Câu 4.
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định phương trình tham số của đường thẳng AB
Đường thẳng AB đi qua điểm \( A(4, -3, 2) \) và có vectơ chỉ phương là \( \overrightarrow{AB} \).
Tính vectơ \( \overrightarrow{AB} \):
\[ \overrightarrow{AB} = B - A = (4 - 4, 7 - (-3), 0 - 2) = (0, 10, -2) \]
Phương trình tham số của đường thẳng AB:
\[ \left\{
\begin{array}{l}
x = 4 \\
y = -3 + 10t \\
z = 2 - 2t
\end{array}
\right., \quad t \in \mathbb{R} \]
Bước 2: Xác định phương trình mặt phẳng \((\alpha)\)
Mặt phẳng \((\alpha)\) đi qua ba điểm \( M(8, 0, 0) \), \( N(0, -8, 0) \), và \( P(0, 0, 1) \).
Tính hai vectơ nằm trong mặt phẳng:
\[ \overrightarrow{MN} = N - M = (0 - 8, -8 - 0, 0 - 0) = (-8, -8, 0) \]
\[ \overrightarrow{MP} = P - M = (0 - 8, 0 - 0, 1 - 0) = (-8, 0, 1) \]
Tính vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \((\alpha)\):
\[ \overrightarrow{n} = \overrightarrow{MN} \times \overrightarrow{MP} =
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
-8 & -8 & 0 \\
-8 & 0 & 1
\end{vmatrix} =
(-8 \cdot 1 - 0 \cdot 0) \mathbf{i} - (-8 \cdot 1 - 0 \cdot (-8)) \mathbf{j} + (-8 \cdot 0 - (-8) \cdot (-8)) \mathbf{k} =
(-8) \mathbf{i} - (-8) \mathbf{j} - 64 \mathbf{k} =
(-8, 8, -64)
\]
Phương trình mặt phẳng \((\alpha)\) đi qua điểm \( M(8, 0, 0) \):
\[ -8(x - 8) + 8(y - 0) - 64(z - 0) = 0 \]
\[ -8x + 64 + 8y - 64z = 0 \]
\[ -8x + 8y - 64z + 64 = 0 \]
\[ x - y + 8z = 8 \]
Bước 3: Tìm giao điểm của đường thẳng AB và mặt phẳng \((\alpha)\)
Thay phương trình tham số của đường thẳng AB vào phương trình mặt phẳng \((\alpha)\):
\[ x = 4 \]
\[ y = -3 + 10t \]
\[ z = 2 - 2t \]
Thay vào phương trình mặt phẳng:
\[ 4 - (-3 + 10t) + 8(2 - 2t) = 8 \]
\[ 4 + 3 - 10t + 16 - 16t = 8 \]
\[ 23 - 26t = 8 \]
\[ 26t = 15 \]
\[ t = \frac{15}{26} \]
Tìm tọa độ giao điểm:
\[ x = 4 \]
\[ y = -3 + 10 \cdot \frac{15}{26} = -3 + \frac{150}{26} = -3 + \frac{75}{13} = \frac{-39 + 75}{13} = \frac{36}{13} \]
\[ z = 2 - 2 \cdot \frac{15}{26} = 2 - \frac{30}{26} = 2 - \frac{15}{13} = \frac{26 - 15}{13} = \frac{11}{13} \]
Giao điểm là \( \left( 4, \frac{36}{13}, \frac{11}{13} \right) \).
Kết luận
Đường thẳng AB có phương trình tham số là:
\[ \left\{
\begin{array}{l}
x = 4 \\
y = -3 + 10t \\
z = 2 - 2t
\end{array}
\right., \quad t \in \mathbb{R} \]
Giao điểm của đường thẳng AB và mặt phẳng \((\alpha)\) là \( \left( 4, \frac{36}{13}, \frac{11}{13} \right) \).