• Không có kết quả nào được tìm thấy

50 bài toán về khoảng cách trong không gian (có đáp án 2022) – Toán 12

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Chia sẻ "50 bài toán về khoảng cách trong không gian (có đáp án 2022) – Toán 12"

Copied!
11
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Văn bản

(1)

Các bài toán về khoảng cách trong không gian và cách giải I. LÝ THUYẾT

1. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng, đến một đường thẳng.

Khoảng cách từ một điểm M đến một mặt phẳng (P) (hoặc đến đường thẳng ∆) là khoảng cách giữa hai điểm M và H, trong đó H là hình chiếu của điểm M trên mặt phẳng (P) (hoặc trên đường thẳng ∆).

+ Kí hiệu khoảng cách từ M đến (P) là d (M, (P))

+ Kí hiệu khoảng cách từ M đến ∆ là d (M, ∆)

2. Khoảng cách giữa đường thẳng và mặt phẳng song song, giữa hai mặt phẳng song song.

a) Khoảng cách giữa đường thẳng a và mặt phẳng

( )

song song với a là khoảng cách từ một điểm bất kì của a tới mặt phẳng

( )

cụ thể d a,

( ( ) =) d A,( ( ) )với A

thuộc a.

Ta có: d(a, (α)) = d(A, (α)) = AH

với A thuộc a và H là hình chiếu của A lên mặt phẳng (α).

(2)

b) Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song là khoảng cách từ một điểm bất kì của mặt phẳng này tới mặt phẳng kia, cụ thể d

( ( ) ( )  =, ) d M,( ( ) ) với M thuộc mặt phẳng ( ) .

3. Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau

Đường thẳng MN cắt và vuông góc với cả a và b gọi là đường vuông góc chung của a và b.

Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng độ dài đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau đó. Cụ thể: d (a, b) = MN.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ VÍ DỤ MINH HỌA 1. Khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng.

Phương pháp giải:

Khoảng cách từ M(x ; y ;z ) đến mặt phẳng (P): Ax + By + Cz + D = 0 là: 0 0 0

(3)

0 0 0

2 2 2

Ax By Cz D

d(M,(P)) .

A B C

+ + +

= + +

Ví dụ 1: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): x + 2y – 2z + 5 = 0 và điểm M (0; 2; 4). Tính d (M; (P)).

A. 1 3. B. 1

9. C. 4

9. D. 4

3.

Hướng dẫn giải:

Ta có

( ( ) )

( )

2

2 2

0 2.2 2.4 5 1 d M, P

1 2 2 3

+ − +

= =

+ + − . Chọn A.

2. Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song.

Phương pháp giải:

Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song là khoảng cách từ một điểm thuộc mặt phẳng này đến mặt phẳng kia. Cụ thể, để tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song (P) và (Q) ta thực hiện các bước như sau:

+) Lấy điểm M thuộc mặt phẳng (P).

+) Tính khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng (Q) (áp dụng công thức khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng).

Hướng dẫn giải:

Ví dụ 2: Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song (P): 4x – 3y + z – 2 = 0và (Q): 12x – 9y + 3z + 1 = 0là

(4)

A. 8 3 26 . B. 1.

C. 6 3 26 . D. 7

3 26 .

Hướng dẫn giải:

Lấy điểm M 0;0;2

( ) ( )

P .

( ) ( )

( ) ( ( ) )

12.0 9.02 23.2 12 7

d P ; Q d M; Q

12 9 3 3 26

− + +

= = =

+ + .

Chọn D.

3. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng Phương pháp giải:

Khoảng cách từ điểm M đến một đường thẳng d đi qua điểm A có vectơ chỉ phương u được xác định bởi công thức:

AM; u

d(M, d) .

u

 

 

=

Ví dụ 3: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz khoảng cách từ điểm M (2; 0;

1) đến đường thẳng x 1 y z 2

d : 1 2 1

− = = − là

A. 12 . B. 3 . C. 2 .

(5)

D. 12 6 .

Hướng dẫn giải:

Đường thẳng d đi qua A (1; 0; 2) có một vectơ chỉ phương là ud =

(

1;2;1

)

. Ta có: MA= −

(

1;0;1

)

.

Suy ra MA;ud = −

(

2;2; 2−

)

Khoảng cách từ điểm M (2; 0; 1) đến đường thẳng x 1 y z 2

d : 1 2 1

− = = − là:

( )

2 2

( )

2

d

2 2 2

d

MA; u 2 2 2 12

d(M, d) 2.

u 1 2 1 6

  − + + −

 

= = = =

+ + Chọn C.

4. Khoảng cách giữa hai đường thẳng song song Phương pháp giải:

Khoảng cách giữa hai đường thẳng song song là khoảng cách từ một điểm thuộc đường thẳng này đến đường thẳng kia. Cụ thể, để tính khoảng cách giữa hai đường thẳng song song d và d’ ta thực hiện như sau:

+) Lấy M thuộc đường thẳng d.

+) Tính khoảng cách từ M đến đường thẳng d’ (bằng công thức khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng).

Ví dụ 4: Trong không gian Oxyz cho hai đường thẳng có phương trình lần lượt là

1

1 1

1

x 1 2t d : y 2 2t

z 3 3t

 = +

 = +

 = −

2 22

(

1 2

)

2

x 3 4t

d : y 2 4t t , t z 5 6t

 = +

 = + 

 = −

. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng đó.

Hướng dẫn giải:

Ta lấy M (1; 2; 3) thuộc đường thẳng d1.

(6)

Ta có d2 đi qua A (3; 2; 5) và có một vectơ chỉ phương là u2 =

(

4;4; 6−

)

.

( )

AM= −2;0; 2− .

Khi đó: AM;u2 = − −

(

8; 20; 8

)

Vì d , d1 2 song song nên ta có:

( ) ( ) ( ) ( )

( )

2 2

2 2

1 2 2 2 2 2

2

AM; u 8 20 8 2 561

d d ;d d M;d

u 4 4 6 17

  + − + −

 

= = = =

+ + − .

5. Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau:

Phương pháp giải:

d đi qua điểm A và có vectơ chỉ phương u và d’ đi qua điểm B và có vectơ chỉ d phương u là: d '

d d '

d d '

u ; u .AB

d(d, d ') .

u ; u

 

 

=  

Ví dụ 5: Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau d :1 x 7 y 1 z

2 3 5

− = + =

− và 2

x 2 t d : y 2

z 3 t

= − −

 =

 = +

.

A. 5 3 . B. 4 3 . C. 3 3 . D. 3 .

Hướng dẫn giải:

Đường thẳng d1 có vectơ chỉ phương là u1=

(

2;3; 5−

)

và đi qua điểm M 7; 1;01

(

)

.
(7)

Đường thẳng d2 có vectơ chỉ phương là u2 = −

(

1;0;1

)

và đi qua điểm M2

(

−2;2;3

)

. Ta có: u ;u1 2 =

(

3;3;3

)

, M M1 2 = −

(

9;3;3

)

Khoảng cách giữa hai đường thẳng d1 và d2

( )

1 2 1 2

( )

1 2 2 2 2

1 2

u ;u .M M 3. 9 3.3 3.3 9

d d ;d 3

3 3 3 3 3 u ;u

  − + +

 

= = = =

  + +

 

. Chọn D.

6. Khoảng cách giữa đường thẳng d song song với mặt phẳng (P) Phương pháp giải:

Khoảng cách giữa đường thẳng d song song với mặt phẳng (P) là khoảng cách từ một điểm M thuộc đường thẳng d đến mặt phẳng (P), cụ thể:

( ( ) ) ( ( ) )

| axM by2 M 2 czM2 d |

d d, P d M, P

a b c

+ + +

= =

+ + với (P): ax + by + cz + d = 0.

Ví dụ 6: Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng x 1 y z 3

d : 2 1 2

− = = + và mặt phẳng (P): x + 2y – 2z + 1 = 0. Khoảng cách giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P) bằng

A. 7 3. B. 8

3. C. 5

3. D. 0.

Hướng dẫn giải:

Đường thẳng d đi qua M (1; 0; -3) và nhận u=

(

2;1;2

)

làm véc tơ chỉ phương.

Mặt phẳng (P) nhận n=

(

1;2; 2

)

làm véc tơ pháp tuyến.
(8)

Ta có

( ) ( ) ( )

u. n 2 2 4 0

d // P

M P

 = + − =

 

 

 .

Vậy ( ( ))

( ( ) ) ( )

( )

d, P 2 2 2

1 2.0 2. 3 1 8

d d M, P

1 2 2 3

+ − − +

= = =

+ + − .

Chọn B.

III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1: Trong không gian Oxyz, khoảng cách từ điểm A (1; 2; 2) đến mặt phẳng ( ) : x + 2y – 2z – 4 = 0 bằng:

A. 3.

B. 1.

C.13. 3

D. 1. 3

Câu 2: Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song (P): 2x – y – 2z – 4 = 0 và (Q): 2x – y – 2z = 2 = 0.

A. 2.

B. 6.

C. 10. 3

D. 4. 3

Câu 3: Tính khoảng cách giữa mặt phẳng (P): 2x – y – 2z – 4 = 0 và đường thẳng d:

x 1 t y 2 4t z t

 = +

 = +

 = −

.

(9)

A. 1. 3

B. 4. 3

C. 0.

D. 2.

Câu 4: Khoảng cách từ điểm E (1; 1; 3) đến đường thẳng

x 2 t d : y 4 3t

z 2 5t

 = +

 = +

 = − −

, tR bằng

A. 1 . 35

B. 4 . 35

C. 5 . 35

D. 0.

Câu 5: Trong không gian Oxyz khoảng cách từ điểm M (3; -4; 1) tới mặt phẳng (Oyz) bằng

A. 1.

B. 14.

C. 4.

D. 3.

Câu 6: Tính khoảng cách h từ điểm A (2; 1; 4) đến đường thẳng

x 1 y 2 z 1

d: 1 1 2

− = − = − .

A. h= 11.

(10)

B. h = 2.

C. h= 5. D. h = 5.

Câu 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P): x + 2y + 2z + m

= 0 và điểm A (1; 1; 1). Khi đó m nhận giá trị nào sau đây để khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (P) bằng 1?

A. -2.

B. -8.

C. -2 hoặc - 8.

D. 3.

Câu 8: Trong không gian Oxyz, khoảng cách từ điểm M (1; 3; 2) đến đường thẳng x 1 t

: y 1 t z t

 = +

  = +

 = −

A. 2 . B. 3.

C.2 2 . D. 2.

Câu 9: Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau 1 x 3 y 2 z

d : 1 2 4

− = + =

− và

2

x 1 3t d : y 2 t

z 4

 = −

 = − +

 =

A. 24 185

B. 28 185

(11)

C. 12 185

D. 36 185

Câu 10: Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau d :1 x 7 y 1 z

2 3 5

− = + =

− và 2

x 2 t d : y 2

z 3 t

= − −

 =

 = +

.

A. 5 3 . B. 4 3 . C. 3 3 . D. 3 . ĐÁP ÁN

Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Đáp án

B A B D D C C C C D

Tài liệu tham khảo

Tài liệu liên quan

DẠNG 2: CÁCH NHẬN BIẾT HAI ĐƯỜNG THẲNG VUÔNG GÓC VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN. Định nghĩa: Hai đường thẳng vuông góc là hai đường thẳng cắt nhau và một trong các

Cho đoạn thẳng AB đường thẳng d đi qua trung điểm của AB và vuông góc với AB (hình vẽ trên) thì ta nói d là đường trung trực của AB.. Dấu hiệu nhận

Trong không gian có hai vecto u ; v đều khác vecto- không.. SB SA SC.SB SC.SA SC. Vecto chỉ phương của đường thẳng. Nếu a khác vecto - không được gọi là vecto

Hoạt động 5 trang 97 SGK Toán lớp 11 Hình học: Tìm những hình ảnh trong thực tế minh họa cho sự vuông góc của hai đường thẳng trong không gian (trường hợp cắt nhau

Bước 2: Chuyển dịch ê ke trượt theo đường thẳng AB sao cho cạnh góc vuông thứ hai của ê ke gặp điểm E.. Vạch một đường thẳng theo cạnh đó thì được đường thẳng CD đi

* Hai ñöôøng thaúng OM vaø ON vuoâng goùc vôùi nhau taïo thaønh boán goùc vuoâng coù chung ñænh O... * Keùo daøi hai caïnh BC vaø DC cuûa hình chöõ nhaät ABCD ta

Ba đường thẳng cắt nhau từng đôi một thì cùng nằm trong một mặt phẳng Hướng dẫn giải:..

Kéo dài hai cạnh BC và DC của hình chữ nhật ABCD ta được hai đường thẳng vuông góc với nhauB.