img
Thông báo
Sắp bắt đầu năm học mới, lớp hiện tại của bạn đang là lớp {{gradeId}}, bạn có muốn thay đổi lớp không?
img

Phương Trình Đường Thẳng Trong Không Gian: Lý Thuyết Và Bài Tập

Tác giả Cô Hiền Trần 09:55 02/12/2023 53,631 Tag Lớp 12

Bài tập phương trình đường thẳng trong không gian là phần kiến thức quan trọng nằm trong chương trình toán hình lớp 12 và thường xuyên xuất hiện trong đề thi THPT Quốc Gia. Bài viết dưới đây của VUIHOC sẽ giúp các em ôn tập kiến thức và các dạng bài tập kèm hướng dẫn giải chi tiết.

Phương Trình Đường Thẳng Trong Không Gian: Lý Thuyết Và Bài Tập
Mục lục bài viết
{{ section?.element?.title }}
{{ item?.title }}
Mục lục bài viết x
{{section?.element?.title}}
{{item?.title}}

1. Lý thuyết phương trình đường thẳng trong không gian

1.1. Phương trình tham số của đường thẳng trong không gian

Đường thẳng d đi qua $M_{0}(x_{0}; y_{0}; z_{0})$ và vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u}=(a; b; c)$

Phương trình tham số d:

$x = x_{0} + at$

$y = y_{0} + bt$

$z = z_{0} + ct$

$(t \epsilon R)$

1.2. Phương trình chính tắc của đường thẳng trong không gian

Đường thẳng d đi qua $M_{0}(x_{0};y_{0};z_{0})$ và vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u} = (a; b; c)$

Phương trình chính tắc của d: $\frac{x - x_{0}}{a} = \frac{y - y_{0}}{b} = \frac{z - z_{0}}{c} (abc \neq 0)$

1.3. Vị trí tương đối của 2 đường thẳng

Trong không gian cho 2 đường thẳng 1 đi qua $M_{1}$ và có một vecto chỉ phương $\overrightarrow{u}$. Khi đó vị trí tương đối $\Delta_{1}$ và $\Delta_{2}$ được xác định như sau:

Các dạng phương trình đường thẳng trong không gian khi biết vị trí tương đối của 2 đường thẳng

1.4. Vị trí tương đối của đường thẳng với mặt phẳng

Đường thẳng d đi qua  $M_{0}(x_{0};y_{0};z_{0})$ và có vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u} = (a; b; c)$ và mặt phẳng (P): $Ax + By + Cz + D = 0$ có vecto pháp tuyến $\overrightarrow{u} = (A; B; C)$. Khi đó:

Các dạng phương trình đường thẳng trong không gian khi biết vị trí tương đối của đường thẳng với mặt phẳng

1.5. Góc giữa 2 đường thẳng

Trong không gian cho 2 đường thẳng $\Delta_{1}$ có một vecto chỉ phương $\overrightarrow{u_{1}} = (a_{1}; b_{1}; c_{1})$ khi đó:

Phương trình đường thẳng trong không gian khi biết góc giữa 2 đường thẳng

>> Xem thêm: Góc giữa 2 mặt phẳng: Định nghĩa, cách xác định và bài tập

1.6. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng

Trong không gian cho đường thẳng $\Delta$ có vecto chỉ phương $\overrightarrow{u_{1}} = (a; b; c)$ mặt phẳng (P) có vecto chỉ phương $\overrightarrow{n} = (A; B; C)$. Khi đó:

Phương trình góc giữa đường thẳng và mặt phẳng

>> Xem thêm: Cách xác định góc giữa đường thẳng và mặt phẳng trong không gian

 

PAS VUIHOCGIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:  

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+  

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích  

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô  

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

 

1.7. Khoảng cách từ 1 điểm tới 1 đường thẳng

Cho điểm M cùng đường thẳng $\Delta$ đi qua N có vectơ $\overrightarrow{u}$. Khi đó khoảng cách từ điểm M đến $\Delta$ xác định bởi công thức.

Phương trình đường thẳng trong không gian khi biết khoảng cách từ 1 điểm tới 1 đường thẳng

1.8. Khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau

Cách 1:

Trong không gian cho đường thẳng $\Delta_{1}$ đi qua $M_{1}$ có vecto chỉ phương $\overrightarrow{u_{1}} . \Delta_{2}$ đi qua $M_{2}$ có vecto chỉ phương $\overrightarrow{u_{2}}$. Khi đó:

Phương trình đường thẳng trong không gian khi biết khoảng cách giữa 2 đường thẳng chéo nhau

Cách 2:

Gọi AB là đoạn thẳng vuông góc $\Delta_{1}, \Delta_{2}$ với $A \epsilon \Delta_{1}, B \epsilon \Delta_{2}$

$\Rightarrow \overrightarrow{AB} \, . \, \overrightarrow{u_{1}} = 0$ hoặc $\Rightarrow \overrightarrow{AB} \, . \, \overrightarrow{u_{2}} = 0$

$\Rightarrow d(\Delta_{1}, \Delta_{2})=AB$

2. Các dạng bài tập về viết phương trình đường thẳng trong không gian và cách giải

2.1. Dạng 1: Viết phương trình đường thẳng bằng cách xác định vectơ chỉ phương

Ví dụ 1: Với tọa độ Oxyz trong không gian cho đường thẳng

d: $\frac{x + 1}{2}=\frac{y - 1}{1}=\frac{z - 2}{3}$ và mặt phẳng P: $x-y-z-1=0$. Viết phương trình đường thẳng $\Delta$ vuông góc với d, song song với (P) và đi qua A(1; 1; -2).

Giải:

Để tìm được vectơ chỉ phương của $\Delta$ ta phải tìm 2 vectơ chỉ phương không cùng phương của nó sau đó tìm tích có hướng của 2 vecto.

Như vậy ta có: $\overrightarrow{u_{\Delta}}=[\overrightarrow{u_{d}}; \overrightarrow{_{p}}]=(2; 5; -3)$

Trong đó: $\overrightarrow{u_{d}} = (2; 1; 3); \overrightarrow{_{p}}=(1; -1; -1)$

$\Delta$ đi qua A(1; 1; -2) và có vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u_{\Delta}} = (2; 5; -3)$

$\Rightarrow$ Ta có phương trình: $\Delta : \frac{x - 1}{2} = \frac{y - 1}{5} = \frac{z + 2}{-3}$

Ví dụ 2: Cho tọa độ Oxyz trong không gian cho đường thẳng

$\Delta: \frac{x - 1}{2} = \frac{y + 1}{1} = \frac{z}{-1}$ và mặt phẳng P: $x-y-z-1=0$. Viết phương trình đường thẳng d vuông góc và cắt với $\Delta$, qua M(2; 1; 0).

Giải:

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian bằng cách xác định vectơ chỉ phương

2.2. Dạng 2: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến một đường thẳng khác

Ví dụ 1: Cho tọa độ Oxyz trong không gian cho đường thẳng  

$d: \frac{x + 1}{3}=\frac{y - 2}{-2}=\frac{z - 2}{2}$ và $P: x + 3y + 2z + 2=0$. Viết phương trình của $\Delta$ song song với (P), cắt đường thẳng (d) và đi qua M(2; 2; 4).

Giải:

Giải bài tập viết phương trình đường trong không gian liên quan đến một đường thẳng khác

Ví dụ 2: Cho hệ tọa độ Oxyz trong không gian có đường thẳng $d: \frac{x - 1}{2}=\frac{y + 1}{1}=\frac{z}{-1}$. Viết phương trình đường thẳng $\Delta$ đi qua A(2; 3; -1) và cắt d tại B sao cho khoảng cách từ B đến $\alpha: x + y + z = 0$ bằng $2\sqrt{3}$.

Giải:

Do $B \epsilon d \Rightarrow$ Tọa độ B(1 + t; 2 + 2t; -t)

Do khoảng cách từ B tới $\alpha: x + y + z = 0$ bằng $2\sqrt{3}$ nên:

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến một đường thẳng khác

  • Với t = 2 thì B(3; 6; -2)

$\Delta$ đi qua B(3; 6; -2) và nhận $\overrightarrow{AB} (1; 3; -1)$ làm vecto chỉ phương:

$\Rightarrow$ Phương trình $\Delta: \frac{x - 3}{1}=\frac{y - 6}{3}=\frac{z - 2}{-1}$

  • Với t = -4 thì B(-3; -6; 4)

$\Delta$ đi qua B(-3; -6; 4) và nhận $\overrightarrow{AB}(-5; -9; 5)$ làm vecto chỉ phương:

$\Rightarrow$ Phương trình $\Delta: \frac{x + 3}{-5}=\frac{y + 6}{9}=\frac{z - 4}{5}$

2.3. Dạng 3: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến hai đường thẳng khác

Ví dụ 1: Cho hệ tọa độ Oxyz trong không gian, viết phương trình của đường thẳng d đi qua điểm M(-4; -5; 3) và cắt cả 2 đường thẳng $d_{1}: 2x + 3x + 11 = 0$ hoặc $y - 2z + 7 = 0$ và $d_{2}:  \frac{x - 2}{2}=\frac{y + 1}{3}=\frac{z - 1}{-5}$

Giải:

Viết phương trình đường thẳng:

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến hai đường thẳng khác

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến hai đường thẳng khác

Ví dụ 2: Cho hệ tọa độ Oxyz trong không gian với 3 đường thẳng có phương trình:

Bài tập viết phương trình đường thẳng liên quan đến hai đường thẳng khác

Viết phương trình đường thẳng $\Delta$ biết $\Delta$ cắt $d_{1}; d_{2}; d_{3}$ lần lượt tại A, B, C để AB = BC.

Giải:

Xét 3 điểm A, B, C lần lượt nằm trên $d_{1}; d_{2}; d_{3}$

Giả sử: A(t; 4 - t; -1 + 2t); B(u; 3 - 3u, -3u) và C(-1 + 5v, 1 + 2v, -1 + v)

Ta có A, B, C thẳng hàng và BC = AB ⇔ B chính là trung điểm của BC

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến hai đường thẳng khác

Tọa độ 3 điểm A(1; 3; 1); B(0; 2; 0); C(-1; 1; -1)

$\Delta$ đi qua B(0; 2; 0) và có $\overrightarrow{CB}(1; 1; 1)$

 

Tham khảo ngay bộ tài liệu tổng hợp trọn bộ kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập trong đề thi THPT Quốc gia môn Toán

 

2.4. Dạng 4: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến khoảng cách

Ví dụ 1: Cho tọa độ Oxyz trong không gian, đường thẳng $d: x = 2 + 4t; y = 3 = 2t$ và $z = -3 + t$. Mặt phẳng $(P): -x + y + 2z + 5 = 0$. Viết phương trình nằm trong mặt phẳng (P) song song và cách d một khoảng bằng $\sqrt{14}$.

Giải:

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến khoảng cách

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến khoảng cách

Ví dụ 2: 

Bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến khoảng cách Giải:

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến khoảng cách

Giải bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian liên quan đến khoảng cách

 

Đăng ký ngay để được các thầy cô tư vấn và xây dựng lộ trình ôn thi sớm hiệu quả và phù hợp nhất với bản thân

 

Trên đây là toàn bộ kiến thức lý thuyết và bài tập về phương trình đường thẳng trong không gian. Hy vọng rằng qua bài viết này các em có thể tự tin khi làm bài tập phần này. Để học nhiều hơn kiến thức về toán học lớp 12, truy cập trang web Vuihoc.vn ngay nhé!

Banner afterpost tag lớp 12
| đánh giá
Bình luận
  • {{comment.create_date | formatDate}}
Hotline: 0987810990