Trong không gian phương trình đường phẳng được biểu diễn ở hai dạng chính là phương trình tham số và phương trình chính tắc. Nội dung bài học sẽ giúp các em biết cách xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng và viết được phương trình trong các trường hợp phổ biến. Bên cạnh đó bài học còn giới thiệu cách tính khoảng cách, góc, xác định vị trí tương đối trong không gian có liên quan đến đường thẳng.
Tóm tắt lý thuyết
2.1. Phương trình tham số của đường thẳng
a) Phương trình tham số của đường thẳng
Trong không gian, đường thẳng
Nếu
Hay
b) Một số cách xác định Vectơ chỉ phương của đường thẳng
- Nếu
, là 1 VTCP của thì là 1 VTCP của . - Nếu
, là 1 VTCP của , là 1 VTCP của thì - Nếu đường thẳng
có VTCP , tồn tại hai vectơ và sao cho thì là một VTCP của . - Cho đường thẳng
và mặt phẳng (P) sao cho: . Gọi là một VTCP , là VTPT của (P) thì - Nếu
thì là một VTCP của .
2.2. Vị trí tương đối giữa các đường thẳng
Trong không gian cho hai đường thẳng:
Khi đó Vị trí tương đối giữa
và chéo nhau . và cắt nhau . // . .
2.3. Góc giữa hai đường thẳng
- Trong không gian cho hai đường thẳng
có một VTCP , có một VTCP , khi đó:
- Nhận xét:
-
. .
-
2.4. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian cho đường thẳng
2.5. Các công thức tính khoảng cách liên quan đến đường thẳng
a) Khoảng cách từ 1 điểm đến đường thẳng
Cho điểm M và đường thẳng
b) Khoảng cách từ giữa đường thẳng và mặt phẳng song song
Cho đường thẳng
c) Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Cách 1:
Trong không gian cho đường thẳng
Cách 2:
Gọi AB là đoạn vuông góc chung
Bài tập minh họa
Ví dụ 1:
Viết phương trình tham số của đường thẳng d trong các trường hợp sau:
a) d đi qua A(1; 2;-3) và B(-2; 2;0).
b) d đi qua A(-2;4;3) và vuông góc với mặt phẳng
c) d đi qua điểm A(2;-5;3) và song song với đường thẳng
d) d đi qua điểm M(3;1;5) và song song với hai mặt phẳng (P):2x+3y-2z+1=0 và (Q): x–3y+z-2=0.
Lời giải:
a) Ta có:
Do d đi qua A và B nên VTCP của d là
Mặt khác d đi qua A(1; 2;-3).
Suy ra phương trình tham số của d là
b) VTPT của
Do
Mặt khác d đi qua A(-2;4;3).
Suy ra phương trình tham số của d là
c) VTCP của d' là
Do d// d’ nên VTCP của d
Mặt khác d đi qua điểm A(2;-5;3).
Suy ra phương trình tham số của d là
d) Ta có:
Do:
Mặt khác: d đi qua điểm M(3;1;5)
Suy ra phương trình tham số của d là:
Ví dụ 2:
Xác đinh trí tương đối của các cặp đường thẳng d và d’ cho bởi các phương trình sau:
a)
b)
Lời giải:
a) d qua A(-3;-2;6) có VTCP
d’ qua B(5;-1;20) có VTCP
Ta có:
Suy ra d và d' cắt nhau.
b) d qua A(1;2;3) có VTCP
d’ qua B(1;-1;2) có VTCP
Ta có:
Suy ra d và d' song song với nhau.
Ví dụ 3:
Tìm a để hai đường thẳng sau đây cắt nhau
Lời giải:
d qua A(1;0;-1) có VTCP
d’ qua B(1;2;3) có VTCP
Nếu d cắt d' khi:
Vậy a=0 là giá trị cần tìm.
Ví dụ 4:
Tính các khoảng cách sau:
a) Khoảng cách từ điểm A(1;0;1) đến đường thẳng
b) Khoảng cách giữa hai đường thẳng
Lời giải:
a) Đường thẳng
Vậy
b) Đường thẳng
Đường thẳng
Vậy:
Ví dụ 5:
a) Tính góc tạo bởi đường thẳng (d):
b) Tìm m để đường thẳng
Lời giải:
a) VTCP của (d) là:
VTCP của (d’) là:
Gọi
b)
(d) và (d’) tạo với nhau một góc 600 nên:
Vậy
Ví dụ 6:
Tìm m để đường thẳng:
Lời giải:
d có VTCP:
(P) có VTPT:
d và (P) tạo với nhau một góc 300 nên:
Vậy
4. Luyện tập Bài 3 Chương 3 Hình học 12
Trong không gian phương trình đường phẳng được biểu diễn ở hai dạng chính là phương trình tham số và phương trình chính tắc. Nội dung bài học sẽ giúp các em biết cách xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng và viết được phương trình trong các trường hợp phổ biến. Bên cạnh đó bài học còn giới thiệu cách tính khoảng cách, góc, xác định vị trí tương đối trong không gian có liên quan đến đường thẳng.
4.1 Trắc nghiệm về Khái niệm về Phương trình đường thẳng trong không gian
Để cũng cố bài học xin mời các em cũng làm Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hình học 12 Bài 3 để kiểm tra xem mình đã nắm được nội dung bài học hay chưa.
-
Câu 1:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A(1;0;2) B(2;-1;3). Viết phương trình đường thẳng AB.
- A.
- B.
- C.
- D.
- A.
-
- A.
- B.
- C.
- D.
- A.
-
- A.
- B.
- C.
- D.
- A.
-
- A.
- B.
- C.
- D.
- A.
-
- A.
- B.
- C.
- D.
- A.
-
- A. d song song với d’
- B. d vuông góc và không cắt d’
- C. d trùng với d’
- D. d và d’ chéo nhau
-
Câu 7:
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho đường thẳng
và mặt phẳng . Mệnh đề nào sau đây đúng?- A. d cắt và không vuông góc với (P)
- B. d vuông góc với (P)
- C. d song song với (P)
- D. d nằm trong (P)
Câu 2- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online
4.2 Bài tập SGK và Nâng Cao về Phương trình đường thẳng trong không gian
Bên cạnh đó các em có thể xem phần hướng dẫn Giải bài tập Hình học 12 Bài 3 sẽ giúp các em nắm được các phương pháp giải bài tập từ SGK Hình học 12 Cơ bản và Nâng cao.
Bài tập 24 trang 102 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 25 trang 102 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 26 trang 102 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 27 trang 103 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 28 trang 103 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 29 trang 103 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 30 trang 103 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 31 trang 103 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 32 trang 104 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 33 trang 104 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 34 trang 104 SGK Hình học 12 NC
Bài tập 35 trang 104 SGK Hình học 12 NC
5. Hỏi đáp Bài 3 Chương 3 Toán 12
Nếu có thắc mắc cần giải đáp các em có thể để lại câu hỏi trong phần Hỏi đáp, cộng đồng Toán Chúng tôi sẽ sớm trả lời cho các em.
Thảo luận về Bài viết