Viết phương trình đường thẳng là hình chiếu của đường thẳng lên

Viết phương trình đường thẳng là hình chiếu của đường thẳng lên mặt phẳng

Bài giảng: Cách viết phương trình đường thẳng cơ bản – Cô Nguyễn Phương Anh (Giáo viên VietJack)

A. Phương pháp giải

– Viết phương trình mặt phẳng (Q) chứa d’ và vuông góc với mặt phẳng (P)

– Hình chiếu cần tìm d = (P) ∩ (Q)

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ: 1

Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của d’ trên (P) biết:

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

+ Đường thẳng d’ có vecto chỉ phương

Mặt phẳng ( P) có vecto pháp tuyến là:

– Mặt phẳng (Q) chứa d’ và vuông góc với (P) có

1 điểm thuộc d’ cũng thuộc (Q) là: (1; 2; -1)

Phương trình mặt phẳng (Q) là:

1.(x – 1) + 0.(y – 2) – 1.(z + 1) = 0 hay x – z – 2 = 0

– Hình chiếu cần tìm d = (P) ∩ (Q)

Tọa độ của điểm M (x; y; z) thuộc d thỏa mãn:

Vậy phương trình của d là:

Chọn A.

Ví dụ: 2

Viết phương trình đường thẳng là hình chiếu của d trên (Oxy) biết :

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Lời giải:

Mỗi điểm M (x; y; z) thuộc d có hình chiếu trên (Oxy) là điểm M’ (x; y; 0) thuộc d’ với d’ là hình chiếu của d trên (Oxy)

Vậy d’ có phương trình tham số là:

Chọn C.

Ví dụ: 3

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng và mặt thẳng (P): 3x+ 5y – z- 2= 0 . Gọi d’ là hình chiếu của d lên (P). Phương trình tham số của d’ là

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Lời giải:

+ Gọi mặt phẳng (Q) chứa d và vuông góc với (P).

Đường thẳng d đi qua điểm B( 12; 9; 1) và có vectơ chỉ phương

Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến

=> Mặt phẳng ( Q) qua B( 12; 9; 1) có vectơ pháp tuyến

=> Phương trình (Q): – 8( x- 12) + 7( y- 9) + 11(z- 1) = 0

Hay – 8x + 7y + 11z + 22= 0

+ Đường thẳng d’ cần tìm là giao tuyến của (P) và (Q).

Tìm một điểm thuộc d’, bằng cách cho y= 0

Ta có hệ :

=> M( 0; 0; – 2)∈ d

+ Đường thẳng d’ đi qua điểm M( 0; 0; – 2) và có vectơ chỉ phương

Vậy phương trình tham số của d’ là:

Chọn B.

Ví dụ: 4

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho hai điểm A( 1; 1; -2) và B(0; 2; -2). Cho mặt phẳng ( P): x+ y- 2z- 6= 0. Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của đường thẳng AB lên mặt phẳng ( P)?

A.

B.

C.

D. Tất cả sai

Lời giải:

+ Thay tọa độ điểm A và B vào phương trình mặt phẳng ( P) ta được :

1+ 1- 2.(-2) – 6 = 0 ( thỏa mãn).

Và 0+ 2- 2( -2) – 6= 0 ( thỏa mãn) .

=> Hai điểm A và B cùng thuộc mặt phẳng (P).

Suy ra; mặt phẳng (P) chứa đường thẳng AB.

=> Hình chiếu của đường thẳng AB lên mặt phẳng (P) là chính nó.

+ Đường thẳng AB: đi qua A( 1; 1; -2) và nhận vecto

=> Phương trình AB:

Chọn C.

Ví dụ: 5

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho hai điểm A( -1; 2; 0) và B( 0; 1; 1). Mặt phẳng (P): 3x+ y- z + 6= 0. Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của đường thẳng AB trên mặt phẳng ( P)?

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Lời giải:

+ Gọi mặt phẳng (Q) chứa AB và vuông góc với (P).

Đường thẳng AB đi qua A( -1; 2;0) và có vectơ chỉ phương .

Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến

=> Mặt phẳng ( Q) qua A( – 1; 2; 0) có vectơ pháp tuyến chọn vecto

=> Phuong trình (Q): 0( x+ 1) + 1( y- 2) + 1( z- 0) = 0 Hay y+ z – 2= 0

+ Đường thẳng d cần tìm là giao tuyến của (P) và (Q). Suy ra mỗi điểm M( x; y; z) thuộc d thì thỏa mãn :

Tìm một điểm thuộc d, bằng cách cho x= 0

Ta có hệ:

=> M( 0;-2; 4) ∈d

+ Đường thẳng d’ đi qua điểm M( 0; – 2; 4) và có vectơ chỉ phương

Vậy phương trình tham số của d’ là:

Chọn A.

Ví dụ: 6

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho mặt phẳng (P) đi qua ba điểm A( 1; 0;0); B( 0; 1; 0) và C( 0; 0;1). Đường thẳng . Gọi đường thẳng Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P). Trong các điểm sau điểm nào thuộc Δ?

A. ( 1; 2; -1)

B. ( 2; – 3; – 2)

C. (- 1; 3; -1)

D. ( 0; – 1; 0)

Lời giải:

+ Đường thẳng d có vecto chỉ phương

+ Phương trình mặt phẳng hay x+ y+ z- 1= 0

+ Gọi (Q) là mặt phẳng chứa đường thẳng d và vuông góc với mặt phẳng (P)

=> Mặt phẳng (Q) đi qua điểm B(0; 1; 0) thuộc d và nhận vecto làm vecto pháp tuyến chọn

=> Phương trình mặt phẳng ( Q): 1(x- 0) + 0( y- 1) – 1( z- 0) = 0

Hay ( Q): x- z= 0

+ đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của hai mặt phẳng (P) và (Q). Do đó: với mỗi điểm M(x;y;z) thuộc Δ phải thỏa mãn:

Đặt x= t =>

=> Phương trình tham số của đường thẳng Δ:

+cho t= – 1 ta được điểm H( -1;3; -1) thuộc đường thẳng Δ.

Chọn C

Ví dụ: 7

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng ; mặt phẳng (P) đi qua H(1;1;1)và song song với mặt phẳng ( Q): x-2y+ z- 2= 0. Viết phương trình đường thẳng Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P)?

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

+ Mặt phẳng ( P) song song với mặt phẳng ( Q) nên phương trình mặt phẳng ( P) có dạng: x- 2y + z+ D= 0

Mà điểm H( 1; 1; 1) thuộc (P) nên : 1- 2. 1+ 1+ D= 0 ⇔ D= 0

Vậy phương trình (P): x- 2y + z= 0

+ Đường thẳng d đi qua M(1 ;2; 0) và có vecto chỉ phương

+ Gọi ( R) là mặt phẳng chứa d và vuông góc với mặt phẳng (P).

=> (R) qua M( 1; 2; 0) và có vecto pháp tuyến

=> Phương trình ( R): 2( x- 1) + 3( y- 2) + 4( z- 0) = 0 hay 2x + 3y+ 4z – 8= 0

+ Đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của mặt phẳng (P) và ( R). Do đó; với mỗi điểm N( x;y; z) thuộc đường thẳng Δ thỏa mãn:

Chọn một điểm thuộc Δ bằng cách cho y= 0; thay vào hệ phương trình trên ta được x= -4 và z= 4 => I( – 4; 0; 4) thuộc Δ.

Đường thẳng Δ có vecto chỉ phương

=> Phương trình đường thẳng Δ:

Chọn D.

Ví dụ: 8

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng và mặt phẳng (P): 2x- y- z+ 4= 0. Gọi Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P). Biết phương trình đường thẳng Δ có dạng: . Tính a+ b+ c?

A. 3

B. 2

C.- 4

D. 5

Lời giải:

+ Đường thẳng d đi qua A( -2; 1; 0) có vecto chỉ phương

Mặt phẳng (P) có vecto pháp tuyến .

+ Gọi ( Q) là mặt phẳng chứa d và vuông góc với mặt phẳng (P). Khi đó; mặt phẳng (Q) chứa A( -2; 1; 0) và nhận vecto

=> Phương trình ( Q): 1( x+ 2) + 1( y- 1) + 1( z-0) = 0 hay x+ y+ z+ 2 = 0

+ Đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của hai mặt phẳng ( P) và ( Q). Với mỗi điểm M( x; y; z) thuộc Δ thỏa mãn hệ phương trình:

Chọn một điểm thuộc Δ bằng cách cho y= 0 thay vào hệ ta được x= – 2 và z= 0

=> Điểm B( -2; 0; 0) thuộc Δ và Δ nhận vecto làm vecto chỉ phương

=> Phương trình đường thẳng Δ:

=> a= 0; b= 0 và c= 3 nên a+ b+c= 3

Chọn A.

C. Bài tập vận dụng

Câu 1:

Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của d’ trên (P) biết:

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Lời giải:

+ Đường thẳng d’ có vecto chỉ phương

Mặt phẳng ( P) có vecto pháp tuyến là:

– Mặt phẳng (Q) chứa d’ và vuông góc với (P) có

1 điểm thuộc d’ cũng thuộc (Q) là: ( 0; 0; -1)

Phương trình mặt phẳng (Q) là: 1.(x – 0) + 0.(y – 0) – 1.(z + 1) = 0 hay x – z – 1 = 0

– Hình chiếu cần tìm d = (P) ∩ (Q)

Tọa độ của điểm M (x; y; z) thuộc d thỏa mãn:

Vậy phương trình của d là:

Chọn B.

Câu 2:

Viết phương trình đường thẳng d’ là hình chiếu của d trên (Oxz) biết :

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

Mặt phẳng (Oxz)có phương trình y= 0.

Mỗi điểm M (x; y; z) thuộc d có hình chiếu trên (Oxz) là điểm M’ (x; 0; z) thuộc d’ với d’ là hình chiếu của d trên (Oxz)

Vậy d’ có phương trình tham số là d’:

Chọn A.

Câu 3:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng và mặt thẳng (P): -3x+ y – z – 2= 0 . Gọi d’ là hình chiếu của d lên (P). Phương trình tham số của d’ là

A.

B.

C.

D. Đáp án khác

Lời giải:

+ Gọi mặt phẳng (Q) chứa d và vuông góc với (P).

Đường thẳng d đi qua điểm B( 1;0; 1) và có vectơ chỉ phương .

Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến

=> Mặt phẳng ( Q) qua B( 1; 0; 1) có vectơ pháp tuyến

=> Phuong trình (Q): 1( x- 1) – 1( y- 0) – 4(z- 1) = 0 hay x – y – 4z + 3= 0

+ Đường thẳng d’ cần tìm là giao tuyến của (P) và (Q).

Tìm một điểm thuộc d’, bằng cách cho z= 0

Ta có hệ:

=> M(1/2; 7/2;0) ∈d’

+ Đường thẳng d’ đi qua điểm M và có vectơ chỉ phương

Vậy phương trình tham số của d’ là:

Chọn B.

Câu 4:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho hai điểm A(- 2; 3; 0) và B(0; 3; 1). Cho mặt phẳng ( P): x+ 2y- 2z- 4= 0. Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của đường thẳng AB lên mặt phẳng ( P)?

A.

B.

C.

D. Tất cả sai

Lời giải:

+ Thay tọa độ điểm A và B vào phương trình mặt phẳng ( P) ta được :

– 2+ 2.3- 2.0 – 4= 0 ( thỏa mãn).

Và 0+ 2.3 – 2. 1- 4 = 0 ( thỏa mãn) .

=> Hai điểm A và B cùng thuộc mặt phẳng (P).

Suy ra; mặt phẳng (P) chứa đường thẳng AB.

=> Hình chiếu của đường thẳng AB lên mặt phẳng (P) là chính nó.

+ Đường thẳng AB: đi qua A(- 2; 3; 0) và nhận vecto

=> Phương trình AB:

Chọn C.

Câu 5:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho hai điểm A( -2; – 1; – 3) và B( 0; 1; -2). Mặt phẳng (P): x+ 2y- z + 6= 0. Viết phương trình đường thẳng d là hình chiếu của đường thẳng AB trên mặt phẳng ( P)?

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

+ Gọi mặt phẳng (Q) chứa AB và vuông góc với (P).

Đường thẳng AB đi qua B( 0; 1; – 2) và có vectơ chỉ phương .

Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến

=> Mặt phẳng ( Q) qua B( 0; 1; -2) có vectơ pháp tuyến .

=> Phuong trình (Q): – 4( x- 0) + 3( y- 1) + 2( z+ 2) = 0 Hay – 4x + 3y+ 2z + 1= 0

+ Đường thẳng d cần tìm là giao tuyến của (P) và (Q). Suy ra mỗi điểm M( x; y; z) thuộc d thì thỏa mãn :

Tìm một điểm thuộc d, bằng cách cho y= 1

Ta có hệ :

=> M( 10; 1; 18) ∈d

+ Đường thẳng d’ đi qua điểm (10; 1; 18) và có vectơ chỉ phương

Vậy phương trình tham số của d’ là:

Chọn D.

Câu 6:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho mặt phẳng (P) đi qua ba điểm A( 2; 0;0); B( 0; -3; 0) và C( 0; 0;-2). Đường thẳng . Gọi đường thẳng Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P). Trong các vecto sau vecto nào là vecto chỉ phương của Δ?

A. ( 1; 2; -1)

B. ( 2; – 3; – 2)

C. (1; 3; -1)

D. ( 3; – 1; 0)

Lời giải:

+ Đường thẳng d đi qua I (1; 0; 0) có vecto chỉ phương

+ Phương trình mặt phẳng hay 3x – 2y – 3z – 6= 0

+ Gọi (Q) là mặt phẳng chứa đường thẳng d và vuông góc với mặt phẳng (P)

=> Mặt phẳng (Q) đi qua điểm I(1; 0 ;0) thuộc d và nhận vecto làm vecto pháp tuyến chọn

=> Phương trình mặt phẳng ( Q): 1(x- 1) + 0( y- 0) + 1( z- 0) = 0

Hay ( Q): x+ z- 1= 0

+ đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của hai mặt phẳng (P) và (Q). Do đó; với mõi điểm M(x;y;z) thuộc Δ phải thỏa mãn:

Đặt x= t =>

=> Phương trình tham số của đường thẳng Δ:

Vậy một vec to chỉ phương của Δ là ( 1;3; – 1)

Chọn C

Câu 7:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng ; mặt phẳng (P) gốc tọa độ và song song với mặt phẳng ( Q): x+ y+ z- 3= 0. Viết phương trình đường thẳng Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P)?

A.

B.

C.

D.

Lời giải:

+ Mặt phẳng ( P) song song với mặt phẳng ( Q) nên phương trình mặt phẳng ( P) có dạng: x + y + z+ D= 0

Mà điểm O(0; 0; 0) thuộc (P) nên : 0+ 0+ 0+ D = 0 ⇔ D= 0. Vậy phương trình (P): x+ y + z= 0

+ Đường thẳng d đi qua M(- 3;1; -2) và có vecto chỉ phương

+ Gọi ( R) là mặt phẳng chứa d và vuông góc với mặt phẳng (P).

=> (R) qua M(- 3; 1; -2) và có vecto pháp tuyến

=> Phương trình ( R): 2( x+ 3) – 1( y- 1) – 1( z+ 2) = 0 hay 2x – y- z+ 5= 0

+ Đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của mặt phẳng (P) và ( R). Do đó; với mỗi điểm N( x;y; z) thuộc đường thẳng Δ thỏa mãn:

Chọn một điểm thuộc Δ bằng cách cho y= 0; thay vào hệ phương trình trên ta được thuộc Δ.

Đường thẳng Δ có vecto chỉ phương

=> Phương trình đường thẳng Δ: và đường thẳng Δ không có phương trình chính tắc.

Chọn D.

Câu 8:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz; cho đường thẳng và mặt phẳng (P): 2x – y + z+ 2= 0. Gọi Δ là hình chiếu của d lên mặt phẳng (P). Tìm một vecto chỉ phương của đường thẳng Δ ?

A. (3; 6; 0)

B. ( 1; – 2; 0 )

C. ( 6; 0; 12)

D. (0; 1; 2)

Lời giải:

+ Đường thẳng d đi qua A( 0; – 2; – 3) có vecto chỉ phương

Mặt phẳng (P) có vecto pháp tuyến .

+ Gọi ( Q) là mặt phẳng chứa d và vuông góc với mặt phẳng (P). Khi đó; mặt phẳng (Q) chứa A(0; -2; – 3) và nhận vecto làm vecto pháp tuyến

=> Phương trình ( Q): – 2( x- 0) + 1( y+ 2) + 5( z+ 3) = 0 hay – 2x + y+ 5z + 17 = 0

+ Đường thẳng Δ cần tìm là giao tuyến của hai mặt phẳng ( P) và ( Q). Với mỗi điểm M( x; y; z) thuộc Δ thỏa mãn hệ phương trình:

=> Δ nhận vecto làm vecto chỉ phương

=> đường thẳng Δ cũng nhận vecto ( 3; 6; 0) làm vecto chỉ phương

Chọn A.

Bài giảng: Cách viết phương trình đường thẳng nâng cao – Cô Nguyễn Phương Anh (Giáo viên VietJack)

Xem thêm các chuyên đề Toán lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm, cắt và vuông góc với đường thẳng
• Viết phương trình đường thẳng nằm trong mặt phẳng và cắt hai đường thẳng
• Viết phương trình đường thẳng song song với đường thẳng và cắt 2 đường thẳng
• Viết phương trình đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau
• Vị trí tương đối của hai đường thẳng trong không gian

Săn SALE shopee tháng 5:

• Mỹ phẩm SACE LADY giảm tới 200k
• SRM Simple tặng tẩy trang 50k
• Combo Dầu Gội, Dầu Xả TRESEMME 80k