Nội dung

HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn PHƯƠNG PHÁP TOẠ ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN I. TỌA ĐỘ CỦA VECTƠ VÀ CỦA ĐIỂM A. Ví dụ:    VD1: Viết tọa độ của các vectơ say đây: a  2 i  j ;        b 7 i  8 k ;  c  9 k ;  d 3 i  4 j  5 k   VD2: Cho ba vectơ a = ( 2;1 ; 0 ), b = ( 1; -1; 2) ,      c = (2 ; 2; -1 ).  a) Tìm tọa độ của vectơ : u = 4 a - 2 b + 3 c   b) Chứng minh rằng 3 vectơ a , b , c không đồng phẳng .     c) Hãy biểu diển vectơ w = (3 ; 7 ; -7 ) theo ba vectơ a , b , c .    VD3: Cho 3 vectơ a = (1; m; 2), b = (m+1; 2;1 ) , c = (0 ; m-2 ; 2 ) .Định m để 3 vectơ đó đồng phẳng .      VD4: Cho: a  2;  5;3 , b  0; 2;  1 , c  1; 7; 2  . Tìm tọa độ của vectơ: a) d 4 a  1  b3 c 2     b) e a  4 b  2 c  VD5: Tìm tọa độ của vectơ x , biết rằng:      a) a  x 0 và a  1;  2;1       b) a  x 4 a và a  0;  2;1   c) a  2 x b và a  5;4;  1 , b  2;  5;3 . VD6: Cho ba điểm không thẳng hàng: A(1;3;7), B(  5; 2; 0), C (0;  1;  1). Hãy tìm tọa độ trọng tâm G của tam giác ABC. VD7: Cho bốn diểm không đồng phẳng : A(2;5;  3), B(1;0;0), C (3;0;  2), D( 3;  1; 2). Hãy tìm tọa độ trọng tâm G của tứ diện ABCD. VD8: Cho điểm M(1; 2; 3). Tìm tọa độ hình chiếu vuông góc của điểm M: a) Trên các mặt phẳng tọa độ: Oxy, Oxz, Oyz. b) Trên các trục tọa độ: Ox, Oy, Oz. VD9: Cho điểm M(1 ; 2 ; 3). Tìm tọa độ của điểm đối xứng với điểm M: a) Qua gốc tọa độ O b) Qua mặt phẳng Oxy c) Qua Trục Oy. VD10: Cho hình hộp ABCD.A'B'C'D', A(1; 0; 1), B(2; 1; 2), D(1; -1; 1), C'(4; 5; -5). Tìm tọa độ của các đỉnh còn lại. VD11: Cho A(2; -1; 7), B(4; 5; -2). Đường thẳng AB cắt mặt phẳng Oyz tại điểm M. a) Điểm M chia đoạn thẳng AB theo tỉ số nào ? b) Tìm tọa độ điểm M. B. Bài tập    Bài 1. Viết dưới dạng x i  y j  z k mỗi vectơ sau đây:  1    1 1   4  1   a  0; ; 2  , b  4;  5;0  , c  ;0;  , u  0;  3;0  .  , d   ; 3 ; 2  5 3   3  Bài 2. Cho hai bộ ba điểm: A = (1; 3; 1), B = (0; 1; 2), C = (0; 0; 1) và A' = (1; 1; 1), B' = (-4; 3; 1), C' = (-9; 5; 1). Hỏi bộ nào có ba điểm thẳng hàng. Bài 3. Cho hình hộp ABCD.A'B'C'D', A(x1; y1; z1), C(x3; y3; z3), B'(x'2;y'2;z'2), D'(x'4; y'4;z'4). Tìm tọa độ của các đỉnh còn lại. II. BIỂU THỨC TỌA ĐỘ CỦA TÍCH VÔ HƯỚNG, TÍCH CÓ HƯỚNG CỦA HAI VECTƠ A. Ví Dụ:    Bài 1 . Cho ba vectơ a  1;  1;1 , b  4;0;  1 , c  3; 2;  1 . Tìm:    a )  a . b  c ;   2    b) a  b . c  ;   2  2  2  c) a b  b c  c a ;   2       d ) 3 a  2  a . b  b  c b ;       2 2 e) 4 a . c  b  5 c .   Bài 2. Tính góc giữa hai vectơ a và b : a ) a  4;3;1 , b   1; 2;3 b) a  2;5; 4  , b  6;0;  3 . Bài 3. a) Trên trục Oy tìm điểm cách đều hai điểm: A(3; 1; 0) và B(-2; 4; 1). b) Trên mặt phẳng Oxz tìm điểm cách đều ba điểm: A(1; 1; 1), B(-1; 1; 0) và C(3; 1; -1). -1- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn    Bài 4. Xét sự đồng phẳng của ba vectơ a , b , c trong mỗi trường hợp sau đây:        a) a  1;  1;1 , b  0;1;2  , c  4; 2;3    b) a  4;3; 4  , b  2;  1; 2  , c  1; 2;1  c) a  4; 2;5  , b  3;1;3  , c  2; 0;1   d ) a   3;1;  2  , b  1;1;1 , c   2; 2;1 . Bài 5. Cho ba điểm A(1;0;0), B(0;0;1), C(2;1;1). a) Chứng minh rằng A, B, C là ba đỉnh của một tam giác. b) Tính chu vi và diện tích ABC. c) Tìm tọa độ đỉnh D để tứ giác ABDC là hình bình hành. d) Tính độ dài đường cao của ABC hạ từ đỉnh A. e) Tính các góc của ABC. Bài 6. Cho bốn điểm A(1; 0; 0), B(0; 1; 0), C(0; 0; 1), D(-2; 1; -1). a) Chứng minh rằng A, B, C, D là bốn đỉnh của một tứ diện. b) Tìm góc tạo bởi các cạnh đối diện của tứ diện ABCD. c) Tính thể tích tứ diện ABCD và tính độ dài đường cao của tứ diện hạ từ đỉnh A. Bài 7. Cho  ABC biết A(2; -1; 3), B(4; 0; 1), C(-10; 5; 3). Hãy tìm độ dài đường phân giác trong của góc B. Bài 8. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho bốn điểm A(1; 1; 0), B(0; 2;1), C(1; 0; 2), D(1;1 ;1). a) Chứng minh rằng A, B, C, D tạo thành tứ diện. Tính thể tích của khối tứ diện ABCD. b) Tính độ dài đường cao hạ từ đỉnh C của tứ diện đó. c) Tính độ dài đường cao của tam giác ABD hạ từ đỉnh B. d) Tính góc ABC và góc giữa hai đường thẳng AB, CD. Bài 9. Cho 3 điểm A ( 3;-4;7 ),B( -5; 3; -2 ) ,C(1; 2; -3 ). a) Xác định điểm D sao cho tứ giác ABCD là hình bình hành . b) Tìm tọa độ giao điểm của hai đường chéo. c) Tính diện tích tam giác ABC, độ dài BC từ đó đường cao tam giác ABC vẽ từ A. Tìm tọa độ trọng tâm của tam giác ABC . Bài 10. Cho 4 điểm A( 2; 0; 0) , B( 0; 4; 0 ) , C( 0; 0; 6 ), D ( 2; 4 ;6 ). a) Chứng minh 4 điểm A, B , C , D không đồng phẳng.Tính thể tích tứ diện ABCD b) Tìm tọa độ trọng tâm của tứ diện ABCD . c) Tính diện tích tam giác ABC , từ đó suy ra chiều cao của tứ diện vẽ từ D. d) Tìm tọa độ chân đường cao của tứ diện vẽ từ D . Bài 11. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho ba điểm A(3;4;-1) , B(2;0;3), C(-3;5;4) a) Tìm độ dài các cạnh của tm giác ABC. b) Tính cosin các góc A,B,C . c) Tính diện tích tam giác ABC Bài tập: Bài 1. Cho tam giác ABC, A(1;0;-2), B(2;1;-1), C(1;-2;2). a) Tìm độ dài các cạnh của tam giác ABC b) Tìm toạ độ trung điểm I của cạnh BC c) Tìm toạ độ trọng tâm G của tam giác ABC d) Tính diện tích tam giác ABC. e) Tính đường cao của tam giác hạ từ A. f) Tính các góc của tam giác ABC g) Tìm điểm M thuộc Ox sao cho MA = MB h) Tìm giao (ABC) và Ox   m2  3 2 2     m2  1   ; m ; m  , b  1; ;1 , c  4; 4; m 2  2 2     Bài 2. Cho a      a) Chứng minh với mọi m thì a , b , c không đồng phẳng.     3 2 b) Phân tích d  1;  1;  . theo  a, b, c  a 2  b2  c 2 2 2    2 b2  a 2  c2 2    2 2 c2  a2  b2  p  ; a ; a  , q  b ; ; b  , r  c ; c ; Bài 3. Cho ba véc tơ:   2 2 2           Với a, b, c không đồng thời bằng không thì p , q , r có đồng phẳng không Bài 4. Cho  ABC biết A(1; 2; -1), B(2; -1; 3), C(-4; 7; 5). Hãy tìm độ dài đường phân giác trong của góc B. Bài 5. Cho  ABC biết A(-11; 8; 4), B(-1; -7; -1), C(9; -2; 4). a) Chứng minh tam giác ABC vuông b) Tính diện tích tam giác ABC Bài 6. Cho sáu điểm A(3; 5; -4), B(-1; 1; 2), C(-5; -5; -2), A’(5; 1; 5), B’(4; 3; 2), C’(-3; -2; 1). a) Chứng minh tam giác ABC cân, tam giác A’B’C’ vuông  b) Gọi G, G’, G’’ là trọng tâm tam giác  ABC,  A’B’C’và của tứ diện A’ABC. Tính tan G'GG'' -2- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn Bài 7. Chứng minh 4 điểm A(3; 3; 3), B(1; 2; -1), C(4; 1; 1), D(6; 2; 5) là các đỉnh của hình bình hành Bài 8. Chứng minh 4 điểm A(5; 2; -3), B(6; 1; 4), C(-3; -2; -1), D(-1; -4; 13) là các đỉnh của hình thang. Tính diện tích Bài 9. Cho hai điểm A(-2; 0; 4), B(5; -2; -14).     Tìm điểm E trong mặt phẳng Oyx sao cho: OE 1 , OA, OB, OC đồng phẳng         v  p ; v  q ; v , p, q Bài10. Cho hai véc tơ p  1;  1;3 , q  2;  2;1 . Tìm véc tơ v thoả mãn điều kiện đồng phẳng. Bài 11. Cho A(-3;   2; 4), B(2; 5; -2), C(1; -2; 2), D(4; 2; 3) a) Tính cos( AB, CD ) b) Tính diện tích tam giác BCD c) Tính độ dài đường cao hạ từ A của tứ diện ABCD d) Tính cosin góc gữa AD và mặt phẳng (BCD) e) Tính cosin góc gữa hai mặt phẳng (ABD) và (BCD) f) Tìm toạ độ điểm I cách đều A, B, C, D III. MẶT PHẲNG Bài toán 1. Phương trình mặt phẳng  Bài 1: Lập phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm M và có vtpt n biết   a, M  3;1;1 , n   1;1;2 b, M   2;7;0 , n  3;0;1   c, M  4;  1;  2 , n  0;1;3 d, M  2;1;  2 , n  1;0;0   e, M  3;4;5 , n  1;  3;  7 f, M  10;1;9 , n   7;10;1 Bài 2: Lập phương trình mặt phẳng trung trực của AB biết: a, A(2;1;1), B(2;-1;-1) b, A(1;-1;-4), B(2;0;5) 1  1  1    2 1  c, A  ;  1;0 , B  1;  ;5 c, A  1; ;  , B   3; ;1 2  3  2    3 2  Bài 3: Lập phương trình mặt phẳng    đi qua điểm M và song song với mặt phẳng    biết: a, M  2;1;5 ,     Oxy b, M   1;1;0 ,    :x  2y  z  10 0 c, M  1;  2;1 ,    : 2x  y  3 0 d, M  3;6;  5 ,    :  x  z  1 0   Bài 4 Lập phương trình của mặt phẳng (P) đi qua điểm M(2;3;2) và cặp VTCP là a (2;1; 2); b(3; 2;  1) Bài 5: Lập phương trình của mặt phẳng (P) đi qua M(1;1;1) và a) Song song với các trục 0x và 0y. b) Song song với các trục 0x,0z. c) Song song với các trục 0y, 0z. Bài 6: Lập phương trình của mặt phẳng đi qua 2 điểm M(1;-1;1) và B(2;1;1) và : a) Cùng phương với trục 0x. b) Cùng phương với trục 0y. c) Cùng phương với trục 0z.   Bài 7: Xác định toạ độ của véc tơ n vuông góc với hai véc tơ a (6;  1;3); b(3; 2;1) . Bài 8: Tìm một VTPT của mặt phẳng (P) ,biết (P) có cặp VTCP là a (2,7,2); b(3,2,4) Bài 9: Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) biết : a) (P) đi qua điểm A(-1;3;-2) và nhận n(2,3,4); làm VTPT. b) (P) đi qua điểm M(-1;3;-2) và song song với (Q): x+2y+z+4=0. Bài 10: Lập phương trình tổng quát của các mặt phẳng đi qua I(2;6;-3) và song song với các mặt phẳng toạ độ. Bài 11: (ĐHL-99) :Trong không gian 0xyz cho điểm A(-1;2;3) và hai mặt phẳng (P): x-2=0 , (Q) : y-z-1=0 .Viết phương trình mặt phẳng (R) đi qua điểm A và vuông góc với hai mặt phẳng (P),(Q). Bài 12: Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) trong các trường hợp sau:   a) Đi qua hai điểm A(0;-1;4) và có cặp VTCP là a  3; 2;1 và b   3;0;1 b) Đi qua hai điểm B(4;-1;1) và C(3;1;-1) và cùng phương với trục với 0x. Bài 13: Cho tứ diện ABCD có A(5;1;3) B(1;6;2) C(5;0;4) D(4;0;6) . a) Viết phương trình tổng quát các mặt phẳng (ABC) (ACD) (ABD) (BCD). b) Viết phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) đi qua cạnh AB và song song vói cạnh CD. Bài 14: Viết phương trình tổng quát của (P) a) Đi qua ba điểm A(1;0;0), B(0;2;0) , C(0;0;3) . -3- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn b) Đi qua A(1;2;3) ,B(2;2;3) và vuông góc với mặt phẳng (Q) : x+2y+3z+4=0 c) Chứa 0x và đi qua A(4;-1;2) , d) Chứa 0y và đi qua B(1;4;-3) Bài 15: Cho hai điểm A(3;2;3) B(3;4;1) trong không gian 0xyz a) Viết phương trình mặt phẳng (P) là trung trực của AB. b) Viết phương trình mặt phẳng (Q) qua A vuông góc vơi (P) và vuông góc với mặt phẳng y0z c) Viết phương trình mặt phẳng (R) qua A và song song với mặt phẳng (P). Bài toán 2. Vị trí tương đối của hai mặt phẳng Bài 1: Xét vị trí tương đối ciủa các cặp mặt phẳng sau: a) (P1): y – z + 4 = 0, và  P2  : x  y  z  3 0 b) (P1): 2x+4y-8z+9=0  P2  : x  2 y  4 z  1 0 c) (P1): x+y-z-4=0và  P2  : 2 x  2 y  2 z  8 0 Bài toán 3: Chùm mặt phẳng Bài 1: Lập phương trình mặt phẳng qua M(2;1;3) và đi qua đường thẳng (d):  x  t  b)  d  :  y 2  2t  z 1  2t  2 x  y  3 z  5 0 a)  d  :   x  2 y  z  1 0 Bài 2:Lập phương trình mặt phẳng đi qua điểm M(2;1;-1) và qua hai giao tuyến của hai mặt phẳng (P1) và (P2) có phương trình : (P1): x - y + z - 4 = 0 và (P2) 3x – y + z – 1 = 0 3 x  2 y  z  3 0 Bài 3: Lập phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng  d  :  và song song với mặt phẳng  x  2 z 0 (Q) có phương trình: 11x - 2y - 15z – 6 = 0. Bài 4: Lập phương trình mặt phẳng qua giao tuyến của (P1): y + 2z – 4 = 0 và (P2) : x + y – z – 3 = 0 và song song với mặt phẳng (Q): x  y  z - 2 0 . 3 x  2 y  z  3 0 Bài 5: Lập phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng  d  :  và vuông góc với (Q) có  x  2 z 0 phương trình: a) (ĐHNNI-95): (Q): x - 2 y  z  5 0 . b)  Q  : x  y  3 z  1 0 Bài 6: Lập phương trình của mặt phẳng qua hai giao tuyến của hai mặt phẳng (P1): 3x - y  z - 2 0 và (P2): x  4 y - 5 0 và vuông góc với mặt phẳng : 2 x - z  7 0 . 3 x  2 y  z  3 0 Bài 7: Lập phương trình chứa mặt phẳng đường thẳng :  d  :  và song song với đường thẳng  x  2 z 0 (d) có phương trình : 3 x  y  2 z  7 0 x  2 y  3 z 5   a)  d  :  b)  d  :  2 4 5  x  3 y  2 z  3 0  x  2 y 0 Bài 8:Lập phương trình chứa mặt phẳng đường thẳng :  d  :  và vuông góc đường thẳng (d) 3 x  2 y  z  3 0 có phương trình : 3 x  y  2 z  7 0 x  2 y  3 z 5   a)  d  :  b)  d  :  2 4 5  x  3 y  2 z  3 0 Bài 9: Lập phương trình chứa mặt phẳng đường thẳng và với mặt phẳng (Q) một góc 60 độ biết: 3 x  2 y  z  3 0  d  :  và (Q):3x+4y-6=0  x  2 z 0  x  3 z  2 0 Bài 10: Lập phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng  d  :  và có khoảng cách từ điểm  y  5 z  1 0 A(1;-1; 0) tới (P) bằng 1. -4- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn  x  z  2 0 Bài 11: Cho đường thẳng (d) và hai mặt phẳng  d  :  và (P1): 5x+5y-3z-2=0 và (P2):2x-y+z-6=0.  y  z  1 0 Lập phương trình mặt phẳng (P) chứa đường thẳng (d) sao cho:  P    P1  và  P    P2  là hai đường vuông góc. Bài 12: (ĐHKT-93): cho hai đường thẳng (d1) và (d2) có phương trình : x  8 z  23 0 x  2 z  3 0  d1  :   d 2  :  , .  y  4 z  1 0  y  2 z  2 0 a) Viết phương trình các mặt phẳng  P1  ,  P2  song song với nhau và lần lượt chứa  d1   d 2  b) Tính khoảng cách giữa  d1  ,  d 2  c) Lập phương trình đường thẳng (D) song song với trục Oz và cắt cả 2 đường thẳng  d1  ,  d 2  Bài toán 4. Khoảng cách từ một điểm tới mặt phẳng Bài 1:Tính khoảng cách từ điểm M(2;2;1) đến mặt phẳng (P) trong các trường hợp sau: a) ( P ) : 2 x  y - 3z  3 0 b)  P  :  x  2 y  3 z  1 0 Bài 2:Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz , cho tứ diện có 4 đỉnh A(5;1;3) B(1;6;2) C(5;0;4) D(4;0;6) a) Lập phương trình tổng quát mặt phẳng (ABC) b) Tính chiều dài đường thẳng cao hạ từ đỉnh D của tứ diện, từ đó suy ra thể tích của tứ diện Bài 3:Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz , cho tứ diện có 4 đỉnh A(1;1;1) B(-2;0;2) C(0;1;-3) D(4;-1;0) a) (ĐH Luật 1996) Tính chiều dài đường thẳng cao hạ từ đỉnh D của tứ diện b) Viết phương trình mặt phẳng phân giác của 2 mặt (ABC) và (BCD) cắt đoạn AD IV. ĐƯỜNG THẲNG TRONG KHÔNG GIAN Bài toán 1. Phương trình đường thẳng Bài 1:Lập phương trình đường thẳng (d)trong các trường hợp sau : a) (d) đi qua điểm M(1;0;1) và nhận a (3; 2;3) làm VTCP b) (d) đi qua 2 điểm A(1;0;-1) và B(2;-1;3) Bài 2: Trong không gian Oxyz lập phương trình tổng quát của các giao tuyến của mặt phẳng ( P ) : x - 3 y  2 z - 6 0 và các mặt phẳng toạ độ Bài 3: Viết phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm M(2;3;-5) và song song với đường thẳng (d) 3 x  y  2 z  7 0 có phương trình:   x  3 y  2 z  3 0 3x  y  4 z  1 0 Bài 4: Cho đường thẳng (D) và mặt phẳng (P) có phương trình là :  d  :  và (P): x+y+z+1=0 2 x  3 y  z  7 0 Tìm phương trình chính tắc của đường thẳng (t) đi qua A(1;1;1) song song với mặt phẳng (P) và vuông góc với đường thẳng (D) Bài 5: Cho mặt phẳng (P) đi qua 3 điểm A(3;0;0), B(0;6;0), C(0;0;9). Viết phương trình tham số của đường thẳng (d) đi qua trọng tâm tam giác ABC và vuông góc với mặt phẳng chứa tam giác đó Bài toán 2. Chuyển dạng phương trình đường thẳng Bài 1:Tìm véc tơ chỉ phương của các đường thẳng sau  x  y  4 z  10 0 x  1 y  2 z 1   a) (d ) : b)  d  :  3 4 3 2 x  4 y  z  6 0  x  y  4 z  10 0 Bài 2: Cho đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  . Hãy viết phương trình tham số của 2 x  4 y  z  6 0 đường thẳng đó  x  y  4 z  10 0 Bài 3: Cho đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  . Hãy viết phương trình chính tắc 2 x  4 y  z  6 0 của đường thẳng đó  x  t  Bài4: Cho đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  y 2  2t , t  R . Hãy viết phương trình tổng quát của  z 1  2t  đường thẳng đó -5- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn Bài 5: Lập phương trình tham số, chính tắc và tổng quát của đường thẳng (d) đi qua điểm A(2;1;3) và vuông góc với mặt phẳng (P) trong các trường hợp sau: a) ( P ) : x  2 y  3 z - 4 0 b)  P  : x  2 y  3 z  1 0 . Bài 6: Lập phương trình tham số, chính tắc và tổng quát của đường thẳng (d) đi qua điểm A(1;2;3) và song song với đường thẳng (  ) cho bởi :  x 2  2t  x  y  1 0  tR . a)    :  y  3t b)    :  4 x  z  1 0  z  3  t  Bài 7:Lập phương trình tham số, chính tắc và tổng quát của đường thẳng (d) đi qua điểm A(1;2;3) và vuông góc 2 x  y  2 0  x  y  4 z  10 0 với 2 đường thẳng :  d1  :  , d2  :  2 x  z  3 0 2 x  4 y  z  6 0 Bài 8:Trong không gian Oxyz, lập phương trình tham số, chính tắc và tổng quát của đường thẳng (d) đi qua điểm A(3;2;1), song song với mặt phẳng (P) và vuông góc với đường thẳng (). Biết mặt phẳng  x  y  1 0 ( P) : x  y  z - 2 0 và ( ) :  4 y  z  1 0 Bài toán 3. Vị trí tương đối của đường thẳng và mặt phẳng Bài1: Xét vị trí tương đối của đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) ,biết:  x 1  t  x 12  4t   a)  d  :  y 3  t , t  R (P): x-y+z+3=0 b)  d  :  y 9  t , t  R (P): y+4z+17=0  z 2  t  z 1  t   2 x  3 y  6 z  10 0  x  y  z  3 0 c)  d  :  (P): y+4z+17=0 d)  d  :  (P): x+y-2=0  x  y  z  5 0  y  1 0 Bài 2: Hãy tính sin của góc tạo bởi đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) cho bởi :  x 12  4t 2 x  3 y  6 z  10 0  a)  d  :  y 9  3t (t  R ) và  P  : x  2 y  3z  1 0 .b)  d  :  và  P  : x  2 z  3 y  1 0  x  y  z  5 0  z 1  t   x 1  2t  c)  d  :  y  2  t , t  R và ( P) : x - 2 y  2 z  3 0.   z 2  2t Bài 3: (ĐHNN_TH-98): Cho mặt phẳng (P) và đường thẳng (d) có phương trình (P): 2x+y+z=0 và d  : x  1  y  z  2 . 2 1 3 a) Tìm toạ độ giao điểm A của (d) và (P) . b) Lập phương trình đường thẳng (d1) qua A vuông góc với (d) và nằm trong mặt phẳng (P) . Bài 4: (ĐH Khối A-2002): Trong không gian 0xyz ,cho mặt phẳng (P) và đường thẳng (dm) có phương trình : (2m  1) x  (1  m) y  m  1 0 ( P) : 2 x - y  2 0 ,  d m  :  xác định m để (dm)//(P) mx  (2m  1) z  4m  2 0 Bài toán 4. Vị trí tương đối của hai đường thẳng Bài 1: sử dụng tích hỗn tạp xác định vị trí tương đối của hai đường thẳng (d1) và (d2) có phương trình cho bởi:  x  3  2t  x 1  2t  x u  2 4 x  y  19 0    t  R ,  d 2  :  y  3  2u a)  d1  :  y  2  3t t  R ,  d 2  :  b)  d1  :  y 2  t  x  z  15 0  z 6  4t  z  3  3t  z 3u  1    2 x  y  1 0 3 x  y  z  3 0 c)  d1  :  , d2  :   x  y  z  1 0 2 x  y  1 0 Bài 2: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi : -6- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn  x 3  2t1   t, t1  R  ,  d 2  :  y  3  t1  z 1  t 1  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) song song với nhau . b) Viết phương trình đường thẳng (d) song song ,cách đều (d1),(d2) và thuộc mặt phẳng chứa (d1),(d2) . Bài 3: Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi:  d1  : x  7  y  5  z  9 ,  d 2  : x  y  4  z  18 3 1 4 3 1 4 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) song song với nhau . b) Viết phương trình đường thẳng (d) song song ,cách đều (d1),(d2) và thuộc mặt phẳng chứa (d1),(d2). Bài 4: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x  3  2t 4 x  y  19 0  d1  :  y  2  t t  R ,  d 2  :   x  z  15 0  z 6  4t   x 5  2t  d1  :  y 1  t  z 5  t  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) cắt nhau . b) Viết phương trình đường phân giác của (d1),(d2) Bài5: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x  1  t x 1 y 2 z  4  d 2  :  y  t  t  R   d1  :   2 1 3  z  2  3t  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) cắt nhau. b) Viết phương trình đường phân giác của (d1),(d2) Bài 6: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x 2t1  x 1  t    d1  :  y t  t, t1  R  ,  d 2  :  y 1  t1  z  1  z t 1   a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trìnhmặt phẳng(P) song song ,cách đều (d1),(d2) . Bài 7: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi : x  8z  23 0  x  2 z  3 0  d1  :  , d2  :   y - 4z  10 0  y  2 z  2 0 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trìnhmặt phẳng(P) song song, cách đều (d1),(d2) . Bài8: Trong không gian 0xyz ,cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x  2 y  z 0  d1  : x  1  y  2  z  3  d 2  :  1 2 3 2 x  y  3z  5 0 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trình mặt phẳng(P) song song, cách đều (d1),(d2) . Bài toán 5. Hai đường thẳng đồng phẳng và bài tập liên quan Bài 1: (ĐHBK-TPHCM-93): Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa (d1),(d2) ,biết:  d1  : x  1  y  1  z  3  d 2  : x  y  1  z  3 3 2 2 1 1 2 Bài 2: (ĐHSPII-2000): Cho điểm A(1;-1;1) và hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x t 3x - y - z  3 0  d1  :   d 2  :  y  1  2t  t  R  CMR (d1),(d2) và điểm A cùng thuộc mặt phẳng. 2x - y  1 0  z  3t  3 x  y  z  3 0 2x  y  1 0  d 2  :  Bài 3: Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  d1  :  x - y  z  1 0 2 x  y  1 0 a) CMR hai đường thẳng đó cắt nhau. -7- HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn b) Viết phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) chứa (d1), (d2). c) Viết phương trình đường phân giác của(d1), (d2) Bài 4: Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x 1  2t x 2 y 1 z 1  d 2  :  y t  2  d1  :   1 2 1  z  1  3t   t  R a) CMR hai đường thẳng đó cắt nhau.Xác định toạ độ giao điểm của nó. b) Viết phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) chứa (d1),(d2). c) Viết phương trình đường phân giác của(d1),(d2) Bài5: cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi : 4 x  y  2 0  d1  : x  3  y  1  z  2 ,  d 2  :  1 4 3 3 x  z 0 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) song song với nhau. b) Viết phương trình tổng quát của mặt phẳng (P) chứa (d1),(d2). c) Viết phương trình đường thẳng (d) trong (P) song song cách đều (d1),(d2) . Bài toán 6. Hai đường thẳng chéo nhau và bài tập liên quan Bài 1: (ĐHNN-96): cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x 1  t1  x  7  3t   d1  :  y 4  2t  d 2  :  y  9  2t1  t, t 1  R   z 4  3t  z  12  t 1   a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trình đường thẳng vuông góc chung của (d1),(d2) . Bài 2: (ĐHTCKT-96): Trong không gian 0xyz , cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi : (d1 ) : x - y  1 z -1 , (d 2 ) : - x  1  y -1 z . Tìm toạ độ điểm A1 thuộc (d1) và toạ độ điểm A2 thuộc (d2) để đường thẳng A1A2 vuông góc với (d1) và vuông góc với (d2) . Bài 3: (ĐH L 1996) Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x 2t1  x 1  t   d1  :  y t  d 2  :  y 1  t1  t, t1  R  ,  z  1  z t  1  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau.Viết phương trình mặt phẳng (P),(Q) song song với nhau và lần lượt chứa (d1),(d2) b) Tính khoảng cách giữa (d1),(d2) . Bài 4: (ĐHTS-96): Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x  1  3t 3 x  2 y  8 0  d1  :  y  3  2t  t  R   d 2  :  5 x  2 z  12 0  z 2  1  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. Tính khoảng cách giữa (d1),(d2) b) Viết phương trình đường thẳng vuông góc chung của (d1),(d2) . Bài 5: : (PVBC 99) Cho hai đường thẳng (d1),(d2) ,biết:  d1  : x  1  y  1  z  2 ;  d 2  : x  2 y 2 z  2 3 1 2 5 2 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trình đường thẳng vuông góc chung của (d1),(d2) . Bài 6: (ĐHSPQui Nhơn-D-96): cho hai đường thẳng (d1),(d2) ,biết:  x 1  3t x  y 0  d1  :   d 2  :  y  t  t  R x - y  z  4 0  z 2  t   a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. Bài 7: : cho hai đường thẳng (d1),(d2) ,biết: -8- b) Tính khoảng cách giữa (d1),(d2) HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn  d1  : x  7  y  3  z  9  d 2  : x  3  y  1  z  1 1 2 1 7 2 3 a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trình đường thẳng vuông góc chung của (d1),(d2) . Bài 8: (ĐH Huế 1998) Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x 2  21 t  x 1   d1  :  y  1  t1 ,  d 2  :  y 1  t 2  t 1 , t 2  R   z 1  z 3  t 2   a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Viết phương trình mặt phẳng (P) chứa (d1) và song song với (d2) . c) Tính khoảng cách giữa (d1),(d2) . Bài 9: (ĐHNN-97): Cho hai đường thẳng (d1),(d2) có phương trình cho bởi :  x  2  2t x  y  2z 0  d1  :   d 2  :  y  5t  t  R x - y  z  1 0  z 2  t  a) Chứng tỏ rằng hai đường thẳng (d1),(d2) chéo nhau. b) Tính khoảng cách giữa (d1),(d2) . c) Viết phương trình đường thẳng (d) đi qua M(1,1,1) và cắt đồng thời (d1),(d2) . Bài 10: (ĐHKT-98): Cho tứ diện SABC với các đỉnh S(-2;2;4), A(-2;2;0) ,B(-5;2;0) ,C(-2;1;1). Tính khoảng cách giữa hai cạnh đối SA và SB. V. ĐIỂM, ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG Bài toán1: Đường thẳng đi qua một điểm cắt cả hai đường thẳng cho trước. Bài 1: Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1;2;3) và cắt cả hai đường thẳng x  2 z  3 0 x  8z  23 0  d 2  :  a)  d1  :   y - 4z  10 0  y  2 z  2 0 x  2 y  z 0 x 1 y 2 z 3  d 2  :    1 2 3 2 x  y  3z  5 0 Bài 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua gốc toạ độ và cắt cả hai đường thẳng:  x 1  2t  x u  2    d1  :  y 2  t t  R ,  d 2  :  y  3  2u  z  3  3t  z 3u  1   b)  d1  : Bài 3: Viết phương trình đường thẳng (d) song song với đường thẳng () và cắt cả hai đường thẳng:  x 2  t x  2 z  2 0  x  y  2 z 0  :   d1  :  y 1  t t  R  d 2  :   x  y  z  1 0  y  3 0  z 2t  Bài 4: (ĐHDL-97): Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1;-1;0) và cắt cả hai đường thẳng:  d1  : x  y  1  z  1  d 2  : x  1  y  z 1 1 2 1 2 1 Bài 5: (ĐHTS-99): Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1;-1;0) và cắt cả hai đường thẳng:  x  1  3t 3x - 2y - 8 0  d1  :   d 2  :  y  3  2t  t  R  5x  2z - 12 0  z 2  t  Bài 6: Viết phương trình đường thẳng (d) vuông góc với (P) :x+y+z-2=0 và cắt cả hai đường thẳng (d1) và (d2):  x 2  t x  2 z  2 0  d1  :  y 1  t t  R  d 2  :   y  3 0  z 2t  Bài 7: Viết phương trình đường thẳng (d) đi qua gốc toạ độ và cắt cả 2 đường thẳng (d1) và (d2): -9- HÌNH KHÔNG GIAN  x 2t  1  d1  :  y t  2 t  R  z 3t  3  GV: Phạm Văn Sơn  x u  2  d 2  :  y  3  2u  z 3u  1  3 0  Bài toán 2: Đường thẳng đi qua một điểm vuông góc với cả hai đường thẳng cho trước. Bài 1: Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1;2;3) và cắt cả hai đường thẳng (d1) ,(d2):  x  1  3t x  8z  23 0  x  2 z  3 0 3 x  2 y  8 0 d2  :   d 2  :  y  3  2t  t  R  a)  d1  :  b)  d1  :   y - 4z  10 0  y  2 z  2 0 5 x  2 z  12 0  z 2  t  Bài 2: (ĐHTCKT 1999) Viết phương trình đường thẳng (d) đi qua A(1;1;-2) song song với mặt phẳng (P) và x 1 y  1 z  2   , ( P) : x - y - z -1 0 vuông góc với đường thẳng (d): 2 1 3 Bài toán 3: Đường thẳng đi qua một điểm vuông góc với một đường và cắt một đường thẳng khác Bài 1: (ĐHSP TPHCM-95): Viết phương trình đường thẳng đi qua A(0;1;1) và vuông góc với đường thẳng  x  y  z  2 0 x 1 y 2 z   d2  :  (d1) và cắt (d2) ,biết:  d1  : 3 1 1  x  1 0 Bài 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua A(1;1;1) và vuông góc với đường thẳng (d1) và cắt (d2) ,biết : x  y  z - 3 0 x  2 y  2 z  9 0  d1  :   d 2  :   y  z - 1 0  y  z  1 0  Bài 3: Viết phương trình đường thẳng cắt cả ba đường thẳng (d1) (d2) , (d3) và vuông góc với vectơ u  1; 2;3 , x  y  1 0 x - y  1 0  d 2  :  biết:  d1  :  z  1 0  z 0 x  y  1 0  z 1  d 3  :  mx  y 0 mx - y 0  d 2  :  Bài 4: Tìm tất cả các đường thẳng cắt (d1), (d2) dưới cùng một góc, biết:  d1  :  z a  z  a Bài 5: (ĐHTL-97):Viết phương trình đường thẳng đi qua A(3;-2;-4) song song với mặt phẳng (P) :3x-2y-3zx 2 y 4 z  1   7=0 và cắt đường thẳng (d) biết:  d  : 3  2 2 Bài toán 4: Hình chiếu vuông góc củađiểm lên mặt phẳng Bài 1: Tìm toạ độ điểm đối xứng của A(-2;1;3) qua (P) cho bởi: 2x+y-z-3=0. Bài 2: (ĐHKTCN-97): Cho điểm A(1;2;3) và mặt phẳng (P) có phương trình :2x-y+2z-3=0 a) Lập phương trình mặt phẳng qua A và song song với (P). b) Gọi H là hình chiếu vuông góc của A lên (P). Xác định toạ độ của H Bài3: (ĐHGTVTTPHCM-99): Cho ba điểm A(1;1;2), B(-2;1;-1), C(2;-2;-1) .Xác định toạ độ hình chiếu vuông góc của điểm O lên mặt phẳng (ABC). Bài 4: (ĐHTCKT-2000): Cho điểm A(2;3;5) và mặt phẳng (P) có phương trình: 2x+3y+z-17=0 a) Lập phương trình đường thẳng (d) qua A và vuông gócvới (P). b) CMR đường thẳng (d) cắt trục 0z , tìm giao điểm M của chúng. c) Xác định toạ độ điểm A1 đối xứng với A qua (P). Bài 5: Cho mặt phẳng (P) và đường thẳng (d) có phương trình: 3 x  y  4 z  27 0 (P): 2x+5y+z+17=0 và  d  :  6 x  3 y  z  7 0 a) Xác định toạ độ giao điểm A của (d) và (P). b) Lập phương trình đường thẳng (d1) đối xứng với (d) qua (P) Bài 6: Cho mặt phẳng (P) và đường thẳng (d) có phương trình :  x  2 y  3 0 ( P) : 2 x  y  z  4 0 và  d  :  3 x  2 z  7 0 a) Xác định toạ độ giao điểm A của (d) và (P). b) Lập phương trình đường thẳng (d1) đối xứng với (d) qua (P) Bài 7: (ĐHQG 1998) Cho các điểm A(a;0;0); B(0;b;0); C(0;0;c) (a,b,c dương ). Dựng hình hộp chữ nhật nhận O,A,B,C làm 4 đỉnh và gọi D là đỉnh đối diện với đỉnh O của hình hộp đó a) Tính khoảng cách từ C đến mặt phẳng (ABD) - 10 - HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn b) Tính toạ độ hình chiếu vuông góc của C xuống mặt phẳng (ABD). Tìm điều kiện đối với a,b,c để hình chiếu đó nằm trong mặt phẳng (xOy) Bài toán 5: Hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng Bài 1: (ĐHQG TPHCM 1998) Trong không gian với hệ trục toạ độ trực chuẩn 0xyz ,cho đường thẳng (d) và  x  z  3 0 mặt phẳng (P) có phương trình: (P):x+y+z-3=0 và  d  :  Lập phương trình hình chiếu vuông góc 2 y  3 z 0 của đường thẳng (d) lên (Q). Bài 2: Lập phương trình hình chiếu vuông góc của giao tuyến (d) của hai mặt phẳng 3x-y+z-2=0 và x+4y-5=0 lên mặt phẳng 2x-z+7=0. Bài 3: (ĐHMĐC-98) :Trong không gian với hệ toạ độ trực chuẩn 0xyz cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) x y  4 z 1  có phương trình:  d  :  và (P): x-y+3z+8=0. Hãy viết phương trình chính tắc hình chiếu vuông 4 3 2 góc của (d) lên (P) . Bài 4: Trong không gian 0xyz cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (Q) có phương trình :  x 4  3t1  t 2 3x - 2y  z - 3 0 d  : x - 2z 0  Q  :  y 4  t1  2t 2  t1 , t 2  R  . Lập phương trình hình chiếu vuông góc của đường   z  5  t  t 1 2  thẳng (d) lên (Q) . 2x - y  z  1 0 Bài 5: Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (Q) có phương trình: d  :  (Q): x-y+z+10=0 x  2y - z - 3 0 Hãy viết phương trình chính tắc hình chiếu vuông góc (d1) của (d) lên (P) . Bài 6: (ĐH Càn Thơ 1998) Trong không gian với hệ toạ độ vuông góc 0xyz cho đường thẳng (d) và mặt phẳng x 1 y 2 z 1   (P) có phương trình:  d  : và (P): x+y+z+1=0. Hãy viết phương trình chính tắc hình chiếu 1 2 3 vuông góc (d1) của (d) lên (P) . Bài 7: (HVQY-95): Trong không gian với hệ toạ độ vuông góc 0xyz cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) có x 1 y 2 z 1   phương trình :  d  : và (P): x+y+z+1=0. 1 2 3 a) Hãy viết phương trình chính tắc hình chiếu vuông góc (d1) của (d) lên (Oxy) . b) CMR khi m thay đổi đường thẳng (d1) luôn tiếp xúc với một đường tròn cố định trong mặt phẳng 0xy. Bài 8: (ĐHQG-98): Trong không gian với hệ toạ độ vuông góc 0xyz cho mặt phẳng (P) và hai đường thẳng 2y - z  1 0 3 y  z  12 0 (d1) và (d2) có phương trình: (P):x+y-z+1=0,  d1  :  , d2  :  x  2y 0  x  z  2 0 a) Hãy viết phương trình hình chiếu vuông góc (1), (2) của (d1), (d2) lên (P). Tìm toạ độ giao điểm I của (d1), (d2). b) Viết phương trình mặt phẳng  P1  chứa (d ) và vuông góc với (P). 1 Bài toán 6: Hình chiếu vuông góc của điểm lên đường thẳng  x  2 y  2 z  9 0 Bài 1: cho điểm A(1;2;3) và đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  . Xác định toạ độ  y  z  1 0 hình chiếu vuông góc của A lên (d) .Từ đó tìm toạ độ điểm A1 đối xứng với A qua (d) .  x 2t  1  t  R .Xác định toạ độ hình Bài 2: cho điểm A(1;2;-1) và đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  y t  2  z 3t  3  chiếu vuông góc của A lên (d) .Từ đó tìm toạ độ điểm A1 đối xứng với A qua (d) . x  1 y  2 z 3   Bài 3: cho điểm A(2;1;-3) và đường thẳng (d) có phương trình :  d  : .Xác định toạ độ 1 2 1 hình chiếu vuông góc của A lên (d) .Từ đó tìm toạ độ điểm A1 đối xứng với A qua (d) . Bài 4: (ĐHhuế /A,B phân ban 98): Trong không gian 0xyz cho điểm A(2;-1;1) và đường thẳng (d) có phương  y  z  4 0 trình :  d  :  2 x  y  z  2 0 - 11 - HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn a) Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua A và vuông góc (d) . b) Xác định toạ độ điểm B đối xứng với A qua (d) . Bài 5: (Đề 60-Va): Lập phương trình đường thẳng qua A(3;2;1) và vuông góc với đường thẳng x y z 3 (d) :   và cắt với đường thẳng đó . 2 4 1 Bài 6: (ĐHTM-2000): Lập phương trình đường thẳng qua A(2;-1;0) và vuông góc với đường thẳng 5 x  y  z  2 0  d  :  và cắt với đường thẳng đó .  x  y  2 z  1 0 Bài7: (HV BCVT-2000): Cho 2 đường thẳng () và (d) có phương trình : x 7 y 3 z 9    : x  3  y  1  z  1 d :    7 2 3 1 2 1 Lập phương trình đường thẳng (d1) đối xứng với (d) qua () Bài 8: (ĐHHH-1999): Trong không gian cho 2 đường thẳng (d1),(d2) :  x t 2 x  y  1 0   d1  :  (d 2 ) :  y 1  2t t  R  x  y  z  1 0  z 4  5t  a) (d1) , (d2) có cắt nhau hay không b) Gọi B,C lần lượt là các điểm đối xứng của A(1;0;0) qua (d1),(d2) . Tính diện tích tam giác ABC Bài 9: (ĐHTM-1999): Trong không gian cho đường thẳng (d1) và mặt phẳng (P) : 2 x  y  2 z  3 0  d1  :  (P) : x  2 y  z  3 0 2 x  y  2 z  17 0 a) Tìm điểm đối xứng của điểm A(3;-1;2) qua đường thẳng (d) b) Viết phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng (d) trên mặt phẳng (P) Bài10: Trong không gian 0xyz cho bốn đường thẳng (d1), (d2), (d3), (d4) có phương trình : mx  y 0 mx  y 0 mx  y 0 mx  y 0  d1  :  , d2  :  , d3  :  , d4  :   z h  z  h  z h  z  h CMR các điểm đối xứng A1, , A2, , A3, A4 của A bất kì trong không gian qua (d1), (d2), (d3), (d4) là đồng phẳng. Lập phương trình mặt phẳng chứa chúng . Bài toán 7: Điểm và mặt phẳng Bài 1: cho hai điểm A(1;0;2) ;B(2;-1;3) và mặt phẳng (P): x-2y+z-4=0.Tìm điểm M thuộc (P) sao cho AM+BM nhỏ nhất. Bài 2: cho hai điểm A(1;1;0) ;B(0;-1;1) và mặt phẳng (P): x-2y+z-4=0.Tìm điểm M thuộc (P) sao cho AM+BM nhỏ nhất. Bài 3: (ĐHhuế /A hệ chưa phân ban 97):Trong không gian với hệ toạ độ 0xyz cho mặt phẳng (P): 2x-y+z+1=0 và hai điểm A(3;1;0), B(-9;4;9) .Tìm toạ độ điểm M trên mặt phẳng (P) sao cho MA  MB là lớn nhất . Bài 4: (ĐHQG-2000):Cho mặt phẳng (P):x+y+z-1=0 và hai điểm A(1;-3;0) ,B(5;-1;-2) a) Chứng tỏ rằng đường thẳng đi qua A,B cắt mặt phẳng (P) tại một điểm I, tìm toạ độ điểm đó . b) Tìm toạ độ điểm M trên mặt phẳng (P) sao cho MA  MB đạt giá trị lớn nhất. Bài 5: (ĐHMĐC-97): cho ba điểm A(1;4;5) B(0;3;1) ,C(2;-1;0) và mặt phẳng (P): 3x-3y-2z-15=0.Gọi G là trọng tâm ABC .CMR điều kịên cần và đủ để M nằm trên mặt phẳng (P) có tổng các bình phương khoảng cách đến các điểm A,B,C nhỏ nhất là điểm M phải là hình chiếu vuông góc của điểm G trên mặt phẳng (P) .Xác định toạ độ của điểm M đó. Bài 6: Cho mặt phẳng (P) 3x+3y+mz-6-m=0. a) CMR (P) luôn đi qua một điểm cố định M, Tìm toạ độ của M. b) Giả sử (P) cắt 0x,0y,0z theo thứ tự tại A,B,C . c) Tính 0A,0B,0C để tứ diện 0ABC đạt giá trị nhỏ nhất . d) Tính 0A,0B,0C để 0A+0B+0C là nhỏ nhất . Bài toán 8: Điểm và đường thẳng Bài 1: Tìm trên đường thẳng (d) điểm M(xM,yM,zM) sao cho x 2 M  y 2 M  z 2 M nhỏ nhất ,biết: - 12 - HÌNH KHÔNG GIAN  x 2  t  a)  d  :  y 1  2t  z t  3  GV: Phạm Văn Sơn tR b)  d  : x  3 y 1 z  4   2 3 5 3 x  y  4 z  1 0 c)  d  :  2 x  3 y  z  7 0  x  y  z  3 0 Bài 2: Cho đường thẳng (d) có phương trình :  d  :  .Tìm điểm M thuộc (d) sao cho AM +  x  y  5 0 BM nhỏ nhất khi : a) A(1;2;-1), B(8;1;-2) . b) A(1;2;-1),B(0;1;2). Bài 3: (ĐHBK-98):Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P)có phương trình :  x 1  2t  d  :  y 2  t t  R , ( P) : 2 x - y - 2 z 1 0  z 3t  a) Tìm toạ độ các điểm thuộc đường thẳng(d) sao cho khoảng cách từmỗi điểm đó đến mặt phẳng (P) bằng 1. b) Gọi K là điểm đối xứng của điểm I(2;-1;3) qua đường thẳng (d) .Xác định toạ độ K. Bài 4: (ĐHHồng Đức -2000): Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) có phương trình :  x 1  t  d  :  y  1  t t  R và (P): x+2y+z-1=0.  z 2t  a) Tìm toạ độ các điểm thuộc đường thẳng(d) sao cho khoảng cách từmỗi điểm đó đến mặt phẳng (P) bằng 6 . b) Gọi K là điểm đối xứng của điểm I(2;0;-1) qua đường thẳng (d) .Xác định toạ độ K. Bài 5: (ĐHĐà nẵng -2000): Cho điểm A(-4;4;0),B(2;0;4),C(1;2;-1),D(7;-2;3). a) CMR A,B,C,D đồng phẳng . b) Tính khoảng cách từ Cđến đường thẳng (AB) Bài toán 9: Góc trong không gian Bài 1: Xác định số đo góc giữa 2 đường thẳng (d1),(d2) có phương trình :  x  3  2t  x 2t  1  x u  2 4x  y - 19 0    a)  d1  :  y  2  3t & (d 2 ) :  b)  d1  :  y 2  t ,  d 2  :  y  3  2u x - z  15 0  z 6  4t  z  3  3t  z 1  3u    3 x  y  z  3 0 2 x  y  1 0  d 2  :  c)  d1  :   x  y  z  1 0 2 x  y  1 0 Bài 2: (ĐHHH-2000): Cho ba đường thẳng (d1),(d2), (d3) có phương trình :  x t  1 x  y  4 z  3 0  d1  :  y  2  4t t  R ,  d 2  :   d3  : x  y  1  z  5 3 1 1 2 x  y  z  1 0  z 2  3t  a) Xác định cosin góc giữa (d1),(d2). b) Lập phương trình đường thẳng (d) song song với (d3) đồng thời cắt cả (d1),(d2). Bài 3: Xác định số đo góc giữa đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) có phương trình cho bởi : 4 x  y  19 0  d  :  và (P):x+y-7z-58=0.  x  z  15 0 Bài 4: (CĐSP TP.HCM-99): Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) có phương trình : d  : x 1 3  y 2 4  z13 và (P):2x+y+z-1=0 a) Xác định số đo góc giữa đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) . b) Tìm toạ độ giao điểm A của đường thẳng (d) và mặt phẳng (P). c) Lập phương trình tổng quát của đường thẳng (d1) đi qua A vuông góc với (d) và nằm trong mặt phẳng (P). Bài 5: (ĐHAN-CS-98): Cho đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) có phương trình : d  : x 1 1  y 23  z 2 1 và (P): x+z+2=0 a) Xác định số đo góc giữa đường thẳng (d) và mặt phẳng (P) . - 13 - HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn b) Lập phương trình đường thẳng (d1) là hình chiếu vuông góc của (d) lên mặt phẳng (P). Bài toán 10: Tam giác trong không gian Bài 1: Cho ABC bíêt A(1;2;5), B(1;4;3), C(5;2;1) và mặt phẳng (P):x-y-z-3=0. a) Lập phương trình đường trung tuyến ,đường cao và đường phân giác trong kẻ từ đỉnh A. b) Gọi G là trọng tâm ABC .CMR điều kịên cần và đủ để điểm M nằm trên mặt phẳng (P) có tổng các bình phương khoảng cách đến các điểm A,B,C nhỏ nhất là điểm M phải là hình chỉếu vuông góc của điểm G trên mặt phẳng (P) .Xác định toạ độ của điểm M đó. Bài 2: Cho mặt cầu  S  : x 2  y 2  z 2  2 x  4 y  6 z 0 . a) Gọi A,B,C lần lượt là giao điểm (khác gốc toạ độ ) của mặt cầu (S) với 0x,0y,0z .Các đỉnh toạ độ của A,B,C và lập phương trình mặt phẳng (ABC). b) Lập phương trình các đường trung tuyến , đường cao và đường phân giác trong kẻ từ đỉnh A của ABC. c) Xác định toạ độ tâm và tính bán kính đường tròn ngoại tiếp ABC. Bài 3 Cho các điểm A(3;1;0), B(2;2;4) ,C(-1;21). a) Lập phương trình mặt phẳng (ABC). b) Lập phương trình các đường trung tuyến ,đường cao và đường phân giác trong kẻ từ đỉnh A của ABC. c) Xác định toạ độ tâm và tính bán kính đường tròn ngoại tiếp ABC. VI. MẶT CẦU Bài toán 1. Phương trình mặt cầu Bài 1: Trong các phương trình sau đây ,phương trình nào là phương trình của mặt cầu ,khi đó chỉ rõ toạ độ tâm và bán kính của nó ,biết: a)  S  : x 2  y 2  z 2  2 x  4 y  6 z  2 0 b)  S  : x 2  y 2  z 2  2 x  4 y  2 z  9 0 c)  S  : 3x 2  3 y 2  3z 2  6 x  3 y  9 z  3 0 e)  S  : 2 x 2  y 2  z 2  x  y  2 0 d)  S  :  x 2  y 2  z 2  4 x  2 y  5 z  7 0 2 2 2 2 Bài 2: Cho họ mặt cong (Sm) có phương trình:  S m  : x  y  z  4mx  2my  6 z  m  4m 0 a) Tìm điều kiện của m để (Sm) là một họ mặt cầu . b) CMR tâm của (Sm) luôn nằm trên một đường thẳng cố định. 2 2 2 2 2 Bài 3: Cho họ mặt cong (Sm) có phương trình:  S m  : x  y  z  4mx  2m y  8m  5 0 a) Tìm điều kiện của m để (Sm) là một họ mặt cầu . b) Tìm quĩ tích tâm của họ (Sm) khi m thay đổi. c) Tìm điểm cố định M mà (Sm) luôn đi qua. 2 2 2 Bài 4: Cho họ mặt cong (Sm) có phương trình:  S m  : x  y  z  2 x sin m  2 y cos m  3 0 a) Tìm điều kiện của m để (Sm) là một họ mặt cầu . b) CMR tâm của (Sm) luôn chạy trên một đường tròn (C) cố định trong mặt phẳng 0xy khi m thay đổi. c) Trong mặt phẳng 0xy, (C) cắt 0y tại A và B. Đường thẳng y=m(-10. 3 1 9 Bài 2: Cho hình chóp SABCD .Đỉnh S ( , ,4) đáy ABCD là hình vuông có A(-4,5,0) ,đươngf chéo BD có 2 2 7 x  y  8  0  phương trình :  d  :   z 0 - 17 - HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn a) Tìm toạ độ các đỉnh của hình chóp . b) Lập phương trình nặt cầu ngoại tiếp hình chóp. c) Lập phương trình mặt cầu nội tíêp hình chóp. Bài 3: Cho ba điểm A(2;0;0), B(0;2;0), C(0;0;3). a) Viết phương trình tổng quát các mặt phẳng (0AB), (0BC), (0CA), (ABC). b) Xác định tâm I của mặt cầu nội tiếp tứ diện 0ABC . c) Tìm toạ độ điểm J đối xứng với I qua mặt phẳng (ABC). Bài 4: (HVKTMM-99):Cho bốn điểm A(1;2;2), B(-1;2;-1), C(1;6;-1), D(-1;6;2). a) CMR tứ diện ABCD có các cặp cạnh đối diện bằng nhau. b) Xác định toạ độ trọng tâm G của tứ diện . c) Viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD. d) Viết phương trình mặt cầu nội tiếp tứ diện ABCD. Bài toán 8: Vị trí tương đối của điểm và mặt cầu Bài 1: Cho mặt cầu  S  : x 2  y 2  z 2  x  4 y  z  3 0 .xét vị trí tưpng đối của điểm A đối với mặt cầu (S) trong các trường hợp sau: a) điểm A(1;3;2). b) điểm A(3;1;-4). c) điểm A(-3;5;1). 2 2 2 Bài 2: Tìm toạ độ điểm M thuộc mặt cầu  S  : x  y  z  2 x  4 y  2 z  3 0 .Sao cho khoảng cách MA đạt giá trị lớn nhất ,nhỏ nhất,biết: a) điểm A(1;-2;0). b) điểm A(1;1;-2). Bài toán 9: Vị trí tương đối của đường thẳng và mặt cầu Bài 1: Cho mặt cầu  S  : x 2  y 2  z 2  2 x  2 y  2 z  6 0 .Tìm toạ độ điểm M thuộc (S) sao cho khoảng cách từ M đến (d) đạt giá trị lớn nhất, nhỏ nhất,biết:  x 2  t  x  2 y  z  3 0  tR a)  d  :  y 1  t b)  d  :   y  2 z  1 0  z  1  t  Bài toán 10: Vị trí tương đối của mặt phẳng và mặt cầu Bài 1: (ĐHDL-97):Trong không gian với hệ toạ đô trực chuẩn 0xyz, cho mặt cầu (S) và mặt phẳng (P) có phương trình :  S  : x 2  y 2  z 2  2 x  2 0 ,(P):x+z-1=0. a) Tính bán kính và toạ độ tâm của mặt cầu (S). b) Tính bán kính và toạ độ tâm của đường tròn giao của (S) và (P). Bài 2: (ĐHSPV-99): Cho điểm I(1;2;-2) và mặt phẳng 2x+2y+z+5=0 . a) Lập phương trình mặt cầu (S) tâm I sao cho giao của (S) và (P) là đường tròn có chu vi bằng 8  . b) CMR mặt cầu (S) tiếp xúc với mặt phẳng 2x-2=y+3=z. c) Lập phương trình mặt phẳng chứa đường thẳng (d) và tiếp xúc với (S). Bài 3: (ĐHBK-A-2000): Cho hình chóp SABCD với S(3;2;-1), A(5;3;-1), B(2;3;-4), C(1;2;0). a) CMR SABC có đáy ABC là tam giác đều và ba mặt bên là các tam giác vuông cân. b) Tính toạ độ điểm D đối xứng với điểm C qua đường thẳng AB. M là điểm bất kì thuộc mặt cầu tâm D, bán kính R  18 .(điểm M không phụ thuộc mặt phẳng (ABC) ). Xét tam giác có độ dài các cạnh bằng độ dài các đoạn tjẳmg MA, MB, MC. Hỏi tam giác đó có đặc điểm gì ?  x 2  y 2  z 2 14 Bài 4: (ĐHPCCC-2000): Cho đường tròn (C) có phương trình :  C  :  .Lập hương trình mặt  z 0 cầu chứa (C) và tiệp xúc với mặt phẳng: 2x+2y-z-6=0. Bài 5: (CĐHQ-96): Cho mặt cầu (S) và mặt phẳng (P) có phương trình :  S  : ( x  3) 2  ( y  2) 2  ( z  1) 2 9 ,(P):x+2y+2z+11=0. Tìm điểm M sao cho M thuộc (S) sao cho khoảng cách từ M tới mặt phẳng (P) nhỏ nhất . Bài toán 11: Vị trí tương đối của hai mặt cầu Bài 1: Cho hai mặt cầu:  S1  : x 2  y 2  z 2  2 x  2 y  7 0 ,  S 2  : x 2  y 2  z 2  2 x 0 a) CMR hai mặt cầu (S1) và (S2) cắt nhau. b) Viết phương trình mặt cầu qua giao điểm của (S1) và (S2) qua điểm M(2,0,1). Bài 2: Cho hai mặt cầu:  S1  : x 2  y 2  z 2 9 ,  S 2  : x 2  y 2  z 2  2 x  2 y  2 z  6 0 a) CMR hai mặt cầu (S1) và (S2) cắt nhau. b) Viết phương trình mặt cầu qua giao điểm của (S1) và (S2) qua điểm M(-2;1;-1). - 18 - HÌNH KHÔNG GIAN GV: Phạm Văn Sơn - 19 -