CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 112
Sưu tm và bin son
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH MT PHNG
I. VEC-TƠ PHÁP TUYẾN VÀ CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA MẶT PHẲNG.
1. Định nghĩa.
Cho mặt phẳng
( )
α
.
Nếu vec-
n
khác
0
và có giá vuông góc với
( )
α
thì
n
được gọi vec-tơ pháp tuyến của
( )
α
.
Nếu hai vec-
a
b
không cùng phương, có giá song song hoặc nằm trong
( )
α
thì
a
,
b
được gọi là cặp vec-tơ chỉ phương của
( )
α
.
2. Chú ý.
Một mặt phẳng hoàn toàn được xác định khi biết một điểm một vec-pháp tuyến hoặc một
điểm và một cặp vec-tơ chỉ phương của mặt phẳng đó.
Nếu
n
một vec-pháp tuyến của mặt phẳng
( )
α
thì
kn
cũng là một vec-pháp
tuyến của mặt phẳng
(
)
α
.
II. XÁC ĐNH VEC-PHÁP TUYN CA MT PHNG KHI BIT MT CP VEC-CH
PHƯƠNG
1. Định lý.
Trong không gian
Oxyz
, nếu mt phẳng
( )
α
nhận hai vec-
( )
123
;;a aaa=
,
(
)
123
;;
b bbb
=
làm
cặp vec-ch phương thì
( )
α
nhận vec-
( )
23 32 31 13 12 21
;;n ab ab ab ab ab ab=−−
làm vec-
pháp tuyến.
2. Chú ý.
a) Vec-
( )
23 32 31 13 12 21
;;n ab ab ab ab ab ab=−−
được gi tích hướng ca hai vec-
( )
123
;;a aaa=
,
( )
123
;;b bbb=
. Tích có hướng của hai vec-
a
b
, kí hiệu
,
ab


b) Biểu thức
12 21
ab ab
thường được kí hiệu
12
12
aa
bb
. Tương tự,
3
2
23 32
23
a
a
ab ab
bb
=
3
1
31 13
31
a
a
ab ab
bb
=
. Như vậy:
33
2 1 12
23 31 12
, ;;
aa
a a aa
ab
bb bb bb


=



.
c) Hai vec-
a
b
cùng phương
,0ab

⇔=

.
CHƯƠNG
V
PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ
TRONG KHÔNG GIAN
LÝ THUY
T.
I
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 113
Sưu tm và biên son
III. PHƯƠNG TRÌNH TNG QUÁT CA MT PHNG
1. Định nghĩa.
Trong không gian
Oxyz
, phương trình có dạng
0Ax By Cz D
+ + +=
, trong đó
A
,
B
,
C
không
đồng thời bằng
0
, được gọi là phương trình tổng quát của mặt phẳng.
2. Nhận xét.
Cho mặt phẳng
( )
α
có phương trình tổng quát là
0Ax By Cz D+ + +=
. Khi đó,
Mặt phẳng
(
)
α
có một vec-tơ pháp tuyến là
( )
;;n ABC=
.
( ) ( )
0 00 0 0 0
;; 0N x y z Ax By Cz D
α
∈⇔ +++=
.
Mỗi phương trình
0Ax By Cz D+ + +=
(trong đó
A
,
B
,
C
không đồng thời bằng 0) đều
phương trình của một mặt phẳng xác định.
3. Một s dạng toán viết phương trình mt phẳng cơ bản
a) Lp phương trình tng quát ca mt phng đi qua mt đim có một vec-pháp tuyến
Trong không gian
Oxyz
, phương trình mặt phẳng đi qua điểm
( )
0 0 00
;;M xyz
và có vec-tơ pháp
tuyến
( )
;;n ABC=
( ) ( ) ( )
0 00
0Ax x By y Cz z−+ + =
hay
0Ax By Cz D+ + +=
với
000
D Ax By Cz=−−
.
b) Lp phương trình tng quát của mặt phng đi qua mt điểm một cp vec-ch
phương
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua điểm
(
)
0 0 00
;;M xyz
cặp vec-
ch phương
a
,
b
, ta thực hiện như sau
Tìm một vec-tơ pháp tuyến
,n ab

=


.
Viết phương trình mặt phẳng
( )
α
đi qua điểm
( )
0 0 00
;;M xyz
và có vec-tơ pháp tuyến
n
.
c) Lp phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua ba điểm
A
,
B
,
C
không thẳng hàng,
ta thực hiện như sau
Tìm cặp vec-tơ ch phương, chẳng hạn
AB

,
AC

.
Tìm một vec-tơ pháp tuyến
,n AB AC

=

 
.
Viết phương trình mặt phẳng
(
)
α
đi qua
A
và có vec-tơ pháp tuyến
n
.
d) Lp phương trình tổng quát của mặt phẳng theo đoạn chắn
Phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua ba điểm
( )
;0;0Aa
,
( )
0; ; 0Bb
,
( )
0; 0;Cc
1
xyz
abc
++=
.
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 114
Sưu tm và bin son
4. Điều kin đ hai mặt phẳng song song, vuông góc
a) Điu kin đ hai mặt phẳng song song
Trong không gian
Oxyz
, cho hai mặt phẳng
( )
11 1 1 1
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
( )
22 2 2 2
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
vec- pháp tuyến lần lưt
( )
1 111
;;n ABC=
,
(
)
2 222
;;
n ABC=
. Khi đó:
( ) ( ) ( )
12
12
12
n kn
k
D kD
αα
=
⇔∈


.
Chú ý.
-
( ) ( ) ( )
12
12
12
n kn
k
D kD
αα
=
≡⇔
=

.
-
( )
1
α
cắt
( )
21
n
α
2
n
không cùng phương.
b) Điu kin đ hai mặt phẳng vuông góc
Trong không gian
Oxyz
, cho hai mặt phẳng
( )
11 1 1 1
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
( )
22 2 2 2
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
vec- pháp tuyến lần lưt
( )
1 111
;;n ABC=
,
(
)
2 222
;;
n ABC=
. Khi đó
( ) ( )
1 2 1 2 12 12 12
00n n AA BB CC
αα
⇔⋅= + + =

.
5. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phng
Trong không gian
Oxyz
, mặt phẳng
( )
α
phương trình
0
Ax By Cz D+ + +=
đim
( )
0 0 00
;;M xyz
. Khoảng cách từ điểm
0
M
đến mặt phẳng
( )
α
được tính theo công thức
( )
( )
000
0
222
d,
Ax By Cz D
M
ABC
α
+++
=
++
.
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 115
Sưu tm và biên son
Câu 1: Khi gắn hệ trc to độ
Oxyz
(đơn vị trên mi trc to độ là decimét) vào một ngôi nhà 1 tầng,
người ta thấy rằng mt trên và mặt dưới của mái nhà thuộc các mặt phẳng vuông góc với trc
Oz
. Biết rằng các vị trí
( ) ( )
3; 4;33 , 9;8;35AD
lần t thuc mặt dưới, mặt trên của mái nhà.
Độ dày của mái nhà được tính bằng khoảng cách giữa mt trên và mti ca mái nhà đó. Hãy
cho biết độ dày của mái nhà đó là bao nhiêu decimét?
Câu 2: Trong tiết th dục hc v kĩ thuật chuyền bóng hơi, Nam và An đang tập chuyền bóng cho nhau,
Nam ném bóng cho An đỡ, quả bóng bay
lên cao nhưng lại lệch sang phải ca Nam
rơi xuống v trí cách An
0,5m
cách
Nam
4,5m
. Biết rằng quỹ đạo của qu
bóng nằm trong mặt phẳng
( )
:0ax by cx d
α
+ + +=
và vuông góc với
mt đất. Khi đó giá trị của
abcd+++
bằng (kết qu làm tròn đến hàng phần
trăm).
Câu 3: Một phần sân trường được định vị bởi các điểm
,,,ABC D
, như hình vẽ.
Bước đầu chúng được lấy thăng bằng” để cùng
độ cao, biết
ABCD
hình thang vuông
A
B
với độ dài
25mAB =
,
15mAD =
,
18mBC =
. Do
yêu cầu thuật, khi lát phẳng phần sân trường phải
thoát nước về góc sân ở
C
n người ta lấy độ cao ở
các điểm
B
,
C
,
D
xuống thấp hơn so với độ cao
A
10cm
,
cma
,
6cm
tương ứng sao cho bốn điểm
, ', ', 'AB C D
đồng phẳng. Giá trị của
a
Câu 4: Hình bên dưới minh họa hình ảnh hai mái nhà của một nhà kho trong không gian với h tọa đ
Oxyz
(đơn vị trên mi trc ta đ mét). Các bc ờng của nhà kho đều được xây vuông góc
với mặt đất. Biết rằng tọa độ của điểm
(;;)Pabc
. Khi đó giá trị
++abc
bằng bao nhiêu?
H THNG BÀI TP TOÁN THC T.
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 116
Sưu tm và bin son
Câu 5: Trên thiết kế đồ ha 3D ca một cánh đồng điện mặt trời trong không gian
Oxyz
, một tm pin
nằm trên mặt phẳng
( )
: 2 3 20+ + +=Px y z
; mt tấm pin khác nằm trên mặt phẳng
()Q
đi qua
điểm
( )
1; 2; 3M
song song với mặt phẳng
()P
. Biết rằng phương trình mặt phẳng
()Q
dạng
20+ + +=ax y bz c
. Khi đó giá trị
++abc
bằng bao nhiêu?
Câu 6: Trong một trò chơi mô phỏng bắn súng, một người chơi đt đim ngm tại điểm O là giao điểm
của
AC
BD
trong căn phòng hình hộp chữ nhật
.ABCD A B C D
′′
kích thước
( ) ( ) ( )
50 , 35 , 10AB m AD m AA m
= = =
. Người chơi nhiệm v từ điểm ngm đã đt bắn trúng
mt mc tiêu di động trên mặt phẳng
( )
CB D
′′
Tính khoảng cách ngắn nht t đim ngm đó đến
mục tiêu (làm tròn đến chữ số thập phân thứ 2).
Câu 7: Khi gắn hệ tọa đ
Oxyz
(đơn vị trên mi trục tính theo kilomet) vào một trận địa pháo phòng
không, mặt phẳng
( )
Oxy
trùng với mt đất. Trong tập luyện, một vùng mặt phẳng trong tầm
hot đng của pháo được giữ bởi 3 điểm pháo
( ) ( )
3;0;0 ; 0;1,5;0 ; (0;0; 1, 5)AB C
. Mt mc
tiêu bay từ
( )
5;2;4M
ti
( )
1; 0; 2N
. Khoảng cách từ điểm pháo A tới v trí va chm ca mc
tiêu khi tới mặt phẳng là bao nhiêu?
Câu 8: Hai đa tr đang chơi với một quả bóng. gái ném quả bóng cho trai. Quả bóng di chuyển
trong không khí, uốn cong
3m
về bên phải và rơi cách bé gái
5m
(xem hình sau).
Biết mt phẳng chứa qu đạo ca qu bóng vuông góc với mt đt phương trình tổng quát của
nó có dạng
0ax by c+ +=
. Tính
abc++
?
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 117
Sưu tm và biên son
Câu 9: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục
Oxyz
(đơn vị trên mỗi trục tọa độ mét). Ba
bức tường
( ) ( ) ( )
,,PQR
(như hình vẽ) của tòa nhà lần lượt phương trình:
( )
: 2 2 10Px y z+ +=
,
( )
:2 2 3 0Q xy z++ −=
,
( )
: 2 4 4 22 0Rxyz+−−=
.
Tính độ rộng bức tường
( )
Q
của tòa nhà là
Câu 10: Một nhà hàng được xây dựng theo mô hình là hình chóp cụt
.OAGD BCFE
có hai đáy song song
với nhau. Mặt sân
OAGD
hình chữ nhật được gắn hệ trục
Oxyz
như hình vẽ dưới (đơn vị
trên mỗi trục tọa độ là mét). Mặt sân
OAGD
có chiều dài
100OA m=
, chiều rộng
60OD m=
tọa độ điểm
( )
10;10;8B
.
Khoảng cách từ điểm
G
đến mặt phẳng
( )
OBED
Câu 11: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trc
Oxyz
như hình vẽ dưới (đơn vị trên mi trc
tọa đ là mét). Mi ct bê tông có dạng hình lăng trụ tứ giác đều và có tâm của mt đáy trên ln
lợt là
( ) ( ) ( )
5
3; 2;3 , 6;3;3 , 9; 4; 2 , 6;0;
2
ABC D



.
Tính khoảng cách từ điểm
D
đến mặt phẳng
( )
ABC
.
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 1
Sưu tm và biên son
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH MT PHNG
I. VEC-TƠ PHÁP TUYẾN VÀ CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA MẶT PHẲNG.
1. Định nghĩa.
Cho mặt phẳng
( )
α
.
Nếu vec-
n
khác
0
và có giá vuông góc với
( )
α
thì
n
được gọi vec-tơ pháp tuyến của
( )
α
.
Nếu hai vec-
a
b
không cùng phương, có giá song song hoặc nằm trong
( )
α
thì
a
,
b
được gọi là cặp vec-tơ chỉ phương của
( )
α
.
2. Chú ý.
Một mặt phẳng hoàn toàn được c định khi biết một điểm một vec-pháp tuyến hoặc một
điểm và một cặp vec-tơ chỉ phương của mặt phẳng đó.
Nếu
n
một vec-pháp tuyến của mặt phẳng
( )
α
thì
kn
cũng là một vec-pháp
tuyến của mặt phẳng
(
)
α
.
II. XÁC ĐNH VEC-PHÁP TUYN CA MT PHNG KHI BIT MT CP VEC-CH
PHƯƠNG
1. Định lý.
Trong không gian
Oxyz
, nếu mt phẳng
( )
α
nhận hai vec-
( )
123
;;a aaa=
,
(
)
123
;;
b bbb
=
làm
cặp vec-ch phương thì
( )
α
nhận vec-
( )
23 32 31 13 12 21
;;n ab ab ab ab ab ab=−−
làm vec-
pháp tuyến.
2. Chú ý.
a) Vec-
( )
23 32 31 13 12 21
;;n ab ab ab ab ab ab=−−
được gi tích hướng ca hai vec-
( )
123
;;a aaa=
,
( )
123
;;b bbb=
. Tích có hướng của hai vec-
a
b
, kí hiệu
,
ab


b) Biểu thức
12 21
ab ab
thường được kí hiệu
12
12
aa
bb
. Tương tự,
3
2
23 32
23
a
a
ab ab
bb
=
3
1
31 13
31
a
a
ab ab
bb
=
. Như vậy:
33
2 1 12
23 31 12
, ;;
aa
a a aa
ab
bb bb bb


=



.
c) Hai vec-
a
b
cùng phương
,0ab

⇔=

.
CHƯƠNG
V
PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ
TRONG KHÔNG GIAN
LÝ THUY
T.
I
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Giáo viên: Hunh Văn Ánh 42 Nguyn Cư Trinh Thun Hòa TP HuếĐT: 0984164935 Page 2
Chuyên luyn thi: Tuyn sinh vào lp 10 Tốt Nghip THPT BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tm và bin son
III. PHƯƠNG TRÌNH TNG QUÁT CA MT PHNG
1. Định nghĩa.
Trong không gian
Oxyz
, phương trình có dạng
0Ax By Cz D
+ + +=
, trong đó
A
,
B
,
C
không
đồng thời bằng
0
, được gọi là phương trình tổng quát của mặt phẳng.
2. Nhận xét.
Cho mặt phẳng
( )
α
có phương trình tổng quát là
0Ax By Cz D+ + +=
. Khi đó,
Mặt phẳng
(
)
α
có một vec-tơ pháp tuyến là
( )
;;n ABC=
.
( ) ( )
0 00 0 0 0
;; 0N x y z Ax By Cz D
α
∈⇔ +++=
.
Mỗi phương trình
0Ax By Cz D+ + +=
(trong đó
A
,
B
,
C
không đồng thời bằng 0) đều
phương trình của một mặt phẳng xác định.
3. Một s dạng toán viết phương trình mt phẳng cơ bản
a) Lp phương trình tng quát ca mt phng đi qua mt đim có một vec-pháp tuyến
Trong không gian
Oxyz
, phương trình mặt phẳng đi qua điểm
( )
0 0 00
;;M xyz
và có vec-tơ pháp
tuyến
( )
;;n ABC=
( ) ( ) ( )
0 00
0Ax x By y Cz z−+ + =
hay
0Ax By Cz D+ + +=
với
000
D Ax By Cz=−−
.
b) Lp phương trình tng quát của mặt phng đi qua mt điểm một cp vec-ch
phương
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua điểm
(
)
0 0 00
;;M xyz
cặp vec-
ch phương
a
,
b
, ta thực hiện như sau
Tìm một vec-tơ pháp tuyến
,n ab

=


.
Viết phương trình mặt phẳng
( )
α
đi qua điểm
( )
0 0 00
;;M xyz
và có vec-tơ pháp tuyến
n
.
c) Lp phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua ba điểm
A
,
B
,
C
không thẳng hàng,
ta thực hiện như sau
Tìm cặp vec-tơ ch phương, chẳng hạn
AB

,
AC

.
Tìm một vec-tơ pháp tuyến
,n AB AC

=

 
.
Viết phương trình mặt phẳng
(
)
α
đi qua
A
và có vec-tơ pháp tuyến
n
.
d) Lp phương trình tổng quát của mặt phẳng theo đoạn chắn
Phương trình tổng quát của mặt phẳng
( )
α
đi qua ba điểm
( )
;0;0Aa
,
( )
0; ; 0Bb
,
( )
0; 0;Cc
1
xyz
abc
++=
.
4. Điều kin đ hai mặt phẳng song song, vuông góc
a) Điu kin đ hai mặt phẳng song song
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 3
Sưu tm và biên son
Trong không gian
Oxyz
, cho hai mặt phẳng
( )
11 1 1 1
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
( )
22 2 2 2
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
vec- pháp tuyến lần lưt
( )
1 111
;;n ABC=
,
( )
2 222
;;n ABC=
. Khi đó:
( ) ( ) ( )
12
12
12
n kn
k
D kD
αα
=
⇔∈


.
Chú ý.
-
( ) ( ) ( )
12
12
12
n kn
k
D kD
αα
=
≡⇔
=

.
-
( )
1
α
cắt
( )
21
n
α
2
n
không cùng phương.
b) Điu kin đ hai mặt phẳng vuông góc
Trong không gian
Oxyz
, cho hai mặt phẳng
( )
11 1 1 1
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
( )
22 2 2 2
:0Ax By Cz D
α
+ + +=
vec- pháp tuyến lần lưt
( )
1 111
;;n ABC=
,
( )
2 222
;;n ABC=
. Khi đó
(
)
( )
1 2 1 2 12 12 12
00n n AA BB CC
αα
⇔⋅= + + =

.
5. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phng
Trong không gian
Oxyz
, mặt phẳng
( )
α
phương trình
0Ax By Cz D+ + +=
đim
( )
0 0 00
;;M xyz
. Khoảng cách từ điểm
0
M
đến mặt phẳng
( )
α
được tính theo công thức
( )
( )
000
0
222
d,
Ax By Cz D
M
ABC
α
+++
=
++
.
Câu 1: Khi gắn hệ trc to độ
Oxyz
(đơn vị trên mi trc to độ là decimét) vào một ngôi nhà 1 tầng,
người ta thấy rằng mt trên và mặt dưới của mái nhà thuộc các mặt phẳng vuông góc với trc
Oz
. Biết rằng các vị trí
( ) ( )
3; 4;33 , 9;8;35AD
lần t thuc mặt dưới, mặt trên của mái nhà.
Độ dày của mái nhà được tính bằng khoảng cách giữa mt trên và mti ca mái nhà đó. Hãy
cho biết độ dày của mái nhà đó là bao nhiêu decimét?
Lời giải
Do mặt dưới của mái nhà thuộc mặt phẳng vuông góc với trc
Oz
đi qua điểm
( )
3; 4; 33A
nên phương trình mặt phẳng chứa mặt dưới của mái nhà là:
33 0z −=
.
Khoảng cách từ điểm
D
đến mặt phẳng chứa mặt dưới của mái nhà bằng:
2 22
35 33
2
001
=
++
.
Vậy độ dày của mái nhà là 2 dm.
Câu 2: Trong tiết th dục hc v kĩ thuật chuyền bóng hơi, Nam và An đang tập chuyền bóng cho nhau,
Nam ném bóng cho An đỡ, quả bóng bay lên cao nhưng lại lệch sang phải ca Nam và rơi xung
H THNG BÀI TP TOÁN THC T.
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Giáo viên: Hunh Văn Ánh 42 Nguyn Cư Trinh Thun Hòa TP HuếĐT: 0984164935 Page 4
Chuyên luyn thi: Tuyn sinh vào lp 10 Tốt Nghip THPT BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tm và bin son
vị trí cách An
0,5m
cách Nam
4,5m
. Biết rằng quỹ đạo của quả bóng nằm trong mặt phẳng
( )
:0ax by cx d
α
+ + +=
vuông góc với mt đất. Khi đó giá trị của
abcd+++
bằng (kết qu
làm tròn đến hàng phần trăm).
Lời giải
Chọn hệ trục như hình vẽ. Gi
M
là điểm mà quả bóng chạm đt.
Khi đó
0,5
M
x =
,
22
4,5 0,5 2 5
M
y = −=
( ) ( )
0xy
α
nên
( )
α
có véc tơ chỉ phương
( )
0; 0;1k =
.
( )
α
có véc tơ ch phương
( )
0, 5; 2 5; 0OM =

Khi đó véc tơ pháp tuyến của
( )
α
( )
, 2 5;0,5;0n k OM
α

= =

 
.
(
)
: 2 5 0,5 0
xy
α
⇒−+=
.
2 5; 0, 5; 0; 0 3, 97a b c d abcd
=− = = = + + + ≈−
.
Câu 3: Một phần sân trường được định vị bởi các điểm
,,,ABC D
, như hình vẽ.
Bước đầu chúng được lấy thăng bằng” để cùng độ cao, biết
ABCD
hình thang vuông
A
B
với độ dài
25mAB =
,
15mAD =
,
18mBC =
. Do yêu cầu thuật, khi lát phẳng phần
sân trường phải thoát nước về góc sân
C
nên người ta lấy độ cao ở các điểm
B
,
C
,
D
xuống
thấp hơn so với độ cao
A
10cm
,
cma
,
6cm
tương ứng sao cho bốn điểm
, ', ', 'AB C D
đồng
phẳng. Giá trị của
a
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 5
Sưu tm và biên son
Lời giải
Chọn hệ trục tọa độ
Oxyz
sao cho:
OA
, tia
Ox AD
; tia
Oy AB
.
Khi đó,
( )
0; 0; 0A
;
( )
0;2500;0B
;
( )
1800;2500;0C
;
( )
1500;0;0D
.
Khi hạ độ cao các điểm các điểm
B
,
C
,
D
xuống thấp hơn so với độ cao
A
10cm
,
cma
,
6cm
tương ứng ta có các điểm mới
( )
0;2500; 10B
;
( )
1800;2500;Ca
;
( )
1500;0; 6D
.
Theo bài ra có bốn điểm
A
;
B
;
C
;
D
đồng phẳng.
Phương trình mặt phẳng
( )
: 250 0AB D x y z
′′
++ =
.
Do
( ) ( )
1800; 2500;C a AB D
′′
−∈
nên có:
1800 2500 250 0 17,2aa
+ =⇔=
.
Vậy
17,2cma =
.
Câu 4: Hình bên dưới minh họa hình ảnh hai mái nhà của một nhà kho trong không gian với h tọa đ
Oxyz
(đơn vị trên mi trc ta đ mét). Các bc ờng của nhà kho đều được xây vuông góc
với mặt đất. Biết rằng tọa độ của điểm
(;;)Pabc
. Khi đó giá trị
++abc
bằng bao nhiêu?
Lời giải
các bc ờng của nhà kho được xây vuông góc với mt đt nên vi h tọa đ trên ta
( )
; 0;Px z
.
Mt phẳng
( )
ABQ
có cp vectơ ch phương
( )
0; 20; 1=

AB
( )
5; 0; 3=−−

BQ
nên
( )
ABQ
một vectơ pháp tuyến là:
( )
, 60; 5; 100

=−−

 
AB BQ
. mặt phẳng
( )
ABQ
đi qua điểm
( )
10; 0; 9
A
nên có phương trình là:
z
y
x
B'
C'
D'
D
C
B
A
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Giáo viên: Hunh Văn Ánh 42 Nguyn Cư Trinh Thun Hòa TP HuếĐT: 0984164935 Page 6
Chuyên luyn thi: Tuyn sinh vào lp 10 Tốt Nghip THPT BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tm và bin son
(
)
(
)
(
)
60 10 5 0 100 9 0 60 5 100 300 0
+ = ⇔− + =x y z xy z
.
Mặt phẳng
( )
CDQ
cặp vectơ ch phương
( )
0; 20; 1=−−

CD
( )
5; 0; 3=

CQ
nên
( )
CDQ
một vectơ pháp tuyến là:
( )
, 60; 5; 100

=

 
CD CQ
. mặt phẳng
(
)
CDQ
đi qua
điểm
( )
0; 0; 9D
nên có phương trình là:
( ) ( ) ( )
60 0 5 0 100 9 0 60 5 100 900 0−− −+ = + =x y z xy z
.
Vì điểm
P
thuộc mặt phẳng
( )
ABQ
nên tọa độ của điểm
P
thỏa mãn:
60 5.0 100 300 0 60 100 300 (1)−−+ =−+ =x z xz
Vì điểm
P
thuộc mặt phẳng
(
)
CDQ
nên tọa độ của điểm
P
thỏa mãn:
60 5.0 100 900 0 60 100 900 (2)
−+ = + =x z xz
T (1) và (2) ta có hệ phương trình:
60 100 300 5
60 100 900 6
−+ = =


+= =

xz x
xz z
.
Khi đó
( )
5;0;6P
. Vậy
5 0 6 11++=++=
abc
.
Câu 5: Trên thiết kế đồ ha 3D ca một cánh đồng điện mặt trời trong không gian
Oxyz
, một tm pin
nằm trên mặt phẳng
( )
: 2 3 20+ + +=Px y z
; mt tấm pin khác nằm trên mặt phẳng
()
Q
đi qua
điểm
(
)
1; 2; 3M
song song với mặt phẳng
()P
. Biết rằng phương trình mặt phẳng
()Q
dạng
20+ + +=ax y bz c
. Khi đó giá trị
++
abc
bằng bao nhiêu?
Lời giải
( ) ( )
//QP
nên
( )
Q
có một vectơ pháp tuyến là
( )
1; 2; 3=
n
.
Phương trình mặt phẳng
( )
Q
đi qua điểm
(
)
1; 2; 3M
và vectơ pháp tuyến
( )
1; 2; 3=
n
là:
( ) ( ) ( )
1 1 2 2 3 3 0 2 3 14 0
+ −+ −=+ +=
x y z xyz
.
Khi đó
1, 3, 14
= = = ab c
. Vậy
10++=abc
.
Câu 6: Trong một trò chơi mô phỏng bắn súng, một người chơi đt đim ngm tại điểm O là giao điểm
của
AC
BD
trong căn phòng hình hộp chữ nhật
.ABCD A B C D
′′
kích thước
( ) ( ) ( )
50 , 35 , 10AB m AD m AA m
= = =
. Người chơi nhiệm v từ điểm ngm đã đt bắn trúng
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 7
Sưu tm và biên son
mt mc tiêu di động trên mặt phẳng
( )
CB D
′′
Tính khoảng cách ngắn nht t đim ngm đó đến
mục tiêu (làm tròn đến chữ số thập phân thứ 2).
Lời giải
Chọn hệ trc ta đ như hình vẽ, ta
( ) (
)
50;0;10 , 0;35;10BD
′′
,
( )
50;35, 0
C
( )
25;17,5;0O
Mặt phẳng
( )
CB D
′′
nhận
( )
50;35;0BD
′′
=

( )
0; 35;10CB
=

làm cp vectơ ch
phương nên
( )
C BD
nhận
( )
, 350;500;1750
n BD C B

= =

 
làm vectơ pháp tuyến
Mặt khác,
( )
CB D
′′
qua
(
)
0;35;10D
nên có phương trình
35 50 175 3500 0xy z
++ =
Do mc tiêu di động trên mặt phẳng
( )
C BD
nên khoảng cách ngắn nhất t điểm ngm
đến mục tiêu chính là khoảng cách từ điểm
O
đến mặt phẳng
(
)
C BD
Ta có
( )
( )
( )
22 2
35.25 50.17,5 75.0 3500
; 9, 44
35 50 175
d O C BD m
+ +−
=
++
Vậy khoảng cách ngắn nhất từ điểm ngắm đến mục tiêu là khoảng
9, 44
mét.
Câu 7: Khi gắn hệ tọa đ
Oxyz
(đơn vị trên mi trục tính theo kilomet) vào một trận địa pháo phòng
không, mặt phẳng
( )
Oxy
trùng với mt đất. Trong tập luyện, một vùng mặt phẳng trong tầm
hot đng của pháo được giữ bởi 3 điểm pháo
( ) ( )
3;0;0 ; 0;1,5;0 ; (0;0; 1, 5)AB C
. Mt mc
tiêu bay từ
( )
5;2;4M
ti
( )
1; 0; 2
N
. Khoảng cách từ điểm pháo A tới v trí va chm ca mc
tiêu khi tới mặt phẳng là bao nhiêu?
Lời giải
Gi mt phẳng
( )
P
đi qua 3 điểm pháo
( ) ( )
3;0;0 ; 0;1,5;0 ; (0;0; 1, 5)AB C
nên phương trình
1 2 2 30
3 1, 5 1, 5
xy z
xyz+ + =+ −=
.
Gi sử điểm
( )
;;
G GG
Gx y z
v trí khi mục tiêu bay tới mt phẳng
( )
P
để tới v trí N nên
( )
GP
.
Do
,MG MN
 
là 2 vecto cùng hướng nên tồn tại s thc
0t >
sao cho
MG tMN=
 
( ) ( )
5; 2; 4 ; 4; 2; 6
GGG
MG x y z MN= =−−−
 
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Giáo viên: Hunh Văn Ánh 42 Nguyn Cư Trinh Thun Hòa TP HuếĐT: 0984164935 Page 8
Chuyên luyn thi: Tuyn sinh vào lp 10 Tốt Nghip THPT BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tm và bin son
Nên
5 4 54
2 2 22
4 6 46
GG
GG
GG
x tx t
y ty t
z tz t
−= =−


−= =−


−= =−

( ) ( ) ( )
1
5 4 22 24 6 3
2
GP t t t t + =⇔=
( )
3;1;1G
.
(
)
0;1;1 2 1,41
AG AG= ⇒==

.
Vậy khoảng cách từ vị trí A đến điểm va chạm là
1, 41
km.
Câu 8: Hai đa tr đang chơi với một quả bóng. gái ném quả bóng cho trai. Quả bóng di chuyển
trong không khí, uốn cong
3m
về bên phải và rơi cách bé gái
5m
(xem hình sau).
Biết mt phẳng chứa qu đạo ca qu bóng vuông góc với mt đt phương trình tổng quát của
nó có dạng
0ax by c
+ +=
. Tính
abc++
?
Lời giải
Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ:
Ta có
22
4OC OB BC= −=
suy ra
( )
3; 4; 0B
.
Mt phẳng chứa qu đạo đi qua
(
)
0;0;0O
nhận
( )
0;0;1k
,
( )
3; 4; 0OB

làm vec ch phương.
Suy ra vec tơ pháp tuyến
(
)
; 4; 3; 0n k OB

= =


Vậy phương trình mặt phẳng chứa quỹ đạo của qu bóng là:
( ) (
) ( )
4 03 00 00xyz −+ −+ =
43 0
xy−=
.
1abc++=
.
Câu 9: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục
Oxyz
(đơn vị trên mỗi trục tọa độ mét). Ba
bức tường
( ) ( ) ( )
,,PQR
(như hình vẽ) của tòa nhà lần lượt phương trình:
( )
: 2 2 10Px y z+ +=
,
( )
:2 2 3 0Q xy z++ −=
,
( )
: 2 4 4 22 0Rxyz+−−=
.
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 9
Sưu tm và biên son
Tính độ rộng bức tường
( )
Q
của tòa nhà là
Lời giải
Ta có
(
)
: 2 2 10
Px y z
+ +=
có vectơ pháp tuyến là
(
)
1; 2; 2
P
n =
( )
:2 2 3 0Q xy z++ −=
có vectơ pháp tuyến là
( )
2; 1; 2
Q
n =
( )
: 2 4 4 22 0Rxyz+−−=
. có vectơ pháp tuyến là
(
)
2; 4; 4
R
n =
Ta có
12 2 1
2;
2 4 4 22
RP
nn
= = =
−−

nên hai bức tường
( )
P
( )
R
song song nhau
( )
. 1.2 2.1 2 .2 0
PQ P Q
nn n n= + +− =

nên bức tường
(
)
Q
vuông góc với hai bức tường
( )
P
( )
R
.
Chọn điểm
( ) ( )
1;0;0MP−∈
Do hai bức tường
( )
P
( )
R
song song nhau nên:
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
2. 1 4.0 4.0 22
24
,, 4
6
4 16 16
d P R dM R m
−+
= = = =
++
Vậy độ rộng bức tường
( )
Q
của
tòa nhà là
4m
.
Câu 10: Một nhà hàng được xây dựng theo mô hình là hình chóp cụt
.OAGD BCFE
có hai đáy song song
với nhau. Mặt sân
OAGD
hình chữ nhật được gắn hệ trục
Oxyz
như hình vẽ dưới (đơn vị
trên mỗi trục tọa độ là mét). Mặt sân
OAGD
có chiều dài
100OA m=
, chiều rộng
60
OD m=
tọa độ điểm
( )
10;10;8B
.
Khoảng cách từ điểm
G
đến mặt phẳng
( )
OBED
là…….
Lời giải
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Giáo viên: Hunh Văn Ánh 42 Nguyn Cư Trinh Thun Hòa TP HuếĐT: 0984164935 Page 10
Chuyên luyn thi: Tuyn sinh vào lp 10 Tốt Nghip THPT BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tm và bin son
Tính khoảng cách từ điểm
G
đến mặt phẳng
( )
OBED
.
( ) ( )
0;60; 0 , 10;10;8
OD OB= =
 
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng
( )
OBED
( )
, 480;0; 600n OD OB

= =

 
Phương trình mặt phẳng
( )
OBED
đi qua điểm
( )
0; 0;0O
vectơ pháp tuyến
( )
1
4;0; 5n =
là:
450xz−=
Khoảng cách từ điểm
G
đến mặt phẳng
( )
OBED
là:
( )
( )
4.100 5.0
400 41
, 62,5
41
16 25
d G OBED m
= =
+
Câu 11: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trc
Oxyz
như hình vẽ dưới (đơn vị trên mi trc
tọa đ là mét). Mi ct bê tông có dạng hình lăng trụ tứ giác đều và có tâm của mt đáy trên ln
lợt là
( ) ( ) ( )
5
3; 2;3 , 6;3;3 , 9; 4; 2 , 6;0;
2
ABC D



.
Tính khoảng cách từ điểm
D
đến mặt phẳng
( )
ABC
.
Lời giải
Ta có
( ) (
)
3;1; 0 ; 6; 2;1AB AC= =
 
Mặt phẳng
( )
ABC
vectơ pháp tuyến
( )
1; 3; 0n =
nên phương trình
( )
: 3 30ABC x y +=
.
Vậy khoảng cách cần tìm là
( )
( )
( )
2
2
1.6 3
9 10
,
10
13
d D ABC
+
= =
+−
.
CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 118
Sưu tm và bin son
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH ĐƯNG THNG
I. VECTƠ CH PHƯƠNG CA ĐƯNG THNG.
1. Định nghĩa:
Vectơ
u
được gi là vectơ chỉ phương của đường thẳng
( )
nếu
0u

giá của
u
song song
hoặc trùng với đường thẳng
(
)
.
2. Nhận xét:
a) Nếu
u
mt vectơ chphương của đường thẳng
( )
.0∆⇒
ku k
cũng VTCP của đường
thẳng
. Vậy đường thẳng
( )
có vô số VTCP và các VTCP này cùng phương với nhau.
b) Nếu
đi qua hai điểm
A
B
thì
AB

là một VTCP của đường thẳng
.
c) Nếu
giao tuyến ca hai mt phẳng cắt nhau
( )
P
(
)
Q
thì
PQ
u n ;n

=

  
- là mt VTCP
của đường thẳng
(vi
PQ
n ;n
 
lần lượt là vectơ pháp tuyến của 2 mặt phẳng
( ) (
)
P;Q
).
II. PHƯƠNG TRÌNH ĐƯNG THNG.
1. Định nghĩa:
Cho đường thẳng
đi qua điểm
( )
0 000
; ;zM xy
và có vectơ chỉ phương
( )
123
;;
=
u uu u
a) Phương trình tham s của đường thẳng
là:
01
02
03
()
x x ut
y y ut t
z z ut
= +
=+∈
= +
b) Phương trình chính tắc của đường thẳng
là:
0 00
123
xx yy zz
uuu


(vi
123
0
uu u
).
2. Chú ý:
Cho đường thẳng
có phương trình là:
01
02
03
(t )
x x ut
y y ut
z z ut
= +
=+∈
= +
( )
123
;;=
u uu u
- là một VTCP ca
.
( )
0 10 20 3
;;M M x ut y u t z ut∈∆ + + +
CHƯƠNG
V
PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ
TRONG KHÔNG GIAN
LÝ THUY
T.
I
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 119
Sưu tm và biên son
III. GÓC GIA ĐƯNG THNG VÀ MT PHNG; GÓC GIA ĐƯNG THNG VI ĐƯNG
THNG.
1. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian
Oxyz
, cho mặt phẳng
có vectơ pháp tuyến
;;n ABC
và đường thẳng
có vectơ chỉ phương
123
;;u uu u
.
Gi
là góc giữa đường thẳng
và mặt phẳng
,
0 90


, ta có:
(
)
n.u
sin cos n;u
n.u
ϕ= =



2. Góc giữa hai đường thẳng
Trong không gian
Oxyz
, cho đường thẳng
vectơ chphương
( )
123
;;=
u uu u
và đường thẳng
có vectơ chỉ phương
( )
123
;;
′′
=

u uu u
.
Gi
là góc giữa đường thẳng
đường thẳng
,
0 90


, ta có:
.
cos cos ;
.
uu
uu
uu




IV. KHOẢNG CÁCH.
1. Khoảng cách từ mt điểm đến đường thẳng
Trong không gian
Oxyz
,cho điểm
M
và đường thẳng
đi qua điểm
0 000
;;M xyz
, có VTCP
123
;;u uu u
.Khoảng cách giữa
M
:
0
;
;
MM u
dM
u





2. Khoảng cách giữa hai đưng thẳng song song: bằng khoảng cách tmột điểm tùy ý thuộc đường
thẳng này đến đường thẳng kia.
Trong không gian
Oxyz
cho đường thẳng
đi qua điểm
0 000
;;M xyz
, VTCP
( )
123
;;u uu u=
và đường thẳng
đi qua điểm
0 000
;;M xyz

, có VTCP
123
;;u uu u


Gis
//

, khi đó khoảng cách giữa hai đường thẳng
là:
00
;;;d dM dM

 
3 Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Trong không gian
Oxyz
, cho đường thẳng
đi qua điểm
0 000
;;
M xyz
, VTCP
123
;;u uu u
đường thẳng
đi qua điểm
0 000
;;M xyz

, vectơ ch phương
123
;;u uu u


Gis
là hai đường thẳng chéo nhau, khi đó khoảng cách giữa chúng là:
0
;.
;
;
u u MM
d
uu










CHUYÊN Đ V – HÌNH HC 12 – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 120
Sưu tm và bin son
V. V TRÍ TƯƠNG ĐI CA HAI ĐƯNG THNG; V TRÍ TƯƠNG ĐI CA ĐƯNG THNG
VÀ MT PHNG.
1. V trí tương đối của đường thẳng và đường thẳng
Trong không gian
Oxyz
cho hai đường thẳng
biết rằng:
đi qua điểm
0 000
;;M xyz
và có VTCP
123
;;
u uu u
01
02
03
:
x x ut
y y ut
z z ut



đi qua điểm
0 000
;;
M xyz

và có VTCP
123
;;u uu u


01
02
03
:
x x ut
y y ut
z z ut






Cách 1:
Xét hệ phương trình
01 01
02 02
03 03
x ut x ut
y ut y ut
z ut z ut






(n
,tt
) (1).
a)
// ' 
hệ phương trình (1) vô nghiệm và hai vectơ
u
,
u

cùng phương.
b)
chéo nhau
hệ phương trình (1) nghiệm hai vectơ
u
,
u

không cùng phương.
c)
trùng nhau
hệ phương trình (1) có vô số nghiệm.
d)
cắt nhau
hệ phương trình (1) có đúng một nghiệm.
Cách 2:
a)
//

u
,
u

cùng phương và
0
M

00
,0
,0
uu
uMM








b)
trùng nhau
u
,
u

cùng phương và
0
M

00
,, 0uu uM M









.
c)
cắt nhau
u
,
u

không cùng phương và ba vectơ
u
,
u

,
00
MM

đồng phẳng.
00
,0
,. 0
uu
uu M M









d)
chéo nhau
u
,
u

không cùng phương và
u
,
u

,
00
MM

không đồng phẳng
00
,. 0uu MM

′′


.
2. V trí tương đối của đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian
Oxyz
cho mặt phẳng
:0Ax By Cz D 
đường thẳng
phương trình:
01
02
03
x x ut
y y ut t
z z ut



.
Gi
;;n ABC
là VTPT của mặt phẳng
123
;;u uu u
là VTCP của đường thẳng
.
Cách 1:
CHUYÊN Đ V – PHƯƠNG PHÁP TA Đ TRONG KHÔNG GIAN
Page 121
Sưu tm và biên son
Xét phương trình:
01 02 03
0A x ut B y u t C z ut  
(
t
ẩn) (2)
a) Nếu phương trình (2) vô nghiệm thì
không có điểm chung
//
.
b) Nếu phương trình (2) đúng một nghiệm
0
tt
thì đường thẳng
ct mặt phẳng
ti
điểm
0 10 0 20 0 30
;;N x ut y u t z ut
.
c) Nếu phương trình (2) có vô số nghiệm thì
thuộc
( )
//⇔∆ α
.
Cách 2:
a)
ct
.0nu⇔≠

b)
( )
( )
.0
//
nu
MM
α
α
=
∆⇔
∈∆

c)
thuộc
.0nu
MM


Câu 1: Trong không gian
Oxyz
(đơn vị trên mi trc ta độ là mét), một ngôi nhà như hình vẽ dưới đây
sàn nhà nằm trên mặt phẳng
(
)
Oxy
. Hai mái nhà lần lượt nm trên các mặt phẳng
( )
: 2 50Px y +=
( )
: 2 3z 20 0Qx y −+ =
. Hi chiu cao ca ngôi nhà tính từ sàn nhà lên
nóc nhà (điểm cao nhất của mái nhà) là bao nhiêu?
Câu 2: Trên mt đất phẳng, người ta dựng một cây ct thẳng cao 6 m vuông góc với mt đất, chân
ct đt ti trí O trên mt đất. Tại mt thời điểm, dưới ánh nắng mặt trời, bóng của đỉnh cột
dưới mt đt cách chân ct 3 m vhướng
60
o
SE
(hướng tạo với hướng nam góc
60
o
t o với
hướng đông góc
30
o
) (hình bên dưới). Chn h trc
Oxyz
có gc ta đ
O
, tia
Ox
chng
nam, tia
Oy
chhướng đông, tia
Oz
cha cây ct, đơn vđo mét. Tính góc tạo bởi đường
thẳng chứa tia nắng mặt trời đi qua đỉnh cột ti thời điểm đang xét với mặt đất.
H THNG BÀI TP TOÁN THC T.

Preview text:

CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN NG ƯƠ
V PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN CH
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG LÝ THUYẾT. I
I. VEC-TƠ PHÁP TUYẾN VÀ CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA MẶT PHẲNG. 1. Định nghĩa. Cho mặt phẳng (α ) . 
 Nếu vec-tơ n khác 0 và có giá vuông góc với (α ) thì n được gọi là vec-tơ pháp tuyến của (α ).  
 Nếu hai vec-tơ a và b không cùng phương, có giá song song hoặc nằm trong (α ) thì a , b
được gọi là cặp vec-tơ chỉ phương của (α ) . 2. Chú ý.
 Một mặt phẳng hoàn toàn được xác định khi biết một điểm và một vec-tơ pháp tuyến hoặc một
điểm và một cặp vec-tơ chỉ phương của mặt phẳng đó.
 Nếu n là một vec-tơ pháp tuyến của mặt phẳng (α ) thì kn (k ≠ 0) cũng là một vec-tơ pháp
tuyến của mặt phẳng (α ) .
II. XÁC ĐỊNH VEC-TƠ PHÁP TUYẾN CỦA MẶT PHẲNG KHI BIẾT MỘT CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG 1. Định lý.
Trong không gian Oxyz , nếu mặt phẳng (α ) nhận hai vec-tơ a = (a ;a ;a , b = (b ;b ;b làm 1 2 3 ) 1 2 3 )
cặp vec-tơ chỉ phương thì (α ) nhận vec-tơ n = (a b a b ;a b a b ;a b a b làm vec-tơ 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1 ) pháp tuyến. 2. Chú ý.
a) Vec-tơ n = (a b a b ;a b a b ;a b a b được gọi là tích có hướng của hai vec-tơ 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1 )    
a = (a ;a ;a , b = (b ;b ;b . Tích có hướng của hai vec-tơ a và b , kí hiệu a,b 1 2 3 ) 1 2 3 )   a a a a
b) Biểu thức a b a b thường được kí hiệu 1 2 . Tương tự, 2 3 = a b a b và 1 2 2 1 b b 2 3 3 2 b b 1 2 2 3 a a     3 1 a a a a a a
= a b a b . Như vậy: 2 3 3 1 1 2 a,b =  ; ; . 3 1 1 3 b b b b b b b b    3 1  2 3 3 1 1 2     
c) Hai vec-tơ a và b cùng phương ⇔ a,b = 0   . Page 112
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
III. PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA MẶT PHẲNG 1. Định nghĩa.
Trong không gian Oxyz , phương trình có dạng Ax + By + Cz + D = 0, trong đó A , B , C không
đồng thời bằng 0 , được gọi là phương trình tổng quát của mặt phẳng. 2. Nhận xét.
Cho mặt phẳng (α ) có phương trình tổng quát là Ax + By + Cz + D = 0. Khi đó,
Mặt phẳng (α ) có một vec-tơ pháp tuyến là n = ( ; A ; B C) .
N (x ;y ;z ∈ α ⇔ Ax + By + Cz + D = 0 . 0 0 0 ) ( ) 0 0 0
Mỗi phương trình Ax + By + Cz + D = 0 (trong đó A , B , C không đồng thời bằng 0) đều là
phương trình của một mặt phẳng xác định.
3. Một số dạng toán viết phương trình mặt phẳng cơ bản
a) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua một điểm và có một vec-tơ pháp tuyến
Trong không gian Oxyz , phương trình mặt phẳng đi qua điểm M x ; y ; z và có vec-tơ pháp 0 ( 0 0 0 ) tuyến n = ( ; A ; B C) là
A(x x + B y y + C z z = 0 0 ) ( 0 ) ( 0 )
hay Ax + By + Cz + D = 0 với D = −Ax By Cz . 0 0 0
b) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua một điểm và có một cặp vec-tơ chỉ phương
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua điểm M x ; y ; z và có cặp vec-tơ 0 ( 0 0 0 ) 
chỉ phương a , b , ta thực hiện như sau   
Tìm một vec-tơ pháp tuyến n = a,b   .
Viết phương trình mặt phẳng (α ) đi qua điểm M x ; y ; z và có vec-tơ pháp tuyến n . 0 ( 0 0 0 )
c) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua ba điểm A , B , C không thẳng hàng, ta thực hiện như sau  
Tìm cặp vec-tơ chỉ phương, chẳng hạn AB , AC .   
Tìm một vec-tơ pháp tuyến n = AB, AC   .
Viết phương trình mặt phẳng (α ) đi qua A và có vec-tơ pháp tuyến n .
d) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng theo đoạn chắn
Phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua ba điểm A( ;0 a ;0) , B(0; ;
b 0) , C (0;0;c) là x y z + + = 1. a b c Page 113
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
4. Điều kiện để hai mặt phẳng song song, vuông góc
a) Điều kiện để hai mặt phẳng song song
Trong không gian Oxyz , cho hai mặt phẳng (α : A x + B y + C z + D = 0 và 1 ) 1 1 1 1
(α : A x + B y +C z + D = 0 có vec-tơ pháp tuyến lần lượt là n = A ;B ;C , 1 ( 1 1 1) 2 ) 2 2 2 2 n = kn
n = A ; B ;C . Khi đó: (α )  (α ) 1 2 ⇔  k ∈ . 1 2 ( ) 2 ( 2 2 2) D ≠  kD 1 2 Chú ý.n = kn - (α ) ≡ (α ) 1 2 ⇔  k ∈ . 1 2 ( ) D =  kD 1 2
- (α cắt (α ⇔ n và n không cùng phương. 2 ) 1 ) 1 2
b) Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc
Trong không gian Oxyz , cho hai mặt phẳng (α : A x + B y + C z + D = 0 và 1 ) 1 1 1 1
(α : A x + B y +C z + D = 0 có vec-tơ pháp tuyến lần lượt là n = A ;B ;C , 1 ( 1 1 1) 2 ) 2 2 2 2
n = A ; B ;C . Khi đó 2 ( 2 2 2)
(α ⊥ α ⇔ n ⋅n = 0 ⇔ A A + B B +C C = 0. 1 ) ( 2) 1 2 1 2 1 2 1 2
5. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Trong không gian Oxyz , mặt phẳng (α ) có phương trình Ax + By + Cz + D = 0 và điểm
M x ; y ; z . Khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng (α ) được tính theo công thức 0 ( 0 0 0 ) 0
Ax + By + Cz + D d(M ,(α )) 0 0 0 = . 0 2 2 2 A + B + C Page 114
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
HỆ THỐNG BÀI TẬP TOÁN THỰC TẾ.
Câu 1: Khi gắn hệ trục toạ độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là decimét) vào một ngôi nhà 1 tầng,
người ta thấy rằng mặt trên và mặt dưới của mái nhà thuộc các mặt phẳng vuông góc với trục
Oz . Biết rằng các vị trí A(3;4;33), D(9;8;35) lần lượt thuộc mặt dưới, mặt trên của mái nhà.
Độ dày của mái nhà được tính bằng khoảng cách giữa mặt trên và mặt dưới của mái nhà đó. Hãy
cho biết độ dày của mái nhà đó là bao nhiêu decimét?
Câu 2: Trong tiết thể dục học về kĩ thuật chuyền bóng hơi, Nam và An đang tập chuyền bóng cho nhau,
Nam ném bóng cho An đỡ, quả bóng bay
lên cao nhưng lại lệch sang phải của Nam
và rơi xuống vị trí cách An 0,5m và cách
Nam 4,5m. Biết rằng quỹ đạo của quả bóng nằm trong mặt phẳng
(α ):ax +by + cx + d = 0 và vuông góc với
mặt đất. Khi đó giá trị của a + b + c + d
bằng (kết quả làm tròn đến hàng phần trăm).
Câu 3: Một phần sân trường được định vị bởi các điểm ,
A B,C, D , như hình vẽ.
Bước đầu chúng được lấy “ thăng bằng” để có cùng
độ cao, biết ABCD là hình thang vuông ở A B
với độ dài AB = 25m , AD =15m , BC =18m . Do
yêu cầu kĩ thuật, khi lát phẳng phần sân trường phải
thoát nước về góc sân ở C nên người ta lấy độ cao ở
các điểm B , C , D xuống thấp hơn so với độ cao ở
A là 10cm , a cm , 6cm tương ứng sao cho bốn điểm ,
A B ',C ', D 'đồng phẳng. Giá trị của a
Câu 4: Hình bên dưới minh họa hình ảnh hai mái nhà của một nhà kho trong không gian với hệ tọa độ
Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Các bức tường của nhà kho đều được xây vuông góc
với mặt đất. Biết rằng tọa độ của điểm P(a; ;
b c) . Khi đó giá trị a + b + c bằng bao nhiêu? Page 115
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Câu 5: Trên thiết kế đồ họa 3D của một cánh đồng điện mặt trời trong không gian Oxyz , một tấm pin
nằm trên mặt phẳng (P) : x + 2y + 3z + 2 = 0; một tấm pin khác nằm trên mặt phẳng (Q) đi qua
điểm M (1;2;3) và song song với mặt phẳng (P) . Biết rằng phương trình mặt phẳng (Q) có
dạng ax + 2y + bz + c = 0 . Khi đó giá trị a + b + c bằng bao nhiêu?
Câu 6: Trong một trò chơi mô phỏng bắn súng, một người chơi đặt điểm ngắm tại điểm O là giao điểm
của AC BD trong căn phòng hình hộp chữ nhật ABC . D AB CD ′ ′ có kích thước
AB = 50(m), AD = 35(m), AA′ =10(m). Người chơi có nhiệm vụ từ điểm ngắm đã đặt bắn trúng
một mục tiêu di động trên mặt phẳng (CB D
′ ′) Tính khoảng cách ngắn nhất từ điểm ngắm đó đến
mục tiêu (làm tròn đến chữ số thập phân thứ 2).
Câu 7: Khi gắn hệ tọa độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tính theo kilomet) vào một trận địa pháo phòng
không, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt đất. Trong tập luyện, một vùng mặt phẳng trong tầm
hoạt động của pháo được giữ bởi 3 điểm pháo A(3;0;0); B(0;1,5;0); C(0;0; 1 − ,5) . Một mục
tiêu bay từ M (5;2;4) tới N (1;0; 2
− ) . Khoảng cách từ điểm pháo A tới vị trí va chạm của mục
tiêu khi tới mặt phẳng là bao nhiêu?
Câu 8: Hai đứa trẻ đang chơi với một quả bóng. Bé gái ném quả bóng cho bé trai. Quả bóng di chuyển
trong không khí, uốn cong 3m về bên phải và rơi cách bé gái 5m (xem hình sau).
Biết mặt phẳng chứa quỹ đạo của quả bóng vuông góc với mặt đất và phương trình tổng quát của
nó có dạng ax + by + c = 0. Tính a + b + c ? Page 116
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Câu 9: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Ba
bức tường (P),(Q),(R) (như hình vẽ) của tòa nhà lần lượt có phương trình:
(P): x + 2y − 2z +1= 0 , (Q):2x + y + 2z −3 = 0 ,(R):2x + 4y − 4z − 22 = 0 .
Tính độ rộng bức tường (Q) của tòa nhà là
Câu 10: Một nhà hàng được xây dựng theo mô hình là hình chóp cụt OAG .
D BCFE có hai đáy song song
với nhau. Mặt sân OAGD là hình chữ nhật và được gắn hệ trục Oxyz như hình vẽ dưới (đơn vị
trên mỗi trục tọa độ là mét). Mặt sân OAGD có chiều dài OA =100m , chiều rộng OD = 60m
tọa độ điểm B(10;10;8) .
Khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (OBED) là
Câu 11: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục Oxyz như hình vẽ dưới (đơn vị trên mỗi trục
tọa độ là mét). Mỗi cột bê tông có dạng hình lăng trụ tứ giác đều và có tâm của mặt đáy trên lần  lợt là A( ) B( ) C( ) 5
3;2;3 , 6;3;3 , 9;4;2 , D6;0; . 2   
Tính khoảng cách từ điểm D đến mặt phẳng ( ABC). Page 117
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN NG ƯƠ
V PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN CH
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG LÝ THUYẾT. I
I. VEC-TƠ PHÁP TUYẾN VÀ CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA MẶT PHẲNG. 1. Định nghĩa. Cho mặt phẳng (α ) . 
 Nếu vec-tơ n khác 0 và có giá vuông góc với (α ) thì n được gọi là vec-tơ pháp tuyến của (α ).  
 Nếu hai vec-tơ a và b không cùng phương, có giá song song hoặc nằm trong (α ) thì a , b
được gọi là cặp vec-tơ chỉ phương của (α ) . 2. Chú ý.
 Một mặt phẳng hoàn toàn được xác định khi biết một điểm và một vec-tơ pháp tuyến hoặc một
điểm và một cặp vec-tơ chỉ phương của mặt phẳng đó.
 Nếu n là một vec-tơ pháp tuyến của mặt phẳng (α ) thì kn (k ≠ 0) cũng là một vec-tơ pháp
tuyến của mặt phẳng (α ) .
II. XÁC ĐỊNH VEC-TƠ PHÁP TUYẾN CỦA MẶT PHẲNG KHI BIẾT MỘT CẶP VEC-TƠ CHỈ PHƯƠNG 1. Định lý.
Trong không gian Oxyz , nếu mặt phẳng (α ) nhận hai vec-tơ a = (a ;a ;a , b = (b ;b ;b làm 1 2 3 ) 1 2 3 )
cặp vec-tơ chỉ phương thì (α ) nhận vec-tơ n = (a b a b ;a b a b ;a b a b làm vec-tơ 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1 ) pháp tuyến. 2. Chú ý.
a) Vec-tơ n = (a b a b ;a b a b ;a b a b được gọi là tích có hướng của hai vec-tơ 2 3 3 2 3 1 1 3 1 2 2 1 )    
a = (a ;a ;a , b = (b ;b ;b . Tích có hướng của hai vec-tơ a và b , kí hiệu a,b 1 2 3 ) 1 2 3 )   a a a a
b) Biểu thức a b a b thường được kí hiệu 1 2 . Tương tự, 2 3 = a b a b và 1 2 2 1 b b 2 3 3 2 b b 1 2 2 3 a a     3 1 a a a a a a
= a b a b . Như vậy: 2 3 3 1 1 2 a,b =  ; ; . 3 1 1 3 b b b b b b b b    3 1  2 3 3 1 1 2     
c) Hai vec-tơ a và b cùng phương ⇔ a,b = 0   . Page 1
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
III. PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA MẶT PHẲNG 1. Định nghĩa.
Trong không gian Oxyz , phương trình có dạng Ax + By + Cz + D = 0, trong đó A , B , C không
đồng thời bằng 0 , được gọi là phương trình tổng quát của mặt phẳng. 2. Nhận xét.
Cho mặt phẳng (α ) có phương trình tổng quát là Ax + By + Cz + D = 0. Khi đó,
Mặt phẳng (α ) có một vec-tơ pháp tuyến là n = ( ; A ; B C) .
N (x ;y ;z ∈ α ⇔ Ax + By + Cz + D = 0 . 0 0 0 ) ( ) 0 0 0
Mỗi phương trình Ax + By + Cz + D = 0 (trong đó A , B , C không đồng thời bằng 0) đều là
phương trình của một mặt phẳng xác định.
3. Một số dạng toán viết phương trình mặt phẳng cơ bản
a) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua một điểm và có một vec-tơ pháp tuyến
Trong không gian Oxyz , phương trình mặt phẳng đi qua điểm M x ; y ; z và có vec-tơ pháp 0 ( 0 0 0 ) tuyến n = ( ; A ; B C) là
A(x x + B y y + C z z = 0 0 ) ( 0 ) ( 0 )
hay Ax + By + Cz + D = 0 với D = −Ax By Cz . 0 0 0
b) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua một điểm và có một cặp vec-tơ chỉ phương
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua điểm M x ; y ; z và có cặp vec-tơ 0 ( 0 0 0 ) 
chỉ phương a , b , ta thực hiện như sau   
Tìm một vec-tơ pháp tuyến n = a,b   .
Viết phương trình mặt phẳng (α ) đi qua điểm M x ; y ; z và có vec-tơ pháp tuyến n . 0 ( 0 0 0 )
c) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng đi qua ba điểm không thẳng hàng
Để lập phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua ba điểm A , B , C không thẳng hàng, ta thực hiện như sau  
Tìm cặp vec-tơ chỉ phương, chẳng hạn AB , AC .   
Tìm một vec-tơ pháp tuyến n = AB, AC   .
Viết phương trình mặt phẳng (α ) đi qua A và có vec-tơ pháp tuyến n .
d) Lập phương trình tổng quát của mặt phẳng theo đoạn chắn
Phương trình tổng quát của mặt phẳng (α ) đi qua ba điểm A( ;0 a ;0) , B(0; ;
b 0) , C (0;0;c) là x y z + + = 1. a b c
4. Điều kiện để hai mặt phẳng song song, vuông góc
a) Điều kiện để hai mặt phẳng song song
Giáo viên: Huỳnh Văn Ánh – 42 Nguyễn Cư Trinh – Thuận Hòa – TP Huế – ĐT: 0984164935 Page 2
Chuyên luyện thi: Tuyển sinh vào lớp 10 – Tốt Nghiệp THPT – BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Trong không gian Oxyz , cho hai mặt phẳng (α : A x + B y + C z + D = 0 và 1 ) 1 1 1 1
(α : A x + B y +C z + D = 0 có vec-tơ pháp tuyến lần lượt là n = A ;B ;C , 1 ( 1 1 1) 2 ) 2 2 2 2 n = kn
n = A ; B ;C . Khi đó: (α )  (α ) 1 2 ⇔  k ∈ . 1 2 ( ) 2 ( 2 2 2) D ≠  kD 1 2 Chú ý.n = kn - (α ) ≡ (α ) 1 2 ⇔  k ∈ . 1 2 ( ) D =  kD 1 2
- (α cắt (α ⇔ n và n không cùng phương. 2 ) 1 ) 1 2
b) Điều kiện để hai mặt phẳng vuông góc
Trong không gian Oxyz , cho hai mặt phẳng (α : A x + B y + C z + D = 0 và 1 ) 1 1 1 1
(α : A x + B y +C z + D = 0 có vec-tơ pháp tuyến lần lượt là n = A ;B ;C , 1 ( 1 1 1) 2 ) 2 2 2 2
n = A ; B ;C . Khi đó 2 ( 2 2 2)
(α ⊥ α ⇔ n ⋅n = 0 ⇔ A A + B B +C C = 0. 1 ) ( 2) 1 2 1 2 1 2 1 2
5. Khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng
Trong không gian Oxyz , mặt phẳng (α ) có phương trình Ax + By + Cz + D = 0 và điểm
M x ; y ; z . Khoảng cách từ điểm M đến mặt phẳng (α ) được tính theo công thức 0 ( 0 0 0 ) 0
Ax + By + Cz + D d(M ,(α )) 0 0 0 = . 0 2 2 2 A + B + C
HỆ THỐNG BÀI TẬP TOÁN THỰC TẾ.
Câu 1: Khi gắn hệ trục toạ độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là decimét) vào một ngôi nhà 1 tầng,
người ta thấy rằng mặt trên và mặt dưới của mái nhà thuộc các mặt phẳng vuông góc với trục
Oz . Biết rằng các vị trí A(3;4;33), D(9;8;35) lần lượt thuộc mặt dưới, mặt trên của mái nhà.
Độ dày của mái nhà được tính bằng khoảng cách giữa mặt trên và mặt dưới của mái nhà đó. Hãy
cho biết độ dày của mái nhà đó là bao nhiêu decimét? Lời giải
Do mặt dưới của mái nhà thuộc mặt phẳng vuông góc với trục Oz và đi qua điểm A(3;4;33)
nên phương trình mặt phẳng chứa mặt dưới của mái nhà là: z − 33 = 0 .
Khoảng cách từ điểm D đến mặt phẳng chứa mặt dưới của mái nhà bằng: 35 − 33 = 2 . 2 2 2 0 + 0 +1
Vậy độ dày của mái nhà là 2 dm.
Câu 2: Trong tiết thể dục học về kĩ thuật chuyền bóng hơi, Nam và An đang tập chuyền bóng cho nhau,
Nam ném bóng cho An đỡ, quả bóng bay lên cao nhưng lại lệch sang phải của Nam và rơi xuống Page 3
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
vị trí cách An 0,5m và cách Nam 4,5m. Biết rằng quỹ đạo của quả bóng nằm trong mặt phẳng
(α ):ax +by + cx + d = 0 và vuông góc với mặt đất. Khi đó giá trị của a +b + c + d bằng (kết quả
làm tròn đến hàng phần trăm). Lời giải
Chọn hệ trục như hình vẽ. Gọi M là điểm mà quả bóng chạm đất. Khi đó x = M 0,5, 2 2 y = − = M 4,5 0,5 2 5 
Vì (α ) ⊥ (0xy) nên (α ) có véc tơ chỉ phương k = (0;0; ) 1 . 
Mà (α ) có véc tơ chỉ phương OM = (0,5;2 5;0)   
Khi đó véc tơ pháp tuyến của (α ) là n =   = − . α k,OM   ( 2 5;0,5;0) ⇒ (α ) : 2
− 5x + 0,5y = 0 . ⇒ a = 2
− 5;b = 0,5;c = 0;d = 0 ⇒ a + b + c + d ≈ 3, − 97 .
Câu 3: Một phần sân trường được định vị bởi các điểm ,
A B,C, D , như hình vẽ.
Bước đầu chúng được lấy “ thăng bằng” để có cùng độ cao, biết ABCD là hình thang vuông ở
A B với độ dài AB = 25m , AD =15m , BC =18m . Do yêu cầu kĩ thuật, khi lát phẳng phần
sân trường phải thoát nước về góc sân ở C nên người ta lấy độ cao ở các điểm B , C , D xuống
thấp hơn so với độ cao ở A là 10cm , a cm , 6cm tương ứng sao cho bốn điểm ,
A B ',C ', D 'đồng
phẳng. Giá trị của a
Giáo viên: Huỳnh Văn Ánh – 42 Nguyễn Cư Trinh – Thuận Hòa – TP Huế – ĐT: 0984164935 Page 4
Chuyên luyện thi: Tuyển sinh vào lớp 10 – Tốt Nghiệp THPT – BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN Lời giải z B A y B' D C x D' C'
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz sao cho: O A, tia Ox AD ; tia Oy AB .
Khi đó, A(0;0;0) ; B(0;2500;0) ; C (1800;2500;0) ; D(1500;0;0) .
Khi hạ độ cao các điểm ở các điểm B , C , D xuống thấp hơn so với độ cao ở A là 10cm , a cm
, 6cm tương ứng ta có các điểm mới B′(0;2500;−10); C′(1800;2500;− a); D′(1500;0;− 6) .
Theo bài ra có bốn điểm A ; B′; C′ ; D′ đồng phẳng.
Phương trình mặt phẳng ( AB D
′ ′): x + y + 250z = 0 .
Do C′(1800; 2500;− a)∈( AB D
′ ′) nên có: 1800 + 2500 − 250a = 0 ⇔ a =17,2 . Vậy a =17,2cm .
Câu 4: Hình bên dưới minh họa hình ảnh hai mái nhà của một nhà kho trong không gian với hệ tọa độ
Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Các bức tường của nhà kho đều được xây vuông góc
với mặt đất. Biết rằng tọa độ của điểm P(a; ;
b c) . Khi đó giá trị a + b + c bằng bao nhiêu? Lời giải
Vì các bức tường của nhà kho được xây vuông góc với mặt đất nên với hệ tọa độ trên ta có P( ; x 0; z) .  
Mặt phẳng ( ABQ) có cặp vectơ chỉ phương là AB = (0; 20; ) 1 và BQ = ( 5;
− 0; − 3) nên ( ABQ)  
có một vectơ pháp tuyến là: AB, BQ = ( 60 − ; −5; 100)  
. Mà mặt phẳng ( ABQ) đi qua điểm
A(10; 0; 9) nên có phương trình là: Page 5
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN 60
− (x −10) −5( y − 0) +100(z −9) = 0 ⇔ 60
x − 5y +100z − 300 = 0 .  
Mặt phẳng (CDQ) có cặp vectơ chỉ phương là CD = (0; − 20;− )
1 và CQ = (5; 0; − 3) nên (  
CDQ) có một vectơ pháp tuyến là: CD,CQ = (60; −5; 100)  
. Mà mặt phẳng (CDQ) đi qua
điểm D(0; 0; 9) nên có phương trình là:
60(x − 0) −5( y − 0) +100(z −9) = 0 ⇔ 60x −5y +100z −900 = 0.
Vì điểm P thuộc mặt phẳng ( ABQ) nên tọa độ của điểm P thỏa mãn: 60
x − 5.0 +100z − 300 = 0 ⇔ 60
x +100z = 300 (1)
Vì điểm P thuộc mặt phẳng (CDQ) nên tọa độ của điểm P thỏa mãn:
60x − 5.0 +100z − 900 = 0 ⇔ 60x +100z = 900 (2)  60
x +100z = 300 x = 5
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:  ⇔ . 60x 100z 900  + = z = 6
Khi đó P(5; 0; 6) . Vậy a + b + c = 5+ 0 + 6 =11.
Câu 5: Trên thiết kế đồ họa 3D của một cánh đồng điện mặt trời trong không gian Oxyz , một tấm pin
nằm trên mặt phẳng (P) : x + 2y + 3z + 2 = 0; một tấm pin khác nằm trên mặt phẳng (Q) đi qua
điểm M (1;2;3) và song song với mặt phẳng (P) . Biết rằng phương trình mặt phẳng (Q) có
dạng ax + 2y + bz + c = 0 . Khi đó giá trị a + b + c bằng bao nhiêu? Lời giải
Vì (Q) / / (P) nên (Q) có một vectơ pháp tuyến là n = (1; 2; 3). 
Phương trình mặt phẳng (Q) đi qua điểm M (1;2;3) và vectơ pháp tuyến n = (1; 2; 3) là: 1(x − )
1 + 2( y − 2) + 3(z −3) = 0 ⇔ x + 2y + 3z −14 = 0 .
Khi đó a =1, b = 3, c = 1
− 4 . Vậy a + b + c = 10 − .
Câu 6: Trong một trò chơi mô phỏng bắn súng, một người chơi đặt điểm ngắm tại điểm O là giao điểm
của AC BD trong căn phòng hình hộp chữ nhật ABC . D AB CD ′ ′ có kích thước
AB = 50(m), AD = 35(m), AA′ =10(m). Người chơi có nhiệm vụ từ điểm ngắm đã đặt bắn trúng
Giáo viên: Huỳnh Văn Ánh – 42 Nguyễn Cư Trinh – Thuận Hòa – TP Huế – ĐT: 0984164935 Page 6
Chuyên luyện thi: Tuyển sinh vào lớp 10 – Tốt Nghiệp THPT – BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
một mục tiêu di động trên mặt phẳng (CB D
′ ′) Tính khoảng cách ngắn nhất từ điểm ngắm đó đến
mục tiêu (làm tròn đến chữ số thập phân thứ 2). Lời giải
Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, ta có B′(50;0;10), D′(0;35;10) ,C (50;35,0) và O(25;17,5;0)   Mặt phẳng (CB D ′ ′) nhận B D ′ ′ = ( 50
− ;35;0) và CB′ = (0;− 35;10) làm cặp vectơ chỉ    phương nên (C B
D) nhận n = BD,C B ′  = (350;500;1750)   làm vectơ pháp tuyến Mặt khác, (CB D
′ ′) qua D′(0;35;10) nên có phương trình 35x + 50y +175z −3500 = 0
Do mục tiêu di động trên mặt phẳng (C B
D) nên khoảng cách ngắn nhất từ điểm ngắm
đến mục tiêu chính là khoảng cách từ điểm O đến mặt phẳng (C BD)
35.25 + 50.17,5 + 75.0 − 3500 Ta có d ( ; O (C BD)) = ≈ 9,44(m) 2 2 2 35 + 50 +175
Vậy khoảng cách ngắn nhất từ điểm ngắm đến mục tiêu là khoảng 9,44 mét.
Câu 7: Khi gắn hệ tọa độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tính theo kilomet) vào một trận địa pháo phòng
không, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt đất. Trong tập luyện, một vùng mặt phẳng trong tầm
hoạt động của pháo được giữ bởi 3 điểm pháo A(3;0;0); B(0;1,5;0); C(0;0; 1 − ,5) . Một mục
tiêu bay từ M (5;2;4) tới N (1;0; 2
− ) . Khoảng cách từ điểm pháo A tới vị trí va chạm của mục
tiêu khi tới mặt phẳng là bao nhiêu? Lời giải
Gọi mặt phẳng (P) đi qua 3 điểm pháo A(3;0;0); B(0;1,5;0); C(0;0; 1
− ,5) nên có phương trình là x y z + +
= 1 ⇔ x + 2y − 2z − 3 = 0 . 3 1,5 1, − 5
Giả sử điểm G ( x y z là vị trí khi mục tiêu bay tới mặt phẳng (P) để tới vị trí N nên
G ; G ; G ) G ∈ ( P) .  
Do  
MG, MN là 2 vecto cùng hướng nên tồn tại số thực t > 0 sao cho MG = tMN   MG = ( x y z MN = − − − G 5; G 2; G 4); ( 4; 2; 6) Page 7
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN x − = − tx = − t G 5 4 G 5 4 Nên y t  − = −
⇔  y = − t G 2 2 G 2 2 z t  − = − z = −   t G 4 6 G 4 6
G ∈(P) ⇔ − t + ( − t) − ( − t) 1 5 4 2 2
2 4 6 = 3 ⇔ t = ⇒ G (3;1 ) ;1 . 2  AG = (0;1 ) ;1 ⇒ AG = 2 = 1,41.
Vậy khoảng cách từ vị trí A đến điểm va chạm là 1,41 km.
Câu 8: Hai đứa trẻ đang chơi với một quả bóng. Bé gái ném quả bóng cho bé trai. Quả bóng di chuyển
trong không khí, uốn cong 3m về bên phải và rơi cách bé gái 5m (xem hình sau).
Biết mặt phẳng chứa quỹ đạo của quả bóng vuông góc với mặt đất và phương trình tổng quát của
nó có dạng ax + by + c = 0. Tính a + b + c ? Lời giải
Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ: Ta có 2 2
OC = OB BC = 4 suy ra B(3;4;0).  
Mặt phẳng chứa quỹ đạo đi qua O(0;0;0) và nhận k (0;0; )
1 , OB(3;4;0) làm vec tơ chỉ phương.   
Suy ra vec tơ pháp tuyến n = k;OB = ( 4 − ;3;0)  
Vậy phương trình mặt phẳng chứa quỹ đạo của quả bóng là: 4
− (x − 0) + 3( y − 0) + 0(z − 0) = 0
⇔ 4x − 3y = 0. a + b + c =1.
Câu 9: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Ba
bức tường (P),(Q),(R) (như hình vẽ) của tòa nhà lần lượt có phương trình:
(P): x + 2y − 2z +1= 0 , (Q):2x + y + 2z −3 = 0 ,(R):2x + 4y − 4z − 22 = 0 .
Giáo viên: Huỳnh Văn Ánh – 42 Nguyễn Cư Trinh – Thuận Hòa – TP Huế – ĐT: 0984164935 Page 8
Chuyên luyện thi: Tuyển sinh vào lớp 10 – Tốt Nghiệp THPT – BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Tính độ rộng bức tường (Q) của tòa nhà là Lời giải Ta có
(P): x + 2y − 2z +1= 0 có vectơ pháp tuyến là n = − P (1;2; 2)
(Q):2x + y + 2z −3 = 0 có vectơ pháp tuyến là n = Q (2;1;2)
(R):2x + 4y − 4z − 22 = 0 . có vectơ pháp tuyến là n = − R (2;4; 4) Ta có   1 2 2 1 n n − = = = ≠
nên hai bức tường (P) và (R) song song nhau R 2 P; 2 4 4 − 22 − nn = + + −
= ⇒ n ⊥ n nên bức tường (Q) vuông góc với hai bức tường (P) và P . Q 1.2 2.1 ( 2).2 0 P Q (R). Chọn điểm M ( 1
− ;0;0)∈(P) Do hai bức tường (P) và (R) song song nhau nên: − + − −
d ((P) (R)) = d (M (R)) 2.( ) 1 4.0 4.0 22 24 , , = =
= 4m Vậy độ rộng bức tường (Q) của 4 +16 +16 6 tòa nhà là 4m .
Câu 10: Một nhà hàng được xây dựng theo mô hình là hình chóp cụt OAG .
D BCFE có hai đáy song song
với nhau. Mặt sân OAGD là hình chữ nhật và được gắn hệ trục Oxyz như hình vẽ dưới (đơn vị
trên mỗi trục tọa độ là mét). Mặt sân OAGD có chiều dài OA =100m , chiều rộng OD = 60m
tọa độ điểm B(10;10;8) .
Khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (OBED) là……. Lời giải Page 9
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN  
Tính khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (OBED) .OD = (0;60;0),OB = (10;10;8)   
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (OBED) là n = OD,OB = (480;0; 600 − )  
Phương trình mặt phẳng (OBED) đi qua điểm O(0;0;0) và có vectơ pháp tuyến n = 4;0; 5 − 1 ( )
là: 4x − 5z = 0
Khoảng cách từ điểm G đến mặt phẳng (OBED) là: −
d (G (OBED)) 4.100 5.0 400 41 , = = ≈ 62,5m 16 + 25 41
Câu 11: Một công trình đang xây dựng được gắn hệ trục Oxyz như hình vẽ dưới (đơn vị trên mỗi trục
tọa độ là mét). Mỗi cột bê tông có dạng hình lăng trụ tứ giác đều và có tâm của mặt đáy trên lần  lợt là A( ) B( ) C( ) 5
3;2;3 , 6;3;3 , 9;4;2 , D6;0; . 2   
Tính khoảng cách từ điểm D đến mặt phẳng ( ABC). Lời giải Ta có  
AB = (3;1;0); AC = (6;2; ) 1
Mặt phẳng ( ABC) có vectơ pháp tuyến là n = ( 1;
− 3;0) nên phương trình ( ABC) : x − 3y + 3 = 0 .
Vậy khoảng cách cần tìm là +
d (D ( ABC)) 1.6 3 9 10 , = = . 2 + (− )2 10 1 3
Giáo viên: Huỳnh Văn Ánh – 42 Nguyễn Cư Trinh – Thuận Hòa – TP Huế – ĐT: 0984164935 Page 10
Chuyên luyện thi: Tuyển sinh vào lớp 10 – Tốt Nghiệp THPT – BDKT Toán 10; 11; 12
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN NG ƯƠ
V PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN CH
BÀI: PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG LÝ THUYẾT. I
I. VECTƠ CHỈ PHƯƠNG CỦA ĐƯỜNG THẲNG.
1. Định nghĩa:    
Vectơ u được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng (∆) nếu u ≠ 0 và giá của u song song
hoặc trùng với đường thẳng (∆) .
2. Nhận xét:  
a) Nếu u là một vectơ chỉ phương của đường thẳng ∆ ⇒ k.u (k ≠ 0) cũng là VTCP của đường
thẳng ∆ . Vậy đường thẳng (∆) có vô số VTCP và các VTCP này cùng phương với nhau. 
b) Nếu ∆ đi qua hai điểm A B thì AB là một VTCP của đường thẳng .   
c) Nếu  là giao tuyến của hai mặt phẳng cắt nhau (P) và (Q) thì u =   - là một VTCP ∆ n ;n P Q    
của đường thẳng ∆ (với n ;n lần lượt là vectơ pháp tuyến của 2 mặt phẳng (P);(Q)). P Q
II. PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG.
1. Định nghĩa:
Cho đường thẳng ∆ đi qua điểm M x ; y ;z và có vectơ chỉ phương u = (u ;u ;u 1 2 3 ) 0 ( 0 0 0 )
x = x + u t 0 1
a) Phương trình tham số của đường thẳng ∆ là: y = y + u t (t ∈) 0 2  z = z +  u t 0 3 xx yy z z
b) Phương trình chính tắc của đường thẳng  là: 0 0 0   (với u u u ≠ 0). 1 2 3 1 u u2 3 u 2. Chú ý:
x = x + u t 0 1
Cho đường thẳng ∆ có phương trình là: y = y + u t (t ∈) 0 2 z = z +  u t 0 3
u =(u ;u ;u - là một VTCP của ∆. 1 2 3 )
M ∈∆ ⇔ M (x + u t; y + u t; z + u t 0 1 0 2 0 3 ) Page 118
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
III. GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG; GÓC GIỮA ĐƯỜNG THẲNG VỚI ĐƯỜNG THẲNG.
1. Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian Oxyz , cho mặt phẳng  có vectơ pháp tuyến n  ; A ;
B C và đường thẳng 
 có vectơ chỉ phương u   1 u ;u2; 3 u .
Gọi  là góc giữa đường thẳng  và mặt phẳng , 0 90    , ta có:     ϕ = ( ) n.u sin cos n;u =   n . u
2. Góc giữa hai đường thẳng
Trong không gian Oxyz , cho đường thẳng ∆ có vectơ chỉ phương u = (u ;u ;u và đường thẳng 1 2 3 ) 
 có vectơ chỉ phương u′ = (u ;′u′;u′ . 1 2 3 )
Gọi  là góc giữa đường thẳng ∆ đường thẳng  , 0 90    , ta có:         u u u.u cos cos ;    u . uIV. KHOẢNG CÁCH.
1. Khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng
Trong không gian Oxyz ,cho điểm M và đường thẳng  đi qua điểm M0 0 x ; 0
y ; z0, có VTCP
u  1u;u2; 3u.Khoảng cách giữa M và ∆ là:   MM   0;ud M;       u
2. Khoảng cách giữa hai đường thẳng song song: bằng khoảng cách từ một điểm tùy ý thuộc đường
thẳng này đến đường thẳng kia.
Trong không gian Oxyz cho đường thẳng  đi qua điểm M0 0 x ; 0
y ; z0, có VTCP  
u = (u ;u ;u và đường thẳng  đi qua điểm M0 0 x; 0
y; z0, có VTCP u  1 u;u2; 3 u 1 2 3 )
Giả sử  / /, khi đó khoảng cách giữa hai đường thẳng  và  là: d  ;
  d M0; d M0;  
3 Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Trong không gian Oxyz , cho đường thẳng  đi qua điểm M0 0 x ; 0
y ; z0, có VTCP
u  1u;u2; 3u và đường thẳng  đi qua điểm M0 0x; 0y;z0, có vectơ chỉ phương  u  1 u;u2; 3 u
Giả sử ∆ và ∆′ là hai đường thẳng chéo nhau, khi đó khoảng cách giữa chúng là:
   u;u   .MM d  ;    0       u;u      Page 119
Sưu tầm và biên soạn
CHUYÊN ĐỀ V – HÌNH HỌC 12 – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
V. VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA HAI ĐƯỜNG THẲNG; VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG.
1. Vị trí tương đối của đường thẳng và đường thẳng
Trong không gian Oxyz cho hai đường thẳng  và  biết rằng:
x x u t  0 1 
 đi qua điểm M0  0 x ; 0
y ; z0và có VTCP u  1 u ;u2; 3
u    :y  0
y u2t
z z0  3 u t        x  0 x 1 u t
 đi qua điểm M  0  0 x ; 0
y ; z0 và có VTCP u  1 u;u2; 3
u   :y  0
y u2t
z z0  3 utCách 1:
 0x  1ut  0x  1ut 
Xét hệ phương trình  0
y u2t  0
y u2t (ẩn t,t ) (1).
z0 3utz0  3 ut  
a)  / /'  hệ phương trình (1) vô nghiệm và hai vectơ u , u cùng phương.  
b)  và  chéo nhau  hệ phương trình (1) vô nghiệm và hai vectơ u , u không cùng phương.
c)  và  trùng nhau  hệ phương trình (1) có vô số nghiệm.
d)  và  cắt nhau  hệ phương trình (1) có đúng một nghiệm. Cách 2:       
u,u    0
a)  / /  u , u cùng phương và M0       u,M   0M0   0        
b)  và  trùng nhau  u , u cùng phương và M    
0    u,u   u, M  0M0   0  .  
  
c)  và ∆′ cắt nhau  u ,u không cùng phương và ba vectơ u , u , M0M0 đồng phẳng.      
u,u    0  
   
u,u .M0M0  0  
  
d)  và  chéo nhau  u , u′ không cùng phương và u , u , M0M0 không đồng phẳng
  
 u,u′.M M ′ ≠ 0 . 0 0
2. Vị trí tương đối của đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian Oxyz cho mặt phẳng : Ax By Cz D  0 và đường thẳng  có x  0 x  1 u t
phương trình: y  0
y u2t t  .
z z0  3 u t   Gọi n  ; A ;
B C là VTPT của mặt phẳng  và u  1 u ;u2; 3
u  là VTCP của đường thẳng  . Cách 1: Page 120
Sưu tầm và biện soạn
CHUYÊN ĐỀ V – PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG KHÔNG GIAN
Xét phương trình: A 0 x  1 u t B 0
y u2tCz0  3
u t 0 (t là ẩn) (2)
a) Nếu phương trình (2) vô nghiệm thì  và  không có điểm chung   / /.
b) Nếu phương trình (2) có đúng một nghiệm t t0 thì đường thẳng  cắt mặt phẳng  tại điểm N  0 x  1 u t0; 0
y u2t0; z0  3 u t0.
c) Nếu phương trình (2) có vô số nghiệm thì  thuộc  ⇔ ∆ / / (α). Cách 2:   a)  cắt  ⇔ . n u ≠ 0    b) ∆ (α ) . = 0 / / n u ⇔ 
M ∈∆ ⇒ M ∉  (α )    .nu  0 c)  thuộc    
M   M  
HỆ THỐNG BÀI TẬP TOÁN THỰC TẾ.
Câu 1: Trong không gianOxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét), một ngôi nhà như hình vẽ dưới đây
có sàn nhà nằm trên mặt phẳng (Oxy). Hai mái nhà lần lượt nằm trên các mặt phẳng
(P): x −2y +5 = 0 và (Q): x −2y −3z + 20 = 0. Hỏi chiều cao của ngôi nhà tính từ sàn nhà lên
nóc nhà (điểm cao nhất của mái nhà) là bao nhiêu?
Câu 2: Trên mặt đất phẳng, người ta dựng một cây cột thẳng cao 6 m vuông góc với mặt đất, có chân
cột đặt tại ví trí O trên mặt đất. Tại một thời điểm, dưới ánh nắng mặt trời, bóng của đỉnh cột
dưới mặt đất cách chân cột 3 m về hướng 60o S
E (hướng tạo với hướng nam góc 60o tạo với
hướng đông góc 30o ) (hình bên dưới). Chọn hệ trục Oxyz có gốc tọa độ là O , tia Ox chỉ hướng
nam, tia Oy chỉ hướng đông, tia Oz chứa cây cột, đơn vị đo là mét. Tính góc tạo bởi đường
thẳng chứa tia nắng mặt trời đi qua đỉnh cột tại thời điểm đang xét với mặt đất. Page 121
Sưu tầm và biên soạn