Bài 8: Tìm tọa độ giao điểm của đường thẳng \((d):\frac{x-1}2=\frac{y+2}{-1}=\frac{z}{3}\) với mặt phẳng \((P):x+y+z-4=0.\)
Bước 1: Viết phương trình tham số của đường thẳng \((d)\).
Đường thẳng \((d)\) có phương trình tham số:
\[
\begin{cases}
x = 1 + 2t, \\
y = -2 - t, \\
z = 3t.
\end{cases}
\]
Bước 2: Tìm giao điểm của \((d)\) với mặt phẳng \((P)\).
Thay các phương trình tham số của \((d)\) vào phương trình của mặt phẳng \((P)\):
\[
(1 + 2t) + (-2 - t) + 3t - 4 = 0.
\]
Rút gọn phương trình:
\[
1 + 2t - 2 - t + 3t - 4 = 0 \implies 4t - 5 = 0.
\]
Giải phương trình:
\[
4t = 5 \implies t = \frac{5}{4}.
\]
Bước 3: Tìm tọa độ giao điểm.
Thay \(t = \frac{5}{4}\) vào phương trình tham số của \((d)\):
\[
\begin{cases}
x = 1 + 2 \times \frac{5}{4} = 1 + \frac{10}{4} = \frac{14}{4} = \frac{7}{2}, \\
y = -2 - \frac{5}{4} = -\frac{8}{4} - \frac{5}{4} = -\frac{13}{4}, \\
z = 3 \times \frac{5}{4} = \frac{15}{4}.
\end{cases}
\]
Vậy tọa độ giao điểm của đường thẳng \((d)\) với mặt phẳng \((P)\) là \(\left(\frac{7}{2}, -\frac{13}{4}, \frac{15}{4}\right)\).
Bài 9: Cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy là hình vuông cạnh \(a\), \(SA\bot(ABCD),~SA=a.\) Tính khoảng cách từ \(S\) đến đường chéo \(BD\).
Bước 1: Xác định tọa độ các điểm.
Giả sử \(A(0, 0, 0)\), \(B(a, 0, 0)\), \(C(a, a, 0)\), \(D(0, a, 0)\), và \(S(0, 0, a)\).
Bước 2: Tìm phương trình đường thẳng \(BD\).
Đường thẳng \(BD\) có phương trình tham số:
\[
\begin{cases}
x = t, \\
y = a - t, \\
z = 0,
\end{cases}
\]
với \(t \in [0, a]\).
Bước 3: Tính khoảng cách từ \(S\) đến đường thẳng \(BD\).
Khoảng cách từ điểm \(S(0, 0, a)\) đến đường thẳng \(BD\) được tính bằng công thức:
\[
d = \frac{|(0 - a)(a - 0) - (0 - 0)(0 - a) + (a - 0)(0 - 0)|}{\sqrt{(a - 0)^2 + (0 - a)^2 + (0 - 0)^2}}.
\]
Tính tử số:
\[
|(0 - a)(a) - 0 + a \times 0| = |0 - a^2| = a^2.
\]
Tính mẫu số:
\[
\sqrt{a^2 + a^2} = \sqrt{2a^2} = a\sqrt{2}.
\]
Vậy khoảng cách từ \(S\) đến đường thẳng \(BD\) là:
\[
d = \frac{a^2}{a\sqrt{2}} = \frac{a}{\sqrt{2}} = \frac{a\sqrt{2}}{2}.
\]
Vậy khoảng cách từ \(S\) đến đường chéo \(BD\) là \(\frac{a\sqrt{2}}{2}\).