2nên VTCP của d là:=<,> = - Phương trình tham số của (d) là: Dạng 6: Viết PT đường thẳng (d) là giao tuyến của 2 mp - mp (P): Ax + By + Cz + D = 0 và (Q): A"x + B"y + C"z + D" = 0; * Phương pháp: + Cách giải 1: - Bước 1: Giải hệ - Bước 2: Đường thẳng (d) có vectơ chỉ phương là:= - Bước 3: Viết PT đường thẳng (d) qua M0 và có VTCP. + Cách giải 2: - Bước 1: Tìm toạ độ 2 điểm A, B d. (Tìm 2 nghiệm của hệ 2 PT trên) - Bước 2: Viết PT đường thẳng đi qua 2 điểm AB. + Cách giải 3: - Đặt 1 trong 3 ẩn bằng t (chẳng hạn x = t), giải hệ 2 PT với 2 ẩn còn lại theo t rồi suy ra PT tham số của d. Ví dụ:Viết phương trình đường thẳng (d) là giao tuyến của 2 mặt phằng(P): 2x+y-z-3=0 và(Q): x+y+z-1=0. * Lời giải: - Ta sẽ tìm 2 điểm A, B nằm trên (d) là nghiệm của hệ PT: - Cho z = 0 x = 2 và y = - 1 A(2;-1;0) - Cho z = 1 x = 4 và y = - 4 B(4;-4;1) PTĐT (d) đi qua A(2;-1;0) và có VTCPcó PTCT là: Dạng 7: Viết PT hình chiếu của đường thẳng (d) lên mp (P). * Phương pháp - Bước 1: Viết PT mp(Q) chứa d và vuông góc với mp (P). - Bước 2: Hình chiếu cần tìm d= (P)(Q) - Chú ý:Nếu d(P) thì hình chiếu của d là điểm H=d(P) Ví dụ:Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng d: * Lời giải: -Mặt phẳng Q đi qua d có phương trình dạng: m(x-2z) + n(3x-2y+z-3)=0 (m+3n)x - 2ny + (-2m+n)z - 3n = 0 Q P 1.(m+3n) - 2(-2n) + 1.(-2m+n) = 0 m + 3n + 4n - 2m + n = 0 -m + 8n = 0 Chọn m = 8 thì n = 1 ta được phương trình mp (Q): 11x - 2y - 15z - 3 = 0 - Vì hình chiếu d của d trên P nên d"là giao tuyến của P và Q,phương trình của d sẽ là:
Dạng 8 : Viết PT đường thẳng d đi qua điểm A và cắt hai đường thẳng d1, d2 * Phương pháp + Cách giải 1: - Bước 1: Viết PT mặt phẳng (α) đi qua điểm A và chứa đường thẳng d1. - Bước 2: Tìm giao điểm B = (α) (d2) - Bước 3: Đường thẳng cần tìm là đt đi qua 2 điểm A, B. + Cách giải 2: - Bước 1: Viết PT mặt phẳng (α) đi qua điểm A và chứa đường thẳng d1 - Bước 2: Viết PT mặt phẳng (β) đi qua điểm A và chứa đường thẳng d2. Xem thêm: Bật Chế Độ Ẩn Danh Trên Chrome , Có An Toàn Không - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d= (α) (β) + Cách giải 3: - Bước 1: Tìm toạ độ giao điểm B của d với d1 và C của d với d2 - Bước 2:Từ điều kiện 3 điểm thẳng hàng tính được toạ độ B, C - Bước 3: Viết PT (d) đi qua 2 điểm Ví dụ: Trong không gian Oxyz, viết PT của đường thẳng d biết d đi qua điểm A(1;1;0) và cắt cả 2 đường thẳng d1: * Lời giải: - Gọi B, C lần lượt là các điểm và d cắt d1 và d2, ta có toạ độ B(1+t;-t;0) và C(0;0;2+s) =(t;-t-1;0) ; =(-1;-1;2+s) A,B,C thẳng hàng= k Vậy d đi qua A(1;1;0) và C(0;0;0) d có PT: Dạng 9: Viết PT đường thẳng d song song với d1và cắt cả hai đường thẳng d2và d3. * Phương pháp - Bước 1: Viết PT mp(P) song song với d1và chứa d2. - Bước 2: Viết PT mp(Q) song song với d1và chứa d3. - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d = (P) (Q) Ví dụ:Viết phương trình đường thẳng(d)song song với trụcOxvà cắt(d1),(d2)có PT: d1: * Lời giải: -VTCP của Ox là: - VTCP của d1là: - PT mp (P) chứa d1và song song Ox có VTPT: = - PT mp (Q) chứa d2và song song Ox có VTPT: = - PT mp (P) đi qua điểm (-8;6;10) d1và có VTPT (y-6) + (z-10) = 0 y + z - 16 = 0 -PT mp (Q) đi qua điểm (0;2;-4) d2và có VTPT -2(y-2) - (z+4) = 0 2y + z = 0 PT đường thẳngd = (P) (Q): Dạng 10: Viết PT đường thẳng d đi qua điểm A, vuông góc đường thẳng d1và cắt đường thẳng d2 * Phương pháp + Cách giải 1: - Bước 1: Viết PT mặt phẳng (α) qua điểm A và vuông góc đường thẳng d1. - Bước 2: Tìm giao điểm B = (α) (d2) - Bước 3: Đường thẳng cần tìm là đường thẳng đi qua 2 điểm A, B. + Cách giải 2: - Bước 1: Viết PT mp (α) đi qua điểm A và vuông góc với d1. - Bước 2: Viết PT mp (β) đi qua điểm A và chứa d2. - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d = (α) (β) Ví dụ:Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng (d) đi qua M(1;1;1),cắt đường thẳng d1: * Lời giải: - PT mp (P) d2 nên nhận VTCP d2 làm VTPT nên có PT:2x - 5y + z + D = 0 - PT mp (P) đi qua M(1;1;1) nên có: 2.1 - 5.1 + 1 + D = 0 D = 2 PT mp (P):2x - 5y + z + 2 = 0 - Toạ độ giao điểm A của d1 và mp(P) là: (-5;-1;3) PTTQ của (d) là: Dạng 11 : Lập đường thẳng d đi qua điểm A , song song mp (α) và cắt đường thẳng d * Phương pháp: + Cách giải 1: - Bước 1: Viết PT mp (P) đi qua điểm A và song song với mp (α). - Bước 2: Viết PT mp (Q) đi qua điểm A và chứa đường thẳng d. - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d = (P) (Q) + Cách giải 2: - Bước 1: Viết PT mặt phẳng (P) qua điểm A và song song mặt phẳng (α) - Bước 2: Tìm giao điểm B = (P) d - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d đi qua hai điểm A và B. Ví dụ: Viết phương trình đường thẳngΔ đi qua điểm A(1;2;-1) cắt đường thẳng d: * Lời giải: - PTTS của (d): - Giả sửΔ cắt d tại điểm B, thì tọa độ của B(3+t;3+3t;2t) nên ta có: - Vì AB// mp() mà B(2;0;-2) Dạng 12: Viết PT đường thẳng d nằm trong mp (P) và cắt hai đường thẳng d1, d2cho trước . * Phương pháp: - Bước 1: Tìm giao điểm A = d1(P); B = d2(P) - Bước 2: d là đường thẳng qua hai điểm A và B . Ví dụ: Cho 2 đường thẳng: * Lời giải: - PTTS d1: - Gọi A = d1(P); B = d2(P) thì tọa độ của A và B là: A(-1+2t;1-t;1+t) và B(1+s;2+s;-1+2s) - Ta lại có: A(P) nên: (-1+2t)-(1-t)-2(1+t)+3=0 t = 1 A(1;0;2) - Tương tự: B(P) nên: (1+s)-(2+s)-2(-1+2s)+3=0 s = 1 B(2;3;1) PTĐTΔ qua A(1;0;2) có VTCPcó PTTQ là: Dạng 13: Viết PT đường thẳng d nằm trong mp (P) và vuông góc đường thẳng d cho trước tại giao điểm I của d và mp (P). * Phương pháp - Bước 1: Tìm giao điểm I = d(P). - Bước 2: Tìm VTCPcủa d và VTPTcủa (P) và=<,> - Bước 3: Viết PT đường thẳng d qua điểm I và có VTCP Dạng 14: Viết PT đường thẳng d vuông góc với hai đường thẳng chéo nhau d1, d2. * Phương pháp + Cách giải 1: - Bước 1: Tìm các VTCP,của d1và d2. Khi đó đường thẳng d có VTCP là=<,> - Bước 2: Viết PT mp(P) chứa d1và có VTPT=<,> - Bước 3: Viết PT mp(Q) chứa d2và có VTPT=<,> - Bước 4: Đường thẳng cần tìm d = (P) (Q). (Lúc này ta chỉ cần tìm thêm 1 điểm M thuộc d). * Cách giải 2: - Bước 1: Gọi M(x0+at; y0+bt; z0+ct) d1; N(x0"+at; y0+bt; z0+ct) d2là chân các đường vuông góc chung của d1và d2. - Bước 2: Ta có - Bước 3: Thay t và t tìm được vào toạ độ M, N tìm được M, N. Đường thẳng cần tìm d là đường thẳng đi qua 2 điểm M, N. - Chú ý : Cách 2 cho ta tìm được ngay độ dài đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau. Ví dụ: Trong không gian Oxyz cho 2 đường thẳng chéo nhau d1: * Lời giải: - d1có VTCP= (2;1;3); d2 có VTCP= (1;2;3) - Gọi AB là đoạn vuông góc chung của d1 và d2 với A d1; B d2 A(1+2t;2+t;-3-3t) và B(2+t";-3+2t";1+3t") =(1+t"-2t;-5+2t"-t;4+3t"+3t) Từ điều kiện PT (d) đi qua A nhận(-1;-1;1) làm VTCP có dạng: * Phương pháp: - Bước 1: Viết PT mp(P) chứa d1và vuông góc với (P). - Bước 2: Viết PT mp(Q) chứa d2và vuông góc với (P). - Bước 3: Đường thẳng cần tìm d = (P) (Q). Ví dụ: Trong không gian oxyz, cho 2 đường thẳng: Xem thêm: Xe Tải Isuzu 2.5 Tấn - Đánh Giá Nội Ngoại Thất Và Báo Giá Xe Tải Isuzu 2 * Lời giải: - PTTS của d1: - Giả sử A,B lần lượt là giao điểm củaΔ với d1 và d2 ta có: A(2s;1-s;-2+s), B(-1+2t;1+t;3) - VTCP của Δ là: - VTPT của (P) là: - doΔ (P) nên// Phương trình đường thẳngΔ qua A(2;0;-1) có VTCPcó PTTQ là: Dạng 16: Lập PT đường thẳng d đi qua điểm A , cắt và vuông góc với đường thẳng d. |
