Chào mừng các em học sinh đến với bài giải chi tiết mục 4 trang 38, 39, 40 SGK Toán 12 tập 2 chương trình Chân trời sáng tạo. Tại toan11.edu.vn, chúng tôi cung cấp lời giải đầy đủ, dễ hiểu, giúp các em nắm vững kiến thức và tự tin giải các bài tập.
Bài giải này được xây dựng bởi đội ngũ giáo viên giàu kinh nghiệm, đảm bảo tính chính xác và phù hợp với chương trình học.
Cho hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có phương trình là \(\left( \alpha \right):x - 2y + 3z + 1 = 0\) và \(\left( \beta \right):2x - 4y + 6z + 1 = 0\). a) Nêu nhận xét về các vectơ pháp tuyến của hai mặt phẳng trên. b) Cho điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\). Hãy cho biết các mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có đi qua \(M\) không. c) Giải thích tại sao \(\left( \alpha \right)\) song song với \(\left( \beta \right)\).
Trả lời câu hỏi Hoạt động 7 trang 38 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Cho hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có phương trình là \(\left( \alpha \right):x - 2y + 3z + 1 = 0\) và \(\left( \beta \right):2x - 4y + 6z + 1 = 0\).
a) Nêu nhận xét về các vectơ pháp tuyến của hai mặt phẳng trên.
b) Cho điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\). Hãy cho biết các mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có đi qua \(M\) không.
c) Giải thích tại sao \(\left( \alpha \right)\) song song với \(\left( \beta \right)\).
Phương pháp giải:
a) Chỉ ra một vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\), rồi nhận xét.
b) Thay toạ độ điểm \(M\) lần lượt vào phương trình các mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) rồi nhận xét.
c) Từ các kết quả ở câu a và b rồi giải thích.
Lời giải chi tiết:
a) Một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) là \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} = \left( {1; - 2;3} \right)\).
Một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) là \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} = \left( {2; - 4;6} \right)\).
Do \(\frac{1}{2} = \frac{{ - 2}}{{ - 4}} = \frac{3}{6}\), nên \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) cùng phương.
b) Thay toạ độ của điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) vào phương trình mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) ta có:
\( - 1 - 2.0 + 3.0 + 1 = 0\)
Như vậy mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) đi qua điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\).
Thay toạ độ của điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) vào phương trình mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) ta có:
\(2\left( { - 1} \right) - 4.0 + 6.0 + 1 = - 1 \ne 0\)
Như vậy mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) không đi qua điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\).
c) Theo câu a, do \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) cùng phương, nên giá của \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) song song hoặc trùng nhau. Mặt khác, do \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) có giá vuông góc với \(\left( \alpha \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) có giá vuông góc với \(\left( \beta \right)\), ta suy ra hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) song song hoặc trùng nhau. Hơn nữa, theo câu b, điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) thuộc \(\left( \alpha \right)\) nhưng không thuộc \(\left( \beta \right)\), suy ra \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) song song với nhau.
Trả lời câu hỏi Thực hành 5 trang 39 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Mặt phẳng \(\left( E \right):2x - y + 8z + 1 = 0\) song song với mặt phẳng nào sau đây?
a) \(\left( F \right):8x - 4y + 32z + 7 = 0\)
b) \(\left( H \right):6x - 3y + 24z + 3 = 0\)
c) \(\left( G \right):10x - 5y + 41z + 1 = 0\)
Phương pháp giải:
Xác định các vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng \(\left( E \right)\), \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\), rồi chỉ ra mặt phẳng song song với mặt phẳng \(\left( E \right)\).
Lời giải chi tiết:
Các mặt phẳng \(\left( E \right)\), \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\) có vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} = \left( {2; - 1;8} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = \left( {8; - 4;32} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = \left( {6; - 3;24} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} = \left( {10; - 5;41} \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = 4\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \), nhưng \(7 \ne 4.1\). Vậy \(\left( E \right)\parallel \left( F \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = 3\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \) và \(3 = 3.1\). Vậy \(\left( E \right) \equiv \left( H \right)\).
Ta có \(\frac{2}{{10}} = \frac{{ - 1}}{{ - 5}} \ne \frac{8}{{41}}\), suy ra \(\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} \) không cùng phương. Vậy \(\left( E \right)\) cắt \(\left( G \right)\).
Trả lời câu hỏi Thực hành 6 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Tìm các cặp mặt phẳng vuông góc trong các mặt phẳng sau:
\(\left( F \right):3x + 2y + 5z + 3 = 0\)
\(\left( H \right):x - 4y + z + 23 = 0\)
\(\left( G \right):x - y + 3z + 24 = 0\)
Phương pháp giải:
Chỉ ra các vectơ pháp tuyến lần lượt của các mặt phẳng, sau đó tính tích vô hướng để chọn ra các cặp vectơ có tích vô hướng bằng 0.
Lời giải chi tiết:
Các mặt phẳng \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\) có vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = \left( {3;2;5} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = \left( {1; - 4;1} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} = \left( {1; - 1;3} \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} .\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = 3.1 + 2.\left( { - 4} \right) + 5.1 = 0\). Vậy \(\left( F \right) \bot \left( H \right)\).
Trả lời câu hỏi Hoạt động 8 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Cho hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) có phương trình là \(\left( \alpha \right):3x + 2y + z + 1 = 0\) và \(\left( \beta \right):5x - 10y + 5z + 9 = 0\).
a) Chỉ ra hai vectơ \(\overrightarrow {{n_1}} \), \(\overrightarrow {{n_2}} \) lần lượt là vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\).
b) Tính tích vô hướng \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} \) và nêu nhận xét về hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\).
Phương pháp giải:
a) Chỉ ra các vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) dựa vào phương trình các mặt phẳng.
b) Sử dụng công thức tích vô hướng, tính tích \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} \) và rút ra kết luận về hai mặt phẳng.
Lời giải chi tiết:
a) Mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) có các vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_1}} = \left( {3;2;1} \right)\) và \(\overrightarrow {{n_2}} = \left( {5; - 10;5} \right)\).
b) Ta có \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} = 3.5 + 2.\left( { - 10} \right) + 1.5 = 0\). Vậy hai vectơ \(\overrightarrow {{n_1}} \) và \(\overrightarrow {{n_2}} \) có giá vuông góc với nhau. Do \(\overrightarrow {{n_1}} \) có giá vuông góc với \(\left( \alpha \right)\), \(\overrightarrow {{n_2}} \) có giá vuông góc với \(\left( \beta \right)\) nên \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) vuông góc với nhau.
Trả lời câu hỏi Vận dụng 5 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Hai học sinh đang chuyền bóng. Bạn nữ ném bóng cho bạn nam. Quả bóng bay trên không, lệch sang phải và rơi xuống tại vị trí cách bạn nam 3 m, cách bạn nữ 5 m. Cho biết quỹ đạo của quả bóng nằm trong mặt phẳng \(\left( P \right)\) vuông góc với mặt đất. Hãy viết phương trình của \(\left( P \right)\) trong không gian \(Oxyz\) được mô tả trong hình vẽ.
Phương pháp giải:
Do \(\left( P \right) \bot \left( {Oxy} \right)\), mà vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của \(\left( {Oxy} \right)\) có giá vuông góc với \(\left( {Oxy} \right)\), nên giá của \(\vec n\) song song hoặc nằm trên \(\left( P \right)\). Như vậy \(\vec n\) là một vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Mặt khác, theo hình vẽ, gọi \(A\) là điểm rơi của quả bóng trên mặt đất. Dễ dàng thấy được \({z_A} = 0\) và \({x_A} = 3\). Trên mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\), sử dụng định lý Pythagore để xác định \({y_A}\) . Mặt phẳng \(\left( P \right)\) đi qua \(O\) và \(A\) nên \(\overrightarrow {OA} \) là một vectơ chỉ phương khác của \(\left( P \right)\). Dễ thấy rằng \(\overrightarrow {OA} \) và \(\vec n\) không cùng phương, từ đó tính tích có hướng của hai vectơ \(\overrightarrow {OA} \) và \(\vec n\) để tìm được một vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\).
Lời giải chi tiết:
Mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\) có một vectơ pháp tuyến là \(\vec n = \left( {0;0;1} \right)\).
Do \(\left( P \right) \bot \left( {Oxy} \right)\), mà vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của \(\left( {Oxy} \right)\) có giá vuông góc với \(\left( {Oxy} \right)\), nên giá của \(\vec n\) song song hoặc nằm trên \(\left( P \right)\). Như vậy \(\vec n\) là một vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Mặt khác, theo hình vẽ, gọi \(A\) là điểm rơi của quả bóng trên mặt đất. Dễ dàng thấy được \({z_A} = 0\) và \({x_A} = 3\). Trên mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\), ta có \(OA = 5\) và \({y_A} > 0\). Như vậy tung độ của \(A\) là \({y_A} = \sqrt {{5^2} - {3^2}} = 4\). Vậy ta có \(A\left( {3;4;0} \right)\)
Theo hình vẽ,\(\left( P \right)\) đi qua điểm \(O\left( {0;0;0} \right)\) và \(A\left( {3;4;0} \right)\), nên \(\overrightarrow {OA} \left( {3;4;0} \right)\) là một vectơ chỉ phương khác của \(\left( P \right)\). Ta dễ thấy rằng \(\vec n = \left( {0;0;1} \right)\) và \(\overrightarrow {OA} \left( {3;4;0} \right)\) là hai vectơ không cùng phương, do đó \(\vec n\) và \(\overrightarrow {OA} \) là một cặp vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Như vậy một vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\) là:
\(\overrightarrow {{n_{\left( P \right)}}} = \left[ {\vec n,\overrightarrow {OA} } \right] = \left( {0.0 - 1.4;1.3 - 0.0;0.4 - 0.3} \right) = \left( { - 4;3;0} \right)\).
Vậy phương trình mặt phẳng \(\left( P \right)\) đi qua \(O\left( {0;0;0} \right)\) và có một vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_{\left( P \right)}}} = \left( { - 4;3;0} \right)\) là \( - 4\left( {x - 0} \right) + 3\left( {y - 0} \right) + 0\left( {z - 0} \right) = 0 \Leftrightarrow - 4x + 3y = 0\)
Trả lời câu hỏi Vận dụng 4 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Trên bản thiết kế đồ hoạ 3D của một cánh đồng điện mặt trời trong không gian \(Oxyz\), một tấm pin nằm trên mặt phẳng \(\left( P \right):6x + 5y + z + 2 = 0\); một tấm pin khác nằm trên mặt phẳng \(\left( Q \right)\) đi qua điểm \(M\left( {1;1;1} \right)\) và song song với \(\left( P \right)\). Viết phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\).
Phương pháp giải:
Dễ dàng thấy được
\(M\left( {1;1;1} \right)\) không nằm trên \(\left( P \right)\). Do \(\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\), nên \(\left( Q \right)\) nhận vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\) làm vectơ pháp tuyến của mình. Từ đó viết phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\).
Lời giải chi tiết:
Dễ dàng thấy được \(M\left( {1;1;1} \right)\) không nằm trên \(\left( P \right)\).
Do \(\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\), nên một vectơ pháp tuyến của \(\left( Q \right)\) là \(\vec n = \left( {6;5;1} \right)\).
Phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\) đi qua \(M\left( {1;1;1} \right)\) và có một vectơ pháp tuyến \(\vec n = \left( {6;5;1} \right)\) là \(6\left( {x - 1} \right) + 5\left( {y - 1} \right) + 1\left( {z - 1} \right) = 0 \Leftrightarrow 6x + 5y + z - 12 = 0\)
Trả lời câu hỏi Hoạt động 7 trang 38 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Cho hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có phương trình là \(\left( \alpha \right):x - 2y + 3z + 1 = 0\) và \(\left( \beta \right):2x - 4y + 6z + 1 = 0\).
a) Nêu nhận xét về các vectơ pháp tuyến của hai mặt phẳng trên.
b) Cho điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\). Hãy cho biết các mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\), \(\left( \beta \right)\) có đi qua \(M\) không.
c) Giải thích tại sao \(\left( \alpha \right)\) song song với \(\left( \beta \right)\).
Phương pháp giải:
a) Chỉ ra một vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\), rồi nhận xét.
b) Thay toạ độ điểm \(M\) lần lượt vào phương trình các mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) rồi nhận xét.
c) Từ các kết quả ở câu a và b rồi giải thích.
Lời giải chi tiết:
a) Một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) là \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} = \left( {1; - 2;3} \right)\).
Một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) là \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} = \left( {2; - 4;6} \right)\).
Do \(\frac{1}{2} = \frac{{ - 2}}{{ - 4}} = \frac{3}{6}\), nên \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) cùng phương.
b) Thay toạ độ của điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) vào phương trình mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) ta có:
\( - 1 - 2.0 + 3.0 + 1 = 0\)
Như vậy mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) đi qua điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\).
Thay toạ độ của điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) vào phương trình mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) ta có:
\(2\left( { - 1} \right) - 4.0 + 6.0 + 1 = - 1 \ne 0\)
Như vậy mặt phẳng \(\left( \beta \right)\) không đi qua điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\).
c) Theo câu a, do \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) cùng phương, nên giá của \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) song song hoặc trùng nhau. Mặt khác, do \(\overrightarrow {{n_{\left( \alpha \right)}}} \) có giá vuông góc với \(\left( \alpha \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( \beta \right)}}} \) có giá vuông góc với \(\left( \beta \right)\), ta suy ra hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) song song hoặc trùng nhau. Hơn nữa, theo câu b, điểm \(M\left( { - 1;0;0} \right)\) thuộc \(\left( \alpha \right)\) nhưng không thuộc \(\left( \beta \right)\), suy ra \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) song song với nhau.
Trả lời câu hỏi Thực hành 5 trang 39 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Mặt phẳng \(\left( E \right):2x - y + 8z + 1 = 0\) song song với mặt phẳng nào sau đây?
a) \(\left( F \right):8x - 4y + 32z + 7 = 0\)
b) \(\left( H \right):6x - 3y + 24z + 3 = 0\)
c) \(\left( G \right):10x - 5y + 41z + 1 = 0\)
Phương pháp giải:
Xác định các vectơ pháp tuyến của các mặt phẳng \(\left( E \right)\), \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\), rồi chỉ ra mặt phẳng song song với mặt phẳng \(\left( E \right)\).
Lời giải chi tiết:
Các mặt phẳng \(\left( E \right)\), \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\) có vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} = \left( {2; - 1;8} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = \left( {8; - 4;32} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = \left( {6; - 3;24} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} = \left( {10; - 5;41} \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = 4\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \), nhưng \(7 \ne 4.1\). Vậy \(\left( E \right)\parallel \left( F \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = 3\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \) và \(3 = 3.1\). Vậy \(\left( E \right) \equiv \left( H \right)\).
Ta có \(\frac{2}{{10}} = \frac{{ - 1}}{{ - 5}} \ne \frac{8}{{41}}\), suy ra \(\overrightarrow {{n_{\left( E \right)}}} \) và \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} \) không cùng phương. Vậy \(\left( E \right)\) cắt \(\left( G \right)\).
Trả lời câu hỏi Vận dụng 4 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Trên bản thiết kế đồ hoạ 3D của một cánh đồng điện mặt trời trong không gian \(Oxyz\), một tấm pin nằm trên mặt phẳng \(\left( P \right):6x + 5y + z + 2 = 0\); một tấm pin khác nằm trên mặt phẳng \(\left( Q \right)\) đi qua điểm \(M\left( {1;1;1} \right)\) và song song với \(\left( P \right)\). Viết phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\).
Phương pháp giải:
Dễ dàng thấy được
\(M\left( {1;1;1} \right)\) không nằm trên \(\left( P \right)\). Do \(\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\), nên \(\left( Q \right)\) nhận vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\) làm vectơ pháp tuyến của mình. Từ đó viết phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\).
Lời giải chi tiết:
Dễ dàng thấy được \(M\left( {1;1;1} \right)\) không nằm trên \(\left( P \right)\).
Do \(\left( P \right)\parallel \left( Q \right)\), nên một vectơ pháp tuyến của \(\left( Q \right)\) là \(\vec n = \left( {6;5;1} \right)\).
Phương trình mặt phẳng \(\left( Q \right)\) đi qua \(M\left( {1;1;1} \right)\) và có một vectơ pháp tuyến \(\vec n = \left( {6;5;1} \right)\) là \(6\left( {x - 1} \right) + 5\left( {y - 1} \right) + 1\left( {z - 1} \right) = 0 \Leftrightarrow 6x + 5y + z - 12 = 0\)
Trả lời câu hỏi Hoạt động 8 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Cho hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) có phương trình là \(\left( \alpha \right):3x + 2y + z + 1 = 0\) và \(\left( \beta \right):5x - 10y + 5z + 9 = 0\).
a) Chỉ ra hai vectơ \(\overrightarrow {{n_1}} \), \(\overrightarrow {{n_2}} \) lần lượt là vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\).
b) Tính tích vô hướng \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} \) và nêu nhận xét về hai mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\).
Phương pháp giải:
a) Chỉ ra các vectơ pháp tuyến của \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) dựa vào phương trình các mặt phẳng.
b) Sử dụng công thức tích vô hướng, tính tích \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} \) và rút ra kết luận về hai mặt phẳng.
Lời giải chi tiết:
a) Mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) có các vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_1}} = \left( {3;2;1} \right)\) và \(\overrightarrow {{n_2}} = \left( {5; - 10;5} \right)\).
b) Ta có \(\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow {{n_2}} = 3.5 + 2.\left( { - 10} \right) + 1.5 = 0\). Vậy hai vectơ \(\overrightarrow {{n_1}} \) và \(\overrightarrow {{n_2}} \) có giá vuông góc với nhau. Do \(\overrightarrow {{n_1}} \) có giá vuông góc với \(\left( \alpha \right)\), \(\overrightarrow {{n_2}} \) có giá vuông góc với \(\left( \beta \right)\) nên \(\left( \alpha \right)\) và \(\left( \beta \right)\) vuông góc với nhau.
Trả lời câu hỏi Thực hành 6 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Tìm các cặp mặt phẳng vuông góc trong các mặt phẳng sau:
\(\left( F \right):3x + 2y + 5z + 3 = 0\)
\(\left( H \right):x - 4y + z + 23 = 0\)
\(\left( G \right):x - y + 3z + 24 = 0\)
Phương pháp giải:
Chỉ ra các vectơ pháp tuyến lần lượt của các mặt phẳng, sau đó tính tích vô hướng để chọn ra các cặp vectơ có tích vô hướng bằng 0.
Lời giải chi tiết:
Các mặt phẳng \(\left( F \right)\), \(\left( H \right)\), \(\left( G \right)\) có vectơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} = \left( {3;2;5} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = \left( {1; - 4;1} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( G \right)}}} = \left( {1; - 1;3} \right)\).
Ta có \(\overrightarrow {{n_{\left( F \right)}}} .\overrightarrow {{n_{\left( H \right)}}} = 3.1 + 2.\left( { - 4} \right) + 5.1 = 0\). Vậy \(\left( F \right) \bot \left( H \right)\).
Trả lời câu hỏi Vận dụng 5 trang 40 SGK Toán 12 Chân trời sáng tạo
Hai học sinh đang chuyền bóng. Bạn nữ ném bóng cho bạn nam. Quả bóng bay trên không, lệch sang phải và rơi xuống tại vị trí cách bạn nam 3 m, cách bạn nữ 5 m. Cho biết quỹ đạo của quả bóng nằm trong mặt phẳng \(\left( P \right)\) vuông góc với mặt đất. Hãy viết phương trình của \(\left( P \right)\) trong không gian \(Oxyz\) được mô tả trong hình vẽ.
Phương pháp giải:
Do \(\left( P \right) \bot \left( {Oxy} \right)\), mà vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của \(\left( {Oxy} \right)\) có giá vuông góc với \(\left( {Oxy} \right)\), nên giá của \(\vec n\) song song hoặc nằm trên \(\left( P \right)\). Như vậy \(\vec n\) là một vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Mặt khác, theo hình vẽ, gọi \(A\) là điểm rơi của quả bóng trên mặt đất. Dễ dàng thấy được \({z_A} = 0\) và \({x_A} = 3\). Trên mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\), sử dụng định lý Pythagore để xác định \({y_A}\) . Mặt phẳng \(\left( P \right)\) đi qua \(O\) và \(A\) nên \(\overrightarrow {OA} \) là một vectơ chỉ phương khác của \(\left( P \right)\). Dễ thấy rằng \(\overrightarrow {OA} \) và \(\vec n\) không cùng phương, từ đó tính tích có hướng của hai vectơ \(\overrightarrow {OA} \) và \(\vec n\) để tìm được một vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\).
Lời giải chi tiết:
Mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\) có một vectơ pháp tuyến là \(\vec n = \left( {0;0;1} \right)\).
Do \(\left( P \right) \bot \left( {Oxy} \right)\), mà vectơ pháp tuyến \(\vec n\) của \(\left( {Oxy} \right)\) có giá vuông góc với \(\left( {Oxy} \right)\), nên giá của \(\vec n\) song song hoặc nằm trên \(\left( P \right)\). Như vậy \(\vec n\) là một vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Mặt khác, theo hình vẽ, gọi \(A\) là điểm rơi của quả bóng trên mặt đất. Dễ dàng thấy được \({z_A} = 0\) và \({x_A} = 3\). Trên mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\), ta có \(OA = 5\) và \({y_A} > 0\). Như vậy tung độ của \(A\) là \({y_A} = \sqrt {{5^2} - {3^2}} = 4\). Vậy ta có \(A\left( {3;4;0} \right)\)
Theo hình vẽ,\(\left( P \right)\) đi qua điểm \(O\left( {0;0;0} \right)\) và \(A\left( {3;4;0} \right)\), nên \(\overrightarrow {OA} \left( {3;4;0} \right)\) là một vectơ chỉ phương khác của \(\left( P \right)\). Ta dễ thấy rằng \(\vec n = \left( {0;0;1} \right)\) và \(\overrightarrow {OA} \left( {3;4;0} \right)\) là hai vectơ không cùng phương, do đó \(\vec n\) và \(\overrightarrow {OA} \) là một cặp vectơ chỉ phương của \(\left( P \right)\).
Như vậy một vectơ pháp tuyến của \(\left( P \right)\) là:
\(\overrightarrow {{n_{\left( P \right)}}} = \left[ {\vec n,\overrightarrow {OA} } \right] = \left( {0.0 - 1.4;1.3 - 0.0;0.4 - 0.3} \right) = \left( { - 4;3;0} \right)\).
Vậy phương trình mặt phẳng \(\left( P \right)\) đi qua \(O\left( {0;0;0} \right)\) và có một vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_{\left( P \right)}}} = \left( { - 4;3;0} \right)\) là \( - 4\left( {x - 0} \right) + 3\left( {y - 0} \right) + 0\left( {z - 0} \right) = 0 \Leftrightarrow - 4x + 3y = 0\)
Mục 4 của SGK Toán 12 tập 2 chương trình Chân trời sáng tạo tập trung vào các kiến thức về đường thẳng và mặt phẳng trong không gian. Nội dung chính bao gồm việc xác định vị trí tương đối giữa đường thẳng và mặt phẳng, góc giữa đường thẳng và mặt phẳng, và khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng. Việc nắm vững các khái niệm và phương pháp giải bài tập trong mục này là vô cùng quan trọng để các em có thể giải quyết các bài toán hình học không gian một cách hiệu quả.
Bài tập trong mục 4 được chia thành nhiều dạng khác nhau, đòi hỏi học sinh phải vận dụng linh hoạt các kiến thức đã học. Dưới đây là phân tích chi tiết từng bài tập:
Bài tập này yêu cầu học sinh xác định xem một đường thẳng có nằm trong, song song, hoặc cắt một mặt phẳng hay không. Để giải bài tập này, các em cần nắm vững các điều kiện để một đường thẳng nằm trong, song song, hoặc cắt một mặt phẳng. Ví dụ, một đường thẳng nằm trong mặt phẳng nếu mọi điểm của đường thẳng đều thuộc mặt phẳng đó. Một đường thẳng song song với mặt phẳng nếu nó không có điểm chung với mặt phẳng đó.
Để tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng, các em cần tìm hình chiếu của đường thẳng lên mặt phẳng đó. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng chính là góc giữa đường thẳng và hình chiếu của nó. Công thức tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng là: sin(θ) = d(A, (P)) / |AA'|, trong đó θ là góc giữa đường thẳng AA' và mặt phẳng (P), d(A, (P)) là khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (P), và |AA'| là độ dài của đường thẳng AA'.
Để tính khoảng cách từ một điểm đến mặt phẳng, các em có thể sử dụng công thức: d(A, (P)) = |ax0 + by0 + cz0 + d| / √(a² + b² + c²), trong đó A(x0, y0, z0) là điểm cần tính khoảng cách, và (P): ax + by + cz + d = 0 là phương trình của mặt phẳng.
Bài tập: Cho đường thẳng d: x = 1 + t, y = 2 - t, z = 3 + 2t và mặt phẳng (P): 2x - y + z - 5 = 0. Xác định vị trí tương đối giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P).
Giải: Thay phương trình tham số của đường thẳng d vào phương trình mặt phẳng (P), ta được: 2(1 + t) - (2 - t) + (3 + 2t) - 5 = 0. Rút gọn phương trình, ta được: 3t + 0 = 0, suy ra t = 0. Vì phương trình có nghiệm duy nhất, đường thẳng d cắt mặt phẳng (P).
Để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải bài tập, các em có thể tham khảo thêm các bài tập tương tự trong SGK và các tài liệu tham khảo khác. Ngoài ra, các em cũng có thể tìm kiếm các bài giảng online hoặc tham gia các khóa học luyện thi để được hướng dẫn chi tiết hơn.
Hy vọng với bài giải chi tiết và những hướng dẫn trên, các em sẽ tự tin hơn khi giải các bài tập về đường thẳng và mặt phẳng trong không gian. Chúc các em học tập tốt!
Stay updated with the latest technology news, learn new skills with our how-to guides, and discover your next favorite film or album. Explore now!
Khám phá 'Sự Cứu Rỗi Của Thánh Nữ' của Higashino Keigo - một vụ án mạng phức tạp, xoay quanh những bí mật đen tối và góc khuất tâm lý. Đọc ngay để hiểu rõ hơn về sự thật rùng rợn!
Tìm hiểu về Fractal, một khái niệm hình học độc đáo. Bài viết này sẽ hé lộ những điều thú vị về Fractal mà bạn chưa từng biết! Khám phá ngay!
Giải mã paradox - hiện tượng tưởng chừng vô nghĩa nhưng chứa đựng triết lý sâu sắc. Khám phá các loại paradox phổ biến và ứng dụng bất ngờ của chúng! Click để tìm hiểu!
Đắm chìm vào thế giới trinh thám đầy u ám của 'Tên của trò chơi là bắt cóc'. Phân tích sâu về tâm lý nhân vật, ranh giới thiện ác mong manh và những bí mật bị che giấu. Liệu bạn có dám đối mặt với sự thật khi ai cũng là kẻ ác? Khám phá ngay!
Khám phá phương pháp độc đáo giúp con tự tin giải quyết bài tập Toán nâng cao lớp 1. Xem ngay lời giải chi tiết, dễ hiểu và các mẹo học tập hiệu quả! Đừng bỏ lỡ!
