Câu 20:
Để viết phương trình đường thẳng đi qua điểm và vuông góc với cả hai đường thẳng và , ta cần thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định vectơ chỉ phương của các đường thẳng
- Đường thẳng có phương trình tham số:
Vectơ chỉ phương của là .
- Đường thẳng có phương trình chính tắc:
Vectơ chỉ phương của là .
Bước 2: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng cần tìm
Đường thẳng cần tìm phải vuông góc với cả và . Do đó, vectơ chỉ phương của đường thẳng này là tích có hướng của và .
Tính tích có hướng :
Vậy, .
Bước 3: Viết phương trình đường thẳng
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương có phương trình tham số:
Vậy, phương trình của đường thẳng cần tìm là:
Câu 21:
Để viết phương trình đường thẳng đi qua điểm và song song với mặt phẳng và mặt phẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Bước 2: Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng
Đường thẳng cần tìm phải song song với cả hai mặt phẳng và . Điều này có nghĩa là vectơ chỉ phương của đường thẳng phải vuông góc với cả hai vectơ pháp tuyến và .
Gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng. Ta có:
1. .
2. .
Từ , ta có . Do đó, vectơ chỉ phương của đường thẳng có dạng .
Bước 3: Chọn vectơ chỉ phương cụ thể
Chọn , ta có .
Bước 4: Viết phương trình tham số của đường thẳng
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương có phương trình tham số:
Với .
Vậy phương trình của đường thẳng cần tìm là:
Với .
Câu 22:
Để viết phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm và song song với hai mặt phẳng và , ta cần tìm một vectơ chỉ phương của đường thẳng này.
Bước 1: Tìm vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Bước 2: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng
Đường thẳng song song với cả hai mặt phẳng và thì vectơ chỉ phương của nó phải vuông góc với cả hai vectơ pháp tuyến và . Do đó, vectơ chỉ phương của đường thẳng là tích có hướng của và :
Tính tích có hướng:
Bước 3: Viết phương trình chính tắc của đường thẳng
Phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là:
Vậy, phương trình chính tắc của đường thẳng cần tìm là:
Câu 23:
Để viết phương trình đường thẳng đi qua điểm và song song với cả hai mặt phẳng và , ta cần tìm một vectơ chỉ phương của mà đồng thời vuông góc với các vectơ pháp tuyến của hai mặt phẳng này.
1. Xác định vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng:
- Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
- Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
2. Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng :
Để song song với cả hai mặt phẳng và , vectơ chỉ phương của phải vuông góc với cả và . Do đó, là tích có hướng của và :
Tính tích có hướng:
Vậy, .
3. Viết phương trình đường thẳng :
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương có phương trình tham số:
với .
Vậy phương trình đường thẳng là:
với .
Câu 24:
Để giải bài toán này, ta cần thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm tọa độ tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác .
Tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác là giao điểm của các đường trung trực của các cạnh tam giác. Tuy nhiên, trong không gian, ta có thể sử dụng công thức tọa độ của tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác với các đỉnh , , như sau:
Áp dụng công thức trên cho các điểm , , , ta có:
Vậy tọa độ tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác là .
Bước 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác , song song với mặt phẳng và vuông góc với .
- Đường thẳng song song với mặt phẳng có vectơ chỉ phương dạng .
- Đường thẳng vuông góc với có vectơ chỉ phương vuông góc với vectơ .
Tính vectơ :
Vectơ chỉ phương của đường thẳng cần tìm là và vuông góc với , do đó:
Chọn , ta có . Vậy vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Bước 3: Viết phương trình đường thẳng.
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương có phương trình tham số:
Vậy phương trình đường thẳng cần tìm là:
Câu 25:
Để viết phương trình tham số của đường thẳng đi qua điểm và song song với giao tuyến của hai mặt phẳng và , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm vectơ chỉ phương của giao tuyến
Giao tuyến của hai mặt phẳng và là một đường thẳng. Để tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng này, ta cần tìm tích có hướng của hai vectơ pháp tuyến của hai mặt phẳng.
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
- Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Tích có hướng của và là:
Tính toán:
Vậy, vectơ chỉ phương của giao tuyến là .
Bước 2: Viết phương trình tham số của đường thẳng
Đường thẳng cần tìm đi qua điểm và có vectơ chỉ phương . Phương trình tham số của đường thẳng là:
với .
Vậy, phương trình tham số của đường thẳng cần tìm là:
với .
Câu 26:
Để viết phương trình đường thẳng đi qua điểm , song song với mặt phẳng và vuông góc với đường thẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng .
Phương trình đường thẳng có dạng:
Vectơ chỉ phương của là .
Bước 2: Tìm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng .
Phương trình mặt phẳng là:
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Bước 3: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng .
Đường thẳng cần thỏa mãn hai điều kiện:
- Vuông góc với đường thẳng , tức là .
- Song song với mặt phẳng , tức là .
Gọi .
Điều kiện vuông góc với :
Điều kiện song song với :
Giải hệ phương trình:
Trừ phương trình thứ hai cho phương trình thứ nhất:
Thay vào phương trình thứ nhất:
Chọn (để tránh phân số), ta có:
Vậy vectơ chỉ phương của là .
Bước 4: Viết phương trình đường thẳng .
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương , nên phương trình tham số của là:
Vậy phương trình đường thẳng là:
Câu 27:
Để viết phương trình đường thẳng đi qua điểm , cắt đường thẳng và song song với mặt phẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Tìm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng
Phương trình mặt phẳng là:
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Bước 2: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng
Phương trình đường thẳng là:
Vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Bước 3: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng
Đường thẳng song song với mặt phẳng nên vectơ chỉ phương của phải vuông góc với vectơ pháp tuyến . Do đó, ta cần tìm một vectơ sao cho:
Giả sử , ta có:
Bước 4: Tìm điểm cắt của và
Đường thẳng phải cắt đường thẳng , do đó, phải là tổ hợp tuyến tính của và một vectơ nào đó vuông góc với .
Giả sử , với và .
Chọn (thỏa mãn ).
Khi đó, .
Bước 5: Viết phương trình đường thẳng
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương , nên phương trình tham số của là:
Vậy phương trình đường thẳng là:
Câu 28:
Để tìm phương trình đường thẳng hình chiếu vuông góc của đường thẳng trên mặt phẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định phương trình tham số của đường thẳng
Đường thẳng có phương trình:
Từ đó, ta có thể viết phương trình tham số của như sau:
Với là tham số.
Bước 2: Xác định mặt phẳng
Mặt phẳng có phương pháp pháp tuyến là .
Bước 3: Tìm hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng
Để tìm hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng , ta cần tìm một đường thẳng song song với và nằm trong mặt phẳng này.
Phương pháp pháp tuyến của mặt phẳng là , do đó, hình chiếu của một điểm trên mặt phẳng này sẽ có dạng .
Bước 4: Tìm hình chiếu của một điểm trên
Lấy một điểm bất kỳ trên , chẳng hạn khi , ta có điểm .
Hình chiếu của điểm trên mặt phẳng là .
Bước 5: Tìm hình chiếu của đường thẳng
Đường thẳng có vector chỉ phương .
Hình chiếu của vector chỉ phương lên mặt phẳng là (bỏ thành phần theo trục ).
Bước 6: Viết phương trình đường thẳng hình chiếu
Phương trình tham số của đường thẳng hình chiếu là:
Với là tham số.
Vậy phương trình đường thẳng hình chiếu vuông góc của trên mặt phẳng là:
Câu 29:
Để viết phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng trên mặt phẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định vectơ chỉ phương và điểm thuộc đường thẳng
Đường thẳng có phương trình tham số:
Từ đó, ta có:
Vectơ chỉ phương của là .
Một điểm thuộc khi là .
Bước 2: Xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng
Mặt phẳng có phương trình:
Vectơ pháp tuyến của là .
Bước 3: Tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng
Gọi là hình chiếu vuông góc của lên . Ta có:
Điểm có tọa độ:
Vì thuộc , nên:
Vậy, tọa độ của là:
Bước 4: Tìm vectơ chỉ phương của hình chiếu
Vectơ chỉ phương của hình chiếu là hình chiếu của lên mặt phẳng . Ta có:
Hình chiếu của lên là:
Tính:
Bước 5: Viết phương trình đường thẳng hình chiếu
Phương trình tham số của đường thẳng hình chiếu là:
Vậy, phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng trên mặt phẳng là:
Câu 30:
Để viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng , ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng :
Đường thẳng có dạng tham số:
Từ đây, ta thấy vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
2. Xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng:
Vì mặt phẳng cần tìm vuông góc với đường thẳng , nên vectơ pháp tuyến của mặt phẳng chính là vectơ chỉ phương của đường thẳng . Do đó, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
3. Viết phương trình mặt phẳng:
Phương trình tổng quát của mặt phẳng có dạng:
với là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng. Ở đây, .
Thay tọa độ điểm vào phương trình mặt phẳng:
Vậy phương trình mặt phẳng cần tìm là:
Kết luận: Phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng là .
Câu 31:
Để viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng , ta cần thực hiện các bước sau:
1. Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng :
Đường thẳng có phương trình tham số:
Từ đây, ta có vectơ chỉ phương của là .
2. Xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng:
Vì mặt phẳng cần tìm vuông góc với đường thẳng , nên vectơ pháp tuyến của mặt phẳng sẽ trùng với vectơ chỉ phương của . Do đó, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
3. Viết phương trình mặt phẳng:
Phương trình tổng quát của mặt phẳng có dạng:
với là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng. Ở đây, .
Thay vào phương trình, ta có:
hay:
4. Tìm bằng cách thay tọa độ điểm vào phương trình mặt phẳng:
Thay vào phương trình:
5. Phương trình mặt phẳng:
Thay vào phương trình mặt phẳng, ta được:
Vậy, phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng là:
Câu 32:
Để viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng , ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng :
Đường thẳng có dạng tham số:
Vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
2. Xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng:
Vì mặt phẳng cần tìm vuông góc với đường thẳng , nên vectơ pháp tuyến của mặt phẳng chính là vectơ chỉ phương của đường thẳng . Do đó, vectơ pháp tuyến .
3. Viết phương trình mặt phẳng:
Phương trình mặt phẳng có dạng:
với là tọa độ của vectơ pháp tuyến và là tọa độ của điểm .
Thay và vào phương trình trên, ta được:
Rút gọn phương trình:
Vậy phương trình mặt phẳng cần tìm là: