Bài 15: Trong mỗi trường hợp sau, viết phương trình mặt phẳng:
a) Đi qua ba điểm \(M\left( {2;0; – 1} \right)\,\,;\,\,N\left( {1; – 2;3} \right)\,\,;\,\,P\left( {0;1;2} \right)\);
b) Đi qua hai điểm \(A\left( {1;1; – 1} \right)\,\,;\,\,B\left( {5;2;1} \right)\)và song song với trục Oz ;
c) Đi qua điểm (3; 2; -l) và song song với mặt phẳng có phương trình x –5y + z = 0;
d) Đi qua hai điểm A(0 ; 1 ; 1), B(- 1 ; 0 ; 2) và vuông góc với mặt phẳng x – y + z – 1 = 0 ;
e) Đi qua điểm M(a ; b ; c) (với \(abc \ne 0\)) và song song với một mặt phẳng toạ độ ;
g) Đi qua điểm G(1 ; 2 ; 3) và cắt các trục toạ độ tại các điểm A, B, C sao cho G là trọng tâm tam giác ABC ;
h) Đi qua điểm H(2 ; 1 ; 1) và cắt các trục toạ độ tại các điểm A, B, C sao cho H là trực tâm của tam giác ABC.
a) Ta có: \(\overrightarrow {MN} = \left( { – 1; – 2;4} \right),\,\overrightarrow {MP} = \left( { – 2;1;3} \right)\).
Suy ra \(\left[ {\overrightarrow {MN} ,\overrightarrow {MP} } \right] = \left( { – 10; – 5; – 5} \right) = – 5\left( {2;1;1} \right)\).
Chọn vectơ pháp tuyến của mp(MNP) là \(\overrightarrow n = \left( {2;1;1} \right)\). Mp(MNP) đi qua \(M\left( {2;0; – 1} \right)\) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {2;1;1} \right)\) nên có phương trình là:
\(2\left( {x – 2} \right) + 1\left( {y – 0} \right) + 1\left( {z + 1} \right) = 0 \)
\(\Leftrightarrow 2x + y + z – 3 = 0\)
b) Mp(P) đi qua A, B và song song với trục Oz có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n \) vuông góc vói \(\overrightarrow {AB} = \left( {4;1;2} \right)\) và vuông góc với \(\overrightarrow k = \left( {0;0;1} \right)\) nên:
\(\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow k } \right] = \left( {\left| \matrix{
1\,\,\,\,\,\,2 \hfill \cr
0\,\,\,\,\,1 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
2\,\,\,\,\,\,4 \hfill \cr
1\,\,\,\,\,\,0 \hfill \cr} \right|;\left| \matrix{
4\,\,\,\,\,\,\,1 \hfill \cr
0\,\,\,\,\,\,\,0 \hfill \cr} \right|} \right) \)
Advertisements (Quảng cáo)
\(= \left( {1; – 4;0} \right)\)
(P) qua \(A\left( {1;1; – 1} \right)\) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {1; – 4;0} \right)\) nên (P) có phương trình:
\(1\left( {x – 1} \right) – 4\left( {y – 1} \right) + 0\left( {z + 1} \right) = 0 \)
\(\Leftrightarrow x – 4y + 3 = 0\)
c) Mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\): \(x – 5y + z = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {1; – 5;1} \right)\).
\(Mp\left( \beta \right)\) qua \(A\left( {3;2; – 1} \right)\) song song với \(mp\left( \alpha \right)\) nên \(\left( \beta \right)\) có cùng vectơ pháp tuyến .
Do đó \(\left( \beta \right)\): \(\left( {x – 3} \right) – 5\left( {y – 2} \right) + \left( {z + 1} \right) = 0 \)
\(\Leftrightarrow x – 5y + z + 8 = 0\)
d) Ta có \(\overrightarrow {AB} = \left( { – 1; – 1;1} \right)\)
\(Mp\left( \alpha \right)\): \(x – y + z + 1 = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow m = \left( {1; – 1;1} \right)\).
\(Mp\left( \beta \right)\) đi qua A, B và vuông góc với \(mp\left( \alpha \right)\) nên vectơ pháp tuyến của \(\left( \beta \right)\) vuông góc với \(\overrightarrow {AB} \) và vuông góc với \(\overrightarrow m \) nên ta có thể chọn:
Advertisements (Quảng cáo)
\(\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {AB} ;\overrightarrow m } \right] = \left( {0;2;2} \right)\)
Vậy (P): \(2\left( {y – 1} \right) + 2\left( {z – 1} \right) = 0 \Leftrightarrow y + z – 2 = 0\)
e) Mặt phẳng đi qua \(M\left( {a,b,c} \right)\) song song với mp(Oxy) có vectơ pháp tuyến là \(\overrightarrow k = \left( {0;0;1} \right)\) nên có phương trình: \(1\left( {z – c} \right) = 0 \Leftrightarrow z – c = 0\)
Tương tự mặt phẳng đi qua \(M\left( {a,b,c} \right)\) song song với mp(Oyz) có phương trình x – a = 0; mặt phẳng đi qua \(M\left( {a,b,c} \right)\) song song với mp(Oxz) có phương trình y – b = 0.
g) Giả sử \(A\left( {a;0;0} \right)\,,\,B\left( {0,b,0} \right)\,,\,C\left( {0,0,c} \right)\).
Vì G là trọng tâm của tam giác ABC nên
\({{a + 0 + 0} \over 3} = 1;{{0 + b + 0} \over 3} = 2;{{0 + 0 + c} \over 3} = 3 \)
\(\Rightarrow a = 3;b = 6;c = 9\)
Vậy mp(ABC): \({x \over 3} + {y \over 6} + {z \over 9} = 1\).
h) Tứ diện OABC có các cạnh OA, OB, OC đôi một vuông góc nên H là trực tâm \(\Delta ABC\) khi và chỉ khi \(OH \bot mp\left( {ABC} \right)\).
Vậy mp(ABC) đi qua H va có vectơ pháp tuyến là \(\overrightarrow {OH} = \left( {2;1;1} \right)\) nên có phương trình :
\(2\left( {x – 2} \right) + \left( {y – 1} \right) + \left( {z – 1} \right) = 0\)
\(\Leftrightarrow 2x + y + z – 6 = 0\)
Bài 16: Xét vị trí tương đối của mỗi cặp mật phẳng cho bởi các phương trình sau:
a) \(x + 2y – z + 5 = 0\) và \(2x + 3y – 7z – 4 = 0\).
b) \(z – 2y + z – 3 = 0\) và \(2x – y + 4z – 2 = 0\).
c) \(x + y + z – 1 = 0\) và \(2x + 2y + 2z + 3 = 0\).
d) \(3x – 2y + 3z + 5 = 0\) và \(9x – 6y – 9z – 5 = 0\).
e) \(x – y + 2z – 4 = 0\) và \(10x – 10y + 20z – 40 = 0\).
a) Ta có \(1:2:\left( { – 1} \right) \ne 2:3:\left( { – 7} \right)\) nên hai mặt phẳng đã cho cắt nhau.
b) \(1:\left( { – 2} \right):1 \ne 2:\left( { – 1} \right):4\) nên hai mặt phẳng cắt nhau.
c) \({1 \over 2} = {1 \over 2} = {1 \over 2} \ne {{ – 1} \over 3}\) nên hai mặt phẳng song song.
d) \(3:\left( { – 2} \right):3 \ne 9:\left( { – 6} \right):\left( { – 9} \right)\)nên hai mặt phẳng cắt nhau.
e) \({1 \over {10}} = {{ – 1} \over { – 10}} = {2 \over {20}} = {{ – 4} \over { – 40}}\) nên hai mặt phẳng trùng nhau.
Bài 17: Xác định giá trị của m và n để mỗi cặp mặt phẳng sau đây song song:
a) \(2x + ny + 2z + 3 = 0\) và \(mx + 2y – 4z + 7 = 0\).
b) \(2x + y + mz – 2 = 0\) và \(x + ny + 2z + 8 = 0\).
a) Hai mặt phẳng đã cho song song với nhau khi và chỉ khi:
\({2 \over m} = {n \over 2} = {2 \over { – 4}} \ne {3 \over 7} \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
m = – 4 \hfill \cr
n = – 1 \hfill \cr} \right.\)
b) Hai mặt phẳng đã cho song song với nhau khi và chỉ khi:
\({2 \over 1} = {1 \over n} = {m \over 2} \ne {{ – 2} \over 8} \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
m = 4 \hfill \cr
n = {1 \over 2} \hfill \cr} \right.\)
