Câu 1.
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm tọa độ giao điểm \( I \) của đường thẳng \( d \) và mặt phẳng \( (P) \).
2. Xác định phương trình của đường thẳng \( \Delta \) vuông góc với \( d \) và nằm trong mặt phẳng \( (P) \).
3. Tìm tọa độ hình chiếu \( M \) của điểm \( I \) lên đường thẳng \( \Delta \).
Bước 1: Tìm tọa độ giao điểm \( I \)
Thay tọa độ của điểm trên đường thẳng \( d \) vào phương trình của mặt phẳng \( (P) \):
\[
x + y + z - 3 = 0
\]
Thay \( x = t \), \( y = -1 + 2t \), \( z = 2 - t \) vào phương trình mặt phẳng:
\[
t + (-1 + 2t) + (2 - t) - 3 = 0
\]
Giải phương trình:
\[
t - 1 + 2t + 2 - t - 3 = 0
\]
\[
2t - 2 = 0
\]
\[
2t = 2
\]
\[
t = 1
\]
Khi \( t = 1 \), ta có tọa độ giao điểm \( I \):
\[
I(1, 1, 1)
\]
Bước 2: Xác định phương trình của đường thẳng \( \Delta \)
Đường thẳng \( \Delta \) nằm trong mặt phẳng \( (P) \) và vuông góc với đường thẳng \( d \). Vector chỉ phương của đường thẳng \( d \) là \( \vec{d} = (1, 2, -1) \).
Phương trình mặt phẳng \( (P) \) là:
\[
x + y + z - 3 = 0
\]
Vector pháp tuyến của mặt phẳng \( (P) \) là \( \vec{n} = (1, 1, 1) \).
Vector chỉ phương của đường thẳng \( \Delta \) phải vuông góc với cả \( \vec{d} \) và \( \vec{n} \). Ta tính tích vector:
\[
\vec{u} = \vec{d} \times \vec{n} = \begin{vmatrix}
\vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\
1 & 2 & -1 \\
1 & 1 & 1
\end{vmatrix}
= \vec{i}(2 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) - \vec{j}(1 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) + \vec{k}(1 \cdot 1 - 2 \cdot 1)
= \vec{i}(2 + 1) - \vec{j}(1 + 1) + \vec{k}(1 - 2)
= 3\vec{i} - 2\vec{j} - \vec{k}
= (3, -2, -1)
\]
Do đó, đường thẳng \( \Delta \) có phương trình tham số:
\[
\Delta: \left\{
\begin{array}{l}
x = 1 + 3s \\
y = 1 - 2s \\
z = 1 - s
\end{array}
\right., s \in \mathbb{R}
\]
Bước 3: Tìm tọa độ hình chiếu \( M \) của điểm \( I \) lên đường thẳng \( \Delta \)
Hình chiếu \( M \) của điểm \( I \) lên đường thẳng \( \Delta \) là điểm trên \( \Delta \) sao cho đoạn thẳng \( IM \) vuông góc với \( \Delta \).
Gọi \( M \) có tọa độ \( (1 + 3s, 1 - 2s, 1 - s) \). Vector \( \overrightarrow{IM} \) là:
\[
\overrightarrow{IM} = (1 + 3s - 1, 1 - 2s - 1, 1 - s - 1) = (3s, -2s, -s)
\]
Để \( \overrightarrow{IM} \) vuông góc với \( \Delta \), ta có:
\[
\overrightarrow{IM} \cdot \vec{u} = 0
\]
\[
(3s, -2s, -s) \cdot (3, -2, -1) = 0
\]
\[
3s \cdot 3 + (-2s) \cdot (-2) + (-s) \cdot (-1) = 0
\]
\[
9s + 4s + s = 0
\]
\[
14s = 0
\]
\[
s = 0
\]
Khi \( s = 0 \), tọa độ của điểm \( M \) là:
\[
M(1 + 3 \cdot 0, 1 - 2 \cdot 0, 1 - 0) = (1, 1, 1)
\]
Như vậy, tọa độ của hình chiếu \( M \) của điểm \( I \) lên đường thẳng \( \Delta \) là \( (1, 1, 1) \).
Đáp số: \( M(1, 1, 1) \)