• Không có kết quả nào được tìm thấy

PHẦN 2: PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN

Dạng 1. Viết phương trình mặt phẳng đi qua một điểm M x y z

0; 0; 0

và có véctơ pháp tuyến

; ;

n A B C Phương pháp giải:

Phương trình mặt phẳng đi qua M0

x y z0; 0; 0

và có một véctơ pháp tuyến n

A B C; ;

là:

0

 

0

 

0

0

A xxB yyC zz

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

1; 2; 4

và nhận n

2;3;5

làm véctơ pháp tuyến.

Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x3y5z160. B. 2x3y5z160.

C. 2x3y5z280. D. 2x3y5z280.

Hướng dẫn giải Chọn A.

Phương trình mặt phẳng

 

là : 2

x 1

 

3 y 2

 

5 z4

 0 2x3y5z160

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

1; 2;3

và nhận n

4;5; 6

làm véc tơ pháp tuyến.

Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 4x5y6z320. B. 4x5y6z320.

C. x2y3z320. D. x2y3z320.

Hướng dẫn giải Chọn B.

Phương trình mặt phẳng ( ) là : 4

x 1

 

5 y 2

 

6 z  3

0 4x5y6z320

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

2;0;1

và nhận n

1;1;1

làm véc tơ pháp tuyến. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x0y  z 3 0. B. x   y z 3 0.

C. 2x0y  z 3 0. D. x   y z 3 0.

Hướng dẫn giải Chọn D.

Phương trình mặt phẳng

 

là : 1

x 2

 

1 y 0

 

1 z      1

0 x y z 3 0

Dạng 2. Viết phương trình mặt phẳng đi qua 1 điểm và song song với một mặt phẳng Phương pháp giải:

Phương trình mặt phẳng

 

đi qua điểm M x y z

0; 0; 0

và song song với mặt phẳng

 

:AxBy Cz  D 0 nên phương trình có dạng:

  

 :A xx0

B y

y0

C z

z0

0

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

2; 1; 2

và song song với mặt phẳng ( ) : 2Q x y 3z 4 0. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x y 2z 11 0. B. 2x y 3z110.

C. 2x y 3z 11 0. D. 2x y 3z 4 0.

Hướng dẫn giải Chọn C.

Phương trình mặt phẳng

 

Q : 2x y 3z 4 0 có véc tơ pháp tuyến là n

2; 1;3

do đó

2; 1;3

n  làm véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

nên có phương trình 2x y 3z 11 0.

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

1; 2;3

và song song với mặt phẳng

 

Q : 2x3y  z 5 0. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x3y  z 11 0. B. 2x3y z 110.

C. x2y3z 11 0. D. 2x3y  z 5 0.

Hướng dẫn giải Chọn A.

Mặt phẳng

 

Q có véc tơ pháp tuyến là n

2; 3;1

do đó n

2; 3;1

làm véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

nên có phương trình2x3y  z 11 0.

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

2;6; 3

và song song với mặt phẳng

Oxy

. Phương

trình mặt phẳng

 

là:

A. z 3 0. B. x  y 8 0.

C. 2x6y3z0. D. z 3 0.

Hướng dẫn giải Chọn D.

Phương trình mặt phẳng

Oxy

có véc tơ pháp tuyến là k

0; 0;1

do đó chọn k

0; 0;1

làm

véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

nên có phương trình z 3 0.

Dạng 3. Viết phương trình mặt phẳng đi qua 1 điểm và vuông góc với 2 mặt phẳng cho trước.

(Hoặc viết phương trình mặt phẳng đi qua 1 điểm và song song hoặc chứa giá của hai véctơ cho trước.)

Phương pháp giải:

Mặt phẳng

 

đi qua điểm M x y z

0; 0; 0

và vuông góc với hai với mặt phẳng

 

P :A x0B y0C z0D0 0 ;

 

Q :A x1B y1C z1D1 0nên có một véc tơ pháp tuyến :  n nQ,nP( ; ; )A B C

  

 :A xx0

B y

y0

C z

z0

0

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M( 2;3;1) và vuông góc với 2 mặt phẳng

 

P

 

Q

phương trình lần lượt là 2x y 2z 5 0;3x2y  z 3 0. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A.  3x 4y z 190 B. 3x4y z 190 C.  3x 4y z 190 D. 3x4y z 190

Hướng dẫn giải Chọn C.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n n nQ, P 

3; 4;1

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm M

2;3;1

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình : 3x 4y z 19 0

    

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

3; 1; 5 

và vuông góc với 2 mặt phẳng

 

P

 

Q

phương trình lần lượt là 3x2y2z 7 0; 5x4y3z 1 0. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x y 2z150. B. 2x y 2z150.

C. 2x y 2z150. D. 2x y 2z150.

Hướng dẫn giải Chọn A.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n n nQ, P

2;1; 2

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm M

3; 1; 5 

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

2x y 2z150

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua điểm M

0; 2; 0

và vuông góc với 2 mặt phẳng

 

P

 

Q

phương trình lần lượt là z 3 0; 3x4y7z 1 0.Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 4x3y 6 0 B. 4x3y 6 0 C. 4x3y 6 0 D. 4x3y 6 0

Hướng dẫn giải Chọn D.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n n nQ, P

4;3; 0

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm M

0; 2; 0

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

4x3y 6 0

Dạng 4. Viết phương trình mặt phẳng đi qua 3 điểm không thẳng hàng cho trước.

Phương pháp giải:

Mặt phẳng

 

đi qua ba điểm M N P; , nên có một véc tơ pháp tuyến :

, ( ; ; )

nMN MPA B C

  

  

:A xxM

B y

yM

C z

zM

0

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 3 điểm A

2; 1;3 ;

 

B 4;0;1 ;

 

C 10;5;3

. Phương trình của mặt phẳng

 

là:

A. x2y2z 6 0. B. x2y2z 6 0.

C. x2y2z 6 0. D. x2y2z 2 0.

Hướng dẫn giải Chọn B.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB AC,

1; 2; 2

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

2; 1;3

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

2 2 6 0

xyz 

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 3 điểm A

1;0;0 ;

 

B 0; 2;0 ;

 

C 0;0; 3

. Phương trình của mặt phẳng

 

là:

A. 6x3y2z 6 0. B. 6x3y2z 6 0.

C. 6x3y2z 6 0. D. 6x3y2z 6 0.

Hướng dẫn giải Chọn A.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB AC,

6; 3; 2 

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

1;0;0

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

6x3y2z 6 0

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 3 điểm A

1;1;1 ;

 

B 4;3; 2 ;

 

C 5; 2;1

. Phương trình của mặt phẳng

 

là:

A. x4y5z 2 0. B. x4y5z 2 0.

C. x4y5z100. D. x4y5z 8 0.

Hướng dẫn giải Chọn B.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB AC,

1; 4;5

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

1;1;1

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

4 5 2 0

xyz 

Dạng 5. Viết phương trình mặt phẳng đi qua 2 điểm và vuông góc với 1 mặt phẳng Phương pháp giải:

Mặt phẳng

 

đi qua ba điểm M N; và vuông góc với mặt phẳng

 

P nên có một véc tơ pháp tuyến :  n MN n, P( ; ; )A B C

  

:A xxM

B y

yM

C z

zM

0

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 2 điểm A

0; 2;0 ;

 

B 0;0;0

và vuông góc với mặt phẳng ( ) : 2Q x3y4z 2 0 .Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 2x   y z 2 0. B. 2x z 0.

C. 2x z 0. D. 2x  y z 0.

Hướng dẫn giải.

Chọn C.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB n, Q

2; 0;1

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

0; 2;0

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

2x z 0

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 2 điểm A

0;1;0 ;

 

B 2;3;1

và vuông góc với mặt phẳng ( ) :Q x2y z 0 .Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. 4x3y2z 3 0. B. 4x3y2z 3 0.

C. 4x3y2z 3 0. D. 4x3y2z 3 0.

Hướng dẫn giải.

Chọn A.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB n, Q

4; 3; 2 

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

0;1;0

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

4x3y2z 3 0

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng đi qua 2 điểm A

1;0;1 ;

 

B 5; 2;3

và vuông góc với mặt phẳng

 

Q :2x   y z 7 0 .Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. x2z 1 0. B. x2z 1 0.

C. x2z 3 0. D.  x 2z 3 0.

Hướng dẫn giải.

Chọn B.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB n, Q

1; 0; 2

Mặt phẳng

 

P đi qua điểm A

1;0;1

và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình:

2 1 0

xz 

Dạng 6. Viết phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng MN. Phương pháp giải:

Mặt phẳng

 

đi qua trung điểm I của hai điểm M N; và vuông góc với MN nên có một véc tơ pháp tuyến :  n MN ( ; ; )A B C

  

:A xxI

B y

yI

C z

zI

0

VD 1. Gọi

 

là mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng AB với A

2;3;7 ;

 

B 4;1;3

. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. x y 2z 9 0. B. x y 2z 9 0.

C. x y 2z 9 0. D. x y 2z 9 0.

Hướng dẫn giải Chọn C.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB

2; 2; 4 

Mặt phẳng

 

đi qua điểm trung điểm I

3; 2;5

của AB và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình :x y 2z 9 0

VD 2. Gọi

 

là mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng AB với A

1; 2; 4 ;

 

B 3;6; 2

. Phương trình mặt phẳng

 

là:

A. x4y  z 7 0. B. x4y  z 7 0.

C. x4y  z 7 0. D. x4y  z 7 0.

Hướng dẫn giải Chọn A.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB

2;8; 2

Mặt phẳng

 

đi qua điểm trung điểm I

2; 2;3

của AB và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình: x4y  z 7 0

VD 3. Gọi

 

là mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng AB với A

2;3; 7 ;

 

B 4; 1;3

. Phương

trình mặt phẳng

 

là:

A. 3x2y5z 11 0. B. 3x2y5z110.

C. 3x2y5z 11 0. D. 3x2y5z 11 0.

Hướng dẫn giải Chọn D.

Gọi n là một véctơ pháp tuyến của mặt phẳng

 

 n AB

6; 4;10

Mặt phẳng

 

đi qua điểm trung điểm I

1;1; 2

của AB và có một véctơ pháp tuyến n nên có phương trình: 3x2y5z 9 0

Dạng 7. Vị trí tương đối của hai mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Cho hai mặt phẳng

   

, có phương trình:

 

: A x1B y C z11D1 0

 

: A x2B y C z22D2 0

   

, cắt nhauA B C1: 1: 1A2:B2:C2

   

1 1 1 1

2 2 2 2

// A B C D

A B C D

     

   

1 1 1 1

2 2 2 2

A B C D

A B C D

      

   

    A A1 2B B1 2C C1 2 0

VD 1. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng

 

: 2x3y2z 5 0

 

: 3x4y8z 5 0. Khi đó vị trí tương đối của

 

 

là:

A.

 

cắt

 

. B.

   

// .

C.

   

. D.

   

.

Hướng dẫn giải Chọn A.

2 3 2

3 4 8

  

 

cắt

 

.

VD 2. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng

 

: 5x5y5z 1 0

 

: 3x3y3z 7 0. Khi đó vị trí tương đối của

 

 

là:

A.

 

cắt

 

. B.

   

// .

C.

   

. D.

   

.

Hướng dẫn giải Chọn B.

VD 3. 5 5 5 1

3 3 3 7

 

  

   

// . Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng

 

:x2y4z 6 0

 

: 2x3y  z 5 0. Khi đó vị trí tương đối của

 

 

là:

A.

 

cắt

 

. B.

   

// .

C.

   

. D.

   

.

Hướng dẫn giải Chọn D.

1.2 

 

2 .3 

   

4 .  1 0

   

.

VD 4. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng

 

: 2x2y4z 5 0

 

: 5 5 10 25 0

x y z 2

     . Khi đó vị trí tương đối của

 

 

là:

A.

 

cắt

 

. B.

   

// .

C.

   

. D.

   

.

Hướng dẫn giải Chọn C.

2 2 4 5

5 5 10 25 2

 

  

 

   

.

Dạng 8. Tìm tọa độ hình chiếu vuông góc của một điểm trên một mặt phẳng. Điểm đối xứng của một điểm qua mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Giả sử mặt phẳng

 

:AxBy Cz  D 0 có VTPT là n

A B C; ;

.

H x y z

; ;

là hình chiếu của M x

M;yM;zM

lên mặt phẳng

 

 

.

0

M M M

x At x y Bt y MH t n

z Ct z H

Ax By Cz D

 



   

 

    

    

Giải hệ phương trình trên ta có t rồi suy ra x y z, , .

M

x y z  ; ;

là điểm đối xứng của M qua mặt phẳng

 

H là trung điểm của MM

2 2 2

H M

H M

H M

x x x

y y y

z z z

   

 

  

   



Từ đó xác định được tọa độ của điểm M.

VD 1. Tọa độ hình chiếu H của điểm M

1; 1; 2

lên mặt phẳng

 

:x3y  z 2 0 là:

A. 13; 5 20; . 11 11 11

H   B. 13 5 20; ; .

11 11 11 H 

C. 13 5; ; 20 . 11 11 11

H   D. 13; 5 20; .

11 11 11 H   Hướng dẫn giải

Chọn A.

Ta có:

 

có VTPT là n

1;3; 1

.

Gọi H x y z

; ;

là hình chiếu của M

1; 1; 2

lên mặt phẳng

 

 

2 13

1 11 11

3 1

. 5 13 5 20

1 ; ; .

2 11 11 11 11

3 1

3 2 0 20

2 11

x t t x

y t MH t n

x t y H

z t

H y t

x y z z t z

  

  

  

     

       

               

      

      

VD 2. Tọa độ M là điểm đối xứng của điểm M

1; 2;3

qua mặt phẳng

 

:x   y z 5 0 là:

A. M

0; 2; 1 .

B. M

4; 2; 3 .

C. M

2; 1;5 .

D. M

0;1;3 .

Hướng dẫn giải Chọn D.

 

có VTPT là n

1;1; 1

.

Gọi H x y z

; ;

là hình chiếu của M

1; 2;3

lên mặt phẳng

 

 

5 2

1 3

2 3

. 1 2 1 14

1 ; ; .

3 3 3 3 3

2 14

5 0

3 3

x t t x

y t MH t n

x t y H

z t

H y t

x y z z t z

   

   

  

     

       

             

      

      

; ;

M   x y z là điểm đối xứng của M qua mặt phẳng

 

H là trung điểm của MM

 

2 0

2 1 0;1;3 .

2 3

H M

H M

H M

x x x

y y y M

z z z

    

  

    

    



VD 3. Tọa độ H là hình chiếu của điểm M

2; 3;1

qua mặt phẳng

 

: x 2y  z 1 0 là:

A. 2; 1 14; .

3 3 3

H   B. 2 1 14; ; . 3 3 3

H  C. 2 1; ; 14 .

3 3 3

H   D. 2; 1 14; .

3 3 3

H   Hướng dẫn giải

Chọn B.

 

có VTPT là n 

1; 2;1

.

Gọi H x y z

; ;

là hình chiếu của M

2; 3;1

lên mặt phẳng

 

   

2 1

2 3 2 1

. 1 1; 1; 2 .

1 2 3

2 1 0 1 2

x t t

y t x t x

MH t n

y H

z t y t

H z

x y z z t

   

   

 

      

   

                

Dạng 9. Tìm khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Khoảng cách từ điểm M0

x y z0; 0; 0

đến mặt phẳng

 

: AxBy Cz  D 0

0, ( )

Ax0 2By0 2Cz02 D d M

A B C

 

 

Chú ý: ● Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song bằng khoảng cách từ một điểm bất kì trên mặt phẳng này đến mặt phẳng kia.

● Nếu hai mặt phẳng không song song thì khoảng cách giữa chúng bằng 0.

VD 1. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M(2; 3;5) và mặt phẳng

 

có phương

trình: 2x y 2z 6 0. Khoảng cách từ điểm M mặt phẳng

 

là:

A. 5 7.

7 B. 11.

3 C. 17.

3 D. 5.

3 Hướng dẫn giải

Chọn B.

Áp dụng công thức

     

 

2

2 2

2.2 1. 3 2.5 6 11

, .

2 1 2 3

d M    

  

VD 2. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(2;1; 1) và mặt phẳng

 

P có phương trình: x   y z 4 0. Khoảng cách từ điểm A mặt phẳng

 

P là:

A. 5 .

2 B. 4 .

2 C. 4 .

3 D. 5 .

3 Hướng dẫn giải

Chọn C.

Áp dụng công thức

     

 

2

2 2

1.2 1.1 1. 1 4 4

, .

1 1 1 3

d A P    

 

  

VD 3. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng:

 

 

: 2 3 2 0

: 2 3 16 0

x y z x y z

   

   

Khoảng cách giữa hai mặt phẳng

 

 

là:

A. 14. B. 0. C. 15. D. 23.

Hướng dẫn giải Chọn A.

2 3 1 2

2 3 1 1 16

   

 

   

//

Chọn M

0;0; 2

  

thì khoảng cách giữa

 

 

là:

   

     

 

2

2 2

2.0 3.0 2 16

, , 14.

2 3 1

d   d M    

   Dạng 10. Tìm góc giữa hai mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Cho hai mặt phẳng

   

, có phương trình

 

 :A x1B y C z11D1 0

 

 :A x2B y C z22D2 0

Vì góc giữa

   

, bằng hoặc bù với góc giữa hai VTPT n n1, 2nên

   

 

1 2 2 122 21 2 2 1 22 2

1 2 1 1 1 2 2 2

cos , .

. .

n n A A B B C C

n n A B C A B C

   

   

Chú ý: 00

( ), ( ) 

900. ( ) ( )  A A1 2B B1 2C C1 2 0 VD 1. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng có phương trình:

 

:x   y z 1 0

 

:x   y z 5 0.

Gọi  là góc tạo bởi hai mặt phẳng

 

 

, cos là số nào?

A. 1.

2 B. 1.

3 C. 1.

4 D. 4.

5

Hướng dẫn giải Chọn B.

 

có VTPT là n1

1;1; 1

 

có VTPT là n2

1; 1;1

   

     

   

1 2

2 2

2 2 2 2

1 2

1.1 2. 1 1 .1

. 1

cos ,

. 1 1 1 . 1 1 1 3

n n n n

      

     

VD 2. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng có phương trình:

 

: 2 –x y2z 4 0

 

:x2y2z 4 0.

Góc giữa hai mặt phẳng

   

, bằng:

A. 90 . B. 60 . C. 30 . D. 45 .

Hướng dẫn giải Chọn A.

 

có VTPT là n1

2; 1; 2

 

có VTPT là n2

1; 2; 2 

   

 

1 2

     

1 2

2.1 1 . 2 2. 2

cos , . 0

. 4 1 4. 1 4 4

n n n n

       

   

   

,

90

  .

VD 3. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng có phương trình:

 

: – 2x y3z 6 0

 

:x3z 1 0.

Gọi  là góc tạo bởi hai mặt phẳng

 

 

, cos là số nào?

A. 7.

2 B. 3.

2 C. 7.

7 D. 1 .

3 Hướng dẫn giải

Chọn C.

 

có VTPT là n1

1; 2;3

 

có VTPT là n2

1; 0; 1

   

 

1 2

   

1 2

1.1 2 .0 3. 1

. 7

cos , .

. 1 4 9. 1 1 7

n n n n

     

  

   

,

90

  .