Câu 1:
Để tìm giao điểm \( A \) của đường thẳng \( d \) và mặt phẳng \( P \), ta thực hiện các bước sau:
1. Viết phương trình tham số của đường thẳng \( d \):
Đường thẳng \( d \) có phương trình:
\[
\frac{x-1}{2} = \frac{y-3}{1} = \frac{z}{2}
\]
Ta đặt tham số \( t \):
\[
x = 2t + 1, \quad y = t + 3, \quad z = 2t
\]
2. Thay phương trình tham số vào phương trình mặt phẳng \( P \):
Mặt phẳng \( P \) có phương trình:
\[
x + 2y - 4z + 5 = 0
\]
Thay \( x = 2t + 1 \), \( y = t + 3 \), \( z = 2t \) vào phương trình mặt phẳng:
\[
(2t + 1) + 2(t + 3) - 4(2t) + 5 = 0
\]
\[
2t + 1 + 2t + 6 - 8t + 5 = 0
\]
\[
2t + 2t - 8t + 1 + 6 + 5 = 0
\]
\[
-4t + 12 = 0
\]
\[
-4t = -12
\]
\[
t = 3
\]
3. Tìm tọa độ giao điểm \( A \):
Thay \( t = 3 \) vào phương trình tham số của đường thẳng \( d \):
\[
x = 2(3) + 1 = 7
\]
\[
y = 3 + 3 = 6
\]
\[
z = 2(3) = 6
\]
Vậy tọa độ giao điểm \( A \) là \( (7, 6, 6) \).
4. Tính cao độ điểm \( A \):
Cao độ của điểm \( A \) là tọa độ \( z \)-của nó, tức là:
\[
z = 6
\]
Vậy cao độ của điểm \( A \) là \( 6 \).
Câu 2:
Câu 1: Tính $\int^1_0 f(3x-1) \, dx$
Để tính $\int^1_0 f(3x-1) \, dx$, ta thực hiện phép đổi biến số.
Gọi $u = 3x - 1$. Khi đó:
- Khi $x = 0$, ta có $u = 3 \cdot 0 - 1 = -1$.
- Khi $x = 1$, ta có $u = 3 \cdot 1 - 1 = 2$.
Tính vi phân $du$:
\[ du = 3 \, dx \]
\[ dx = \frac{1}{3} \, du \]
Do đó:
\[ \int^1_0 f(3x-1) \, dx = \int^{-1}_2 f(u) \cdot \frac{1}{3} \, du = \frac{1}{3} \int^{-1}_2 f(u) \, du \]
Ta biết rằng:
\[ \int^0_{-1} f(x) \, dx = 9 \]
\[ \int^2_0 f(x) \, dx = 10 \]
Vậy:
\[ \int^{-1}_2 f(u) \, du = \int^{-1}_0 f(u) \, du + \int^0_2 f(u) \, du \]
Nhận thấy rằng:
\[ \int^{-1}_0 f(u) \, du = \int^0_{-1} f(x) \, dx = 9 \]
\[ \int^0_2 f(u) \, du = \int^2_0 f(x) \, dx = 10 \]
Do đó:
\[ \int^{-1}_2 f(u) \, du = 9 + 10 = 19 \]
Vậy:
\[ \int^1_0 f(3x-1) \, dx = \frac{1}{3} \cdot 19 = \frac{19}{3} \]
Tìm $\overrightarrow{OH}$
Để tìm $\overrightarrow{OH}$, ta cần xác định tọa độ của điểm $H$ là hình chiếu của điểm $A(1, 1, 2)$ lên mặt phẳng $(D): 2x + y + z + 1 = 0$.
Phương trình đường thẳng đi qua $A$ và vuông góc với mặt phẳng $(D)$ có dạng:
\[ \frac{x-1}{2} = \frac{y-1}{1} = \frac{z-2}{1} = t \]
Tọa độ của điểm $H$ trên mặt phẳng $(D)$ sẽ là:
\[ H(2t + 1, t + 1, t + 2) \]
Thay vào phương trình mặt phẳng $(D)$:
\[ 2(2t + 1) + (t + 1) + (t + 2) + 1 = 0 \]
\[ 4t + 2 + t + 1 + t + 2 + 1 = 0 \]
\[ 6t + 6 = 0 \]
\[ t = -1 \]
Vậy tọa độ của điểm $H$ là:
\[ H(2(-1) + 1, -1 + 1, -1 + 2) = (-1, 0, 1) \]
Từ đó, vectơ $\overrightarrow{OH}$ là:
\[ \overrightarrow{OH} = (-1, 0, 1) \]
Đáp số:
1. $\int^1_0 f(3x-1) \, dx = \frac{19}{3}$
2. $\overrightarrow{OH} = (-1, 0, 1)$
Câu4
Để tìm mặt phẳng $(P)$ song song với mặt phẳng $(Q): 2x - y + 3z + 7 = 0$ và cách điểm $A(2, 1, 1)$ một khoảng $2\sqrt{14}$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định phương trình mặt phẳng $(P)$:
Vì $(P)$ song song với $(Q)$, nên $(P)$ có dạng:
\[
2x - y + 3z + d = 0
\]
Trong đó, $d$ là hằng số cần tìm.
2. Tính khoảng cách từ điểm $A(2, 1, 1)$ đến mặt phẳng $(P)$:
Khoảng cách từ điểm $M(x_0, y_0, z_0)$ đến mặt phẳng $ax + by + cz + d = 0$ được tính theo công thức:
\[
d(M, (P)) = \frac{|ax_0 + by_0 + cz_0 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}
\]
Áp dụng vào bài toán, ta có:
\[
d(A, (P)) = \frac{|2 \cdot 2 - 1 \cdot 1 + 3 \cdot 1 + d|}{\sqrt{2^2 + (-1)^2 + 3^2}} = \frac{|4 - 1 + 3 + d|}{\sqrt{4 + 1 + 9}} = \frac{|6 + d|}{\sqrt{14}}
\]
Theo đề bài, khoảng cách này bằng $2\sqrt{14}$:
\[
\frac{|6 + d|}{\sqrt{14}} = 2\sqrt{14}
\]
3. Giải phương trình để tìm $d$:
Nhân cả hai vế với $\sqrt{14}$:
\[
|6 + d| = 2\sqrt{14} \cdot \sqrt{14} = 2 \cdot 14 = 28
\]
Ta có hai trường hợp:
\[
6 + d = 28 \quad \text{hoặc} \quad 6 + d = -28
\]
Giải các phương trình này:
\[
d = 28 - 6 = 22 \quad \text{hoặc} \quad d = -28 - 6 = -34
\]
4. Viết phương trình mặt phẳng $(P)$:
Vậy phương trình mặt phẳng $(P)$ có thể là:
\[
2x - y + 3z + 22 = 0 \quad \text{hoặc} \quad 2x - y + 3z - 34 = 0
\]
Đáp số:
\[
(P): 2x - y + 3z + 22 = 0 \quad \text{hoặc} \quad 2x - y + 3z - 34 = 0
\]
Câu 5:
Để tính diện tích hình phẳng H giới hạn bởi đồ thị hàm số \( y = \frac{x-1}{x+2} \), trục hoành \( y = 0 \), và hai đường thẳng \( x = 2 \) và \( x = 3 \), ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm diện tích S của hình phẳng H:
Diện tích S của hình phẳng H được tính bằng tích phân của hàm số \( y = \frac{x-1}{x+2} \) từ \( x = 2 \) đến \( x = 3 \).
\[
S = \int_{2}^{3} \left( \frac{x-1}{x+2} \right) \, dx
\]
2. Phân tích tích phân:
Ta phân tích tích phân thành hai phần dễ dàng hơn để tính toán.
\[
\frac{x-1}{x+2} = 1 - \frac{3}{x+2}
\]
Do đó:
\[
S = \int_{2}^{3} \left( 1 - \frac{3}{x+2} \right) \, dx
\]
3. Tính từng phần của tích phân:
Tính tích phân từng phần:
\[
\int_{2}^{3} 1 \, dx = [x]_{2}^{3} = 3 - 2 = 1
\]
\[
\int_{2}^{3} \frac{3}{x+2} \, dx = 3 \int_{2}^{3} \frac{1}{x+2} \, dx = 3 [\ln|x+2|]_{2}^{3} = 3 (\ln 5 - \ln 4) = 3 \ln \frac{5}{4}
\]
4. Tổng hợp kết quả:
Kết hợp các kết quả trên ta có:
\[
S = 1 - 3 \ln \frac{5}{4}
\]
5. So sánh với dạng đã cho:
So sánh với dạng \( S_{(t)} = a + 3 \ln \frac{b}{c} \):
\[
1 - 3 \ln \frac{5}{4} = a + 3 \ln \frac{b}{c}
\]
Từ đây ta thấy rằng:
\[
a = 1, \quad b = 4, \quad c = 5
\]
6. Tính \( a - b + c \):
\[
a - b + c = 1 - 4 + 5 = 2
\]
Đáp số:
\[ a - b + c = 2 \]