Bài 2. Phương trình mặt phẳng

Lý thuyết và bài tập bài 2: Phương trình mặt phẳng, chương III, phần Hình học, Toán 12

1. Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng.

* Cho mặt phẳng (P) , vectơ  \(\overrightarrow{n}\neq \overrightarrow{0}\) mà giá của nó vuông góc với mặt phẳng (P) thì \(\overrightarrow{n}\) được gọi là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P).

Bài Tập / Bài Soạn: 

Câu hỏi 1 trang 70 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Trong không gian \(Oxyz\) cho ba điểm \(A(2; -1; 3), B(4; 0; 1), C(-10; 5; 3)\). Hãy tìm tọa độ một vecto pháp tuyến của mặt phẳng \((ABC)\).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng vuông góc với cả hai véc tơ \(\overrightarrow {AB}\) và \(\overrightarrow {AC}\)

- Tính tích có hướng của hai véc tơ và chọn ra một véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng.

Lời giải chi tiết

Câu hỏi 2 trang 72 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Hãy tìm một vecto pháp tuyến của mặt phẳng \((α): 4x – 2y - 6z +7 = 0\).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Mặt phẳng \((P):Ax+By+Cz+D=0\) có một véc tơ pháp tuyến là \(\overrightarrow n  = \left( {A;B;C} \right)\)

Lời giải chi tiết

Một vecto pháp tuyến của mặt phẳng \((α) \) là: \(\overrightarrow n (4, - 2, - 6)\)

Câu hỏi 3 trang 72 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng \((MNP)\) với \(M(1; 1; 1), N(4; 3; 2), P(5; 2; 1)\).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Tính véc tơ tích có hướng của hai véc tơ \(\overrightarrow {MN}\) và \(\overrightarrow {NP}\).

- Chọn một véc tơ cùng phương với véc tơ trên làm VTPT của mặt phẳng.

- Viết phương trình \(A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0\)

Lời giải chi tiết

Câu hỏi 4 trang 73 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Nếu B = 0 hoặc C = 0 thì mặt phẳng (α) có đặc điểm gì ?

Lời giải chi tiết

B = 0 ⇒ mặt phẳng (α) // hoặc chứa trục Oy ; C = 0 ⇒ mặt phẳng (α) // hoặc chứa trục Oz.

Câu hỏi 5 trang 74 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Nếu A = C = 0 và B ≠ 0 hoặc nếu B = C = 0 và A ≠ 0 thì mặt phẳng (α) có đặc điểm gì?

Lời giải chi tiết

A = C = 0 và B ≠ 0 ⇒ mặt phẳng (α) // hoặc trùng với (Oxz)

B = C = 0 và A ≠ 0 ⇒ mặt phẳng (α) // hoặc trùng với (Oyz)

Câu hỏi 6 trang 74 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Cho hai mặt phẳng \((α)\) và \((β)\) có phương trình

\((α): x - 2y + 3z + 1 = 0\); \((β): 2x – 4y + 6z + 1 = 0\).

Có nhận xét gì về vecto pháp tuyến của chúng?

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Tìm hai VTPT của hai mặt phẳng rồi suy ra nhập xét.

Lời giải chi tiết

\(\eqalign{
& \overrightarrow {{n_\alpha }} = (1, - 2,3) \cr
& \overrightarrow {{n_\beta }} = (2, - 4,6) \cr} \)

Câu hỏi 7 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng (α) và (β) cho bởi các phương trình sau đây: (α): x – 2 = 0; (β): x – 8 = 0.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Chứng minh hai mặt phẳng song song.

- Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng \(d\left( {\left( \alpha  \right),\left( \beta  \right)} \right) = d\left( {M,\left( \beta  \right)} \right) \) ở đó tọa điểm \(M\) chọn trước thuộc \((\alpha )\).

Bài 1 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Viết phương trình mặt phẳng:

LG a

a) Đi qua điểm \(M(1; -2; 4)\) và nhận \(\overrightarrow{n}= (2; 3; 5)\) làm vectơ pháp tuyến.

Phương pháp giải:

Phương trình mặt phẳng \((P)\) đi qua \(M(x_0;\, \, y_0;\,\, z_0)\) và có VTPT  \(\overrightarrow n  = \left( {a;\;b;\;c} \right)\) có dạng:  \(a\left( {x - {x_0}} \right) + b\left( {y - {y_0}} \right) + c\left( {z - {z_0}} \right) = 0.\)

Lời giải chi tiết:

Bài 2 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Viết phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng \(AB\) với \(A(2 ; 3 ; 7)\) và \(B(4 ; 1 ; 3)\).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Gọi mặt phẳng \((P)\) là mặt phẳng cần tìm. Khi đó mặt phẳng \((P)\) đi qua trung điểm \(I\) của đoạn thẳng \(AB\) và vuông góc với \(AB\) hay \((P)\) nhận  vecto  \(\overrightarrow{AB}\) làm VTPT.

Sau đó ta áp dụng công thức dưới đây để lập phương trình:

Bài 3 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

LG a

a) Lập phương trình của các mặt phẳng tọa độ \((Oxy), (Oyz), (Ozx)\).

Phương pháp giải:

Phương trình mặt phẳng \((P)\) đi qua \(M(x_0;\, \, y_0;\,\, z_0)\) và có VTPT  \(\overrightarrow n  = \left( {a;\;b;\;c} \right)\) có dạng:  \(a\left( {x - {x_0}} \right) + b\left( {y - {y_0}} \right) + c\left( {z - {z_0}} \right) = 0.\)

Lời giải chi tiết:

Mặt phẳng \((Oxy)\) qua điểm \(O(0 ; 0 ; 0)\) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow{k}(0 ; 0 ; 1)\) nên:

Bài 4 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Lập phương trình mặt phẳng :

LG a

a) Chứa trục \(Ox\) và điểm \(P(4 ; -1 ; 2)\);

Phương pháp giải:

+) Mặt phẳng \((P)\) chứa các vecto  \(\overrightarrow u ;\;\;\overrightarrow v  \Rightarrow \) VTPT của \((P)\) là:  \(\overrightarrow {{n_P}}  = \left[ {\overrightarrow u ,\;\overrightarrow v } \right].\)

Bài 5 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Cho tứ diện có các đỉnh là \(A(5 ; 1 ; 3), B(1 ; 6 ; 2), C(5 ; 0 ; 4), D(4 ; 0 ; 6).\)

LG a

a) Hãy viết các phương trình mặt phẳng \((ACD)\) và \((BCD)\)

Phương pháp giải:

Mặt phẳng \((P)\) đi qua \(3\) điểm \(A, \, \, B\) và \(C\) có VTPT:  \(\overrightarrow {{n_P}}  = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\;\overrightarrow {AC} } \right].\)

Bài 6 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Viết phương trình mặt phẳng \((α)\) đi qua điểm \(M(2 ; -1 ; 2)\) và song song với mặt phẳng \(( β)\) có phương trình: \(2x - y + 3z + 4 = 0\).

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+) Cho hai mặt phẳng: \(\left( P \right)//\left( Q \right)\) thì \(\overrightarrow {{n_P}}  = \overrightarrow {{n_Q}} .\)

Bài 7 trang 80 sách giáo khoa Hình học 12

Đề bài

Lập phương trình mặt phẳng \(( α)\) đi qua hai điểm \(A( 1; 0 ; 1), B(5 ; 2 ; 3)\) và vuông góc với mặt phẳng \((\beta)\):  \(2x - y + z - 7 = 0\). 

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+) Mặt phẳng \( (\alpha)  \bot  (\beta)\) thì: \(\overrightarrow {{n_\alpha }}  \bot \overrightarrow {{n_\beta }} .\)

+) Mặt phẳng \( (\alpha)\) đi qua hai điểm \(A,\, \, B\) thì: \(\overrightarrow {{n_\alpha }}  \bot \overrightarrow {{AB }} .\)

Bài 8 trang 81 sách giáo khoa Hình học 12

Xác định giá trị của \(m\) và \(n\) để mỗi cặp mặt phẳng sau đây là một cặp mặt phẳng song song với nhau:

LG a

a) \(2x + my + 3z - 5 = 0\) và \(nx - 8y - 6z + 2 = 0\);

Phương pháp giải:

Cho hai mặt phẳng: \((\alpha): a_1x+b_1y+c_1z+d_1=0\) và \((\beta): a_2x+b_2y+c_2z+d_2=0\).

Bài 9 trang 81 sách giáo khoa Hình học 12

Tính khoảng cách từ điểm \(A(2 ; 4 ; -3)\) lần lượt đến các mặt phẳng sau:

LG a

a) \(2x - y + 2z - 9 = 0\) ;

Phương pháp giải:

Cho điểm \(M(x_0;y_0;z_0)\) và mặt phẳng \((P): \, ax+by+cz+d=0.\) Khi đó khoảng cách từ điểm \(M\) đến mặt phẳng \((P)\) được tính bởi công thức: \(d\left( {M;\left( P \right)} \right) = \dfrac{{\left| {a{x_0} + b{y_0} + c{z_0} + d} \right|}}{{\sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2}} }}.\)

Lời giải chi tiết:

\((P): \, 2x - y + 2z - 9 = 0\)

Bài 10 trang 81 sách giáo khoa Hình học 12

Giải các bài toán sau đây bằng phương pháp tọa độ.

Cho hình lập phương \(ABCD.A'B'C'D'\) cạnh bằng \(1\).

LG a

a) Chứng minh rằng hai mặt phẳng \((AB'D')\) và \((BC'D)\) song song với nhau.

Phương pháp giải:

Chọn hệ trục tọa độ hợp lý sau đó suy ra tọa độ các điểm của hình lập phương.

+) Lập phương trình mặt phẳng \((AB'D')\) đi qua ba điểm \(A,\, \, B', \, D'\) có VTPT \(\overrightarrow{n_1} \) và mặt phẳng \((BC'D)\) đi qua ba điểm \(B,\, \, C', \, D\) có VTPT \(\overrightarrow{n_2} .\)


Giải các môn học khác

Bình luận