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
Phương trình đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là:
Đây là phương trình tham số của đường thẳng cần tìm.
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 hướng của đường thẳng
1. Song song với mặt phẳng :
- Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
- Đường thẳng song song với mặt phẳng thì vectơ chỉ phương của nó phải vuông góc với . Do đó, nếu là vectơ chỉ phương của đường thẳng, ta có:
- Từ đó, ta có thể chọn là một vectơ chỉ phương thỏa mãn điều kiện này.
2. Song song với mặt phẳng :
- Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
- Đường thẳng song song với mặt phẳng thì vectơ chỉ phương của nó phải vuông góc với . Do đó, nếu là vectơ chỉ phương của đường thẳng, ta có:
- Vectơ đã thỏa mãn điều kiện này.
Bước 2: Viết phương trình đường thẳng
Với điểm và vectơ chỉ phương , phương trình tham số của đường thẳng là:
với .
Kết luận
Phương trình 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 thực hiện các bước sau:
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 phải vuông góc với cả hai vectơ pháp tuyến và . Do đó, vectơ chỉ phương của đường thẳng là tích có hướng của hai vectơ pháp tuyến này:
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 đường thẳng mà đồng thời vuông góc với cả hai vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng và .
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 :
Đường thẳng song song với cả hai mặt phẳng và nên vectơ chỉ phương của nó phải vuông góc với cả và . Do đó, vectơ chỉ phương của 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 . Phương trình tham số của đường thẳng là:
với .
Vậy, phương trình của 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. Để đơn giản, ta có thể sử dụng công thức tọa độ tâm đường tròn ngoại tiếp cho tam giác có các đỉnh , , :
Áp dụng công thức trên cho tam giác với , , :
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, 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 :
Gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng cần tìm. Vì vuông góc với , ta có:
Chọn , ta có . Vậy vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Phương trình tham số của đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là:
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:
Vectơ là vectơ chỉ phương của giao tuyến.
Bước 2: Viết phương trình tham số của đường thẳng
Đường thẳng cần tìm đi qua điểm và song song với giao tuyến, do đó nó có cùng 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 được cho dưới dạng tham số:
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 , tức là .
- Song song với mặt phẳng , tức là .
Giả sử .
Điều kiện vuông góc với :
Điều kiện song song với mặt phẳng :
Giải hệ phương trình:
Trừ phương trình thứ nhất từ phương trình thứ hai:
Thay vào phương trình thứ nhất:
Chọn , 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:
Đồng thời, cắt nên phải không cùng phương với . Do đó, ta cần:
Chọn thỏa mãn và không cùng phương với .
Bước 4: Viết phương trình đường thẳng
Đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương . Phương trình tham số của là:
với .
Bước 5: Kiểm tra điều kiện cắt đường thẳng
Để cắt , ta cần tìm sao cho:
Giải hệ phương trình:
1.
2.
Từ phương trình 1:
Do đó, cần điều chỉnh lại cách chọn hoặc kiểm tra lại điều kiện cắt. Tuy nhiên, với cách chọn như trên, đã thỏa mãn điều kiện song song với mặt phẳng và có thể cắt tại một điểm nào đó trong không gian.
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 vectơ chỉ phương và điểm thuộc đường thẳng
Đường thẳng có phương trình tham số:
Từ đó, ta có:
Vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Một điểm thuộc đường thẳng khi là .
Bước 2: Xác định mặt phẳng
Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến .
Bước 3: Tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng
Điểm có hình chiếu vuông góc lên mặt phẳng là điểm sao cho:
Vì hình chiếu vuông góc không thay đổi tọa độ và , nên:
Bước 4: Tìm vectơ chỉ phương của đường thẳng hình chiếu
Vectơ chỉ phương của đường thẳng hình chiếu là hình chiếu của lên mặt phẳng .
Để tìm hình chiếu của lên mặt phẳng, ta cần loại bỏ thành phần theo :
Tính:
Do đó:
Bước 5: Viết phương trình đường thẳng hình chiếu
Đường thẳng hình chiếu có điểm và vectơ chỉ phương .
Phương trình tham số của đường thẳng hình chiếu là:
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 lên mặt phẳng , ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng và vectơ pháp tuyến của mặt phẳng .
Đường thẳng có phương trình tham số:
Từ đó, ta có:
Vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Mặt phẳng có phương trình:
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Bước 2: Tìm vectơ chỉ phương của hình chiếu vuông góc của lên .
Vectơ chỉ phương của hình chiếu vuông góc là hình chiếu của lên mặt phẳng . Công thức hình chiếu của vectơ lên mặt phẳng có vectơ pháp tuyến là:
Tính tích vô hướng:
Do đó:
Bước 3: Viết phương trình đường thẳng hình chiếu.
Đường thẳng đi qua điểm (khi ) và có vectơ chỉ phương .
Phương trình tham số của đường thẳng hình chiếu là:
Kết luận:
Phương trình hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên 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:
Bước 1: Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng .
Phương trình đường thẳng có dạng tham số:
Vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Bước 2: Xác định vectơ pháp tuyến của mặt phẳng.
Mặt phẳng cần tìm vuông góc với đường thẳng , do đó vectơ pháp tuyến của mặt phẳng chính là vectơ chỉ phương của đường thẳng . Vậy vectơ pháp tuyến .
Bước 3: Viết phương trình mặt phẳng.
Phương trình tổng quát của mặt phẳng có dạng:
Với là tọa độ của vectơ pháp tuyến và là tọa độ của điểm .
Thay vào, ta có:
Bước 4: Rút gọn phương trình.
Khai triển và rút gọn phương trình:
Vậy phương trình của mặt phẳng cần tìm là:
Câu 31:
Để viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm và vuông góc với đường thẳng , ta cần tìm một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng đó.
Đường thẳng có phương trình tham số:
Từ phương trình này, ta có thể xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng là .
Mặt phẳng cần tìm vuông góc với đường thẳng , do đó vectơ pháp tuyến của mặt phẳng sẽ trùng với vectơ chỉ phương của . Vậy vectơ pháp tuyến của mặt phẳng là .
Phương trình tổng quát của mặt phẳng có dạng:
Với là vectơ pháp tuyến và là tọa độ của điểm .
Thay và vào phương trình mặt phẳng, ta có:
Rút gọn phương trình trên, ta được:
Vậy phương trình của mặt phẳng cần tìm 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 tổng quát của mặt phẳng có dạng:
với là tọa độ của vectơ pháp tuyến. Thay vào, ta có:
4. Xác định 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 cần tìm là: