Đáp án và lời giải
Bài tập Bài 2. Đường thẳng trong mặt phẳng tọa độ có đáp án
Câu 1
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
+ Đường thẳng y = 2x + 3 là đồ thị của hàm số y = 2x + 3.
Ta có y = 2x + 3 ⇔ 2x – y + 3 = 0
⇒ a = 2 ; b = −1 ; c = 3.
Vậy a = 2 ; b = −1 ; c = 3.
+ Đường thẳng y = −x + 1 là đồ thị của hàm số y = −x + 1.
Ta có y = −x + 1 ⇔ x + y − 1 = 0
⇒ a = 1 ; b = 1 ; c = −1.
Vậy a = 1 ; b = 1 ; c = −1.
+ Đường thẳng y = 3 là đồ thị của hàm số y = 3.
Ta có y = 3 ⇔ y − 3 = 0 ⇔ 0x + y − 3 = 0.
⇒ a = 0 ; b = 1 ; c = −3.
Vậy a = 0 ; b = 1 ; c = −3.
+ Đường thẳng x = −2 là đồ thị của hàm số x = −2.
Ta có x = −2 ⇔ x + 2 = 0 ⇔ x + 0y + 2 = 0.
⇒ a = 1 ; b = 10; c = 2.
Vậy a = 1 ; b = 10; c = 2.
Câu 2
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Ta có = a.b + b.(−a) = 0 ⇒ ⊥
⇒ phương của hai vectơ và vuông góc với nhau.
Vậy = 0 và phương của hai vectơ và vuông góc với nhau.
Câu 3
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b)
Vì có giá song song hoặc trùng với Δ mà trùng với Δ có giá song song hoặc trùng với
Do đó cùng phương với .
Mặt khác vectơ và vuông góc với vecto nên vuông góc với nhau.
Câu 4
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Với mỗi điểm M(x; y) thuộc Δ khi đó = (x – x0; y – y0).
Do là vectơ chỉ phương của Δ nên và cùng phương.
Tức là có số t ≠ 0 để = t
⇒ (x – x0; y – y0) = t(u1; u2).
⇔ (x – x0; y – y0) = (tu1; tu2) .
⇔
Vậy tọa độ điểm M thỏa mãn .
Câu 5
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Câu 6
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Giả sử điểm P trên d có tung độ bằng 1 có tọa độ là P(x; 1).
Vì P nằm trên d nên thay y = 1 vào phương trình ta được :
.
Từ phương trình 1 = 5 − 4t ⇒ t = 1.
Thay t = 1 vào phương trình x = −9 + 8t, ta được: x = −9 + 8. 1 = −1.
Vậy P = (−1; 1).
Câu 7
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đường thẳng d đi qua M(1; 1) nhận vectơ = (40; 30) làm vectơ chỉ phương.
Khi đó phương trình tham số của đường thẳng d là:
Câu 8
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Thay t = 2 vào phương trình đường thẳng d : , ta được:
⇒
Vậy tọa độ của xe tương ứng với t = 2 là (81 ; 61).
Thay t = 4 vào phương trình đường thẳng d: , ta được:
Vậy tọa độ của xe tương ứng với t = 4 là (161 ; 121).
Câu 9
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có: = (a; b) là vectơ pháp tuyến của đường thẳng Δ ⇒ = (b; −a) là vectơ chỉ phương của Δ.
Suy ra phương trình tham số của Δ đi qua M(x;y) nhận = (b; −a) làm vectơ chỉ phương là .
Vì M thuộc Δ nên tọa độ của M thoả mãn .
Xét hệ
Từ phương trình (1) suy ra x – x = bt ⇒ t = (với b ≠ 0)
Thay t = vào y = y – at ta được :
y – y + a. = 0 ⇔ a(x – x) + b(y – y) = 0.
⇔ ax + by + c = 0 (với c = −ax – by).
Vậy M(x; y) thuộc Δ thì M có tọa độ thỏa mãn phương trình:
a(x – x) + b(y – y) = 0 hay ax + by + c = 0 (với c = −ax – by).
Câu 10
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đường thẳng Δ có vectơ pháp tuyến = (3; 5) nên có vectơ chỉ phương = (5; −3).
Khi đó phương trình tổng quát của Δ là 3(x – 1) + 5(y – 1) = 0 ⇔ 3x + 5y – 8 = 0
Phương trình tham số của Δ là .
Vậy phương trình tổng quát của Δ là 3x + 5y −8 = 0 và phương trình tham số của Δ là .
Câu 11
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Đường thẳng Δ đi qua O(0; 0) và có vectơ chỉ phương = (2; −7) ⇒ vectơ pháp tuyến = (7; 2)
Ta có phương trình tham số của Δ là:
Phương trình tổng quát của Δ là 7(x – 0) + 2(y – 0) = 0 ⇔ 7x + 2y = 0.
Vậy phương trình tham số của Δ là ; phương trình tổng quát của Δ là 7x + 2y = 0.
Câu 12
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
c) Đường thẳng Δ đi qua hai điểm M(4; 0), N(0; 3) nên có vectơ chỉ phương = (−4; 3) ⇒ vectơ pháp tuyến = (3; 4).
Phương trình tham số của Δ là:
Phương trình tổng quát của Δ là: 3(x − 4) + 4(y − 0) = 0 ⇔ 3x + 4y − 12 = 0.
Vậy phương trình tham số của Δ là ; phương trình tổng quát của Δ là 3x + 4y − 12 = 0.
Câu 13
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Ta có = (3; −4) là vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ ⇒ = (4; 3) là vectơ pháp tuyến.
Phương trình tổng quát của đường thẳng Δ đi qua điểm A(1; 2) và nhận = (4; 3) là vectơ pháp tuyến là:
4(x − 1) + 3(y − 2) = 0 ⇔ 4x + 3y − 10 = 0.
Vậy phương trình tổng quát của đường thẳng Δ là 4x + 3y − 10 = 0.
Câu 14
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Điểm M là giao điểm của đường thẳng Δ và trục hoành, nên tọa độ của M thỏa mãn hệ phương trình:
Vậy giao điểm của đường thẳng Δ và trục hoành là .
Câu 15
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 16
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Nước từ vòi chảy với tốc độ là 2 m/h nên sau x giờ thì số nước chảy vào bể là 2x (m/h).
Vì trong bể chứa sẵn 5 m nước nên sau x giờ số nước trong bể là 2x + 5 (m).
Vậy biểu thức tính thể tích y của nước có trong bể sau x giờ là: y =2x + 5.
Câu 17
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Đồ thị d của hàm số y = 2x + 5 là đường thẳng đi qua hai điểm và B(0; 5) nên ta có hình vẽ sau:

Câu 18
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
c) Ta có: y = 2x + 5 ⇔ 2x – y + 5 = 0
⇒ Phương trình tổng quát của đường thẳng d là 2x – y + 5 = 0
Ta có d nhận = (2; −1) là vectơ pháp tuyến nên = (1; 2) là vectơ chỉ phương của đường thẳng d.
Phương trình tham số của đường thẳng d đi qua điểm B(0; 5) và nhận = (1; 2) là vectơ chỉ phương là:
Vậy phương trình tham số của đường thẳng d là: ; phương trình tổng quát của d là: 2x – y + 5 = 0.
Câu 19
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đường thẳng d và d có vectơ pháp tuyến lần lượt là = (1; −5) và = (10; 2).
Ta có: = 1. 10 + (−5). 2 = 0 nên và là hai vectơ vuông góc, suy ra d ⊥ d.
Vậy d và d vuông góc với nhau.
Giải hệ phương trình ta được
Suy ra d và d cắt nhau tại điểm có tọa độ .
Vậy d và d vuông góc và cắt nhau tại điểm có tọa độ .
Câu 20
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 21
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Vì d song song với d: x + 3y + 2 = 0 nên d nhận = (1; 3) là vectơ pháp tuyến.
Phương trình đường thẳng d đi qua điểm A(2; 3) và nhận = (1; 3) là vectơ pháp tuyến là:
(x − 2) + 3(y − 3) = 0 ⇔ x + 3y − 11 = 0.
Vậy phương trình đường thẳng d là x + 3y − 11 = 0.
Câu 22
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Vectơ pháp tuyến của đường thẳng d là (3; -1).
Vì đường thẳng dvuông góc với đường thẳng d nên vectơ pháp tuyến của d là vectơ chỉ phương của d. Khi đó phương trình đường thẳng d đi qua điểm B(4; -1) và nhận (3; -1) làm vectơ chỉ phương là: ⇔ ⇔ – x + 4 = 3y + 3 ⇔ x + 3y – 1 = 0.
Vậy phương trình đường thẳng d là: x + 3y – 1 = 0.
Câu 23
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 24
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 25
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có: y = x ⇔ x − y = 0 và y = 2x + 1 ⇔ 2x − y + 1 = 0
⇒ Phương trình đường thẳng của đồ thị hàm số y = x là d: x − y = 0 ⇒ vectơ pháp tuyến của d là = (1; −1).
Phương trình đường thẳng của đồ thị hàm số y = 2x + 1 là d: 2x − y + 1 = 0 ⇒ vectơ pháp tuyến của d là = (2; −1).
⇒ cos(d, d) = .
⇒ (d, d) = 18°26′.
Vậy góc giữa hai đường thẳng là đồ thị của hàm số y = x và y = 2x + 1 bằng 18°26′.
Câu 26
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Hai đường thẳng d: 4x − 3y + 2 = 0 và d: 4x − 3y + 12 = 0 đều có vectơ pháp tuyến là : = (4 ; −3)
Suy ra d và d song song hoặc trùng nhau.
Lấy A(0; 4) ∈ d. Thay tọa độ của A vào d ta có: 4.0 – 3.4 + 2 = −10 ≠ 0 ⇒ A ∉ d.
Vậy d và d song song với nhau.
Khi đó khoảng cách từ A đến d chính là khoảng cách giữa hai đường thẳng d và d.
Ta có d(A, d) = = 2.
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng d và d là 2.
Câu 27
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Ta có = (2; 1) là vectơ chỉ phương của d nên d nhận = (1; −2) là vectơ pháp tuyến.
Phương trình tham số của đường thẳng d đi qua A(−1; 5) và nhận = (2; 1) là vectơ chỉ phương là:
Phương trình tổng quát của đường thẳng d đi qua A(−1; 5) và nhận = (1; −2) là vectơ pháp tuyến là: 1(x + 1) −2(y − 5) = 0 ⇔ x − 2y + 11 = 0.
Vậy phương trình tham số của d là ; phương trình tổng quát của d là x − 2y + 11 = 0.
Câu 28
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Phương trình tổng quát của d đi qua B(4; −2) và nhận = (3; −2) là vectơ pháp tuyến là: 3(x − 4) − 2(y + 2) = 0 ⇔ 3x − 2y – 16 = 0.
Ta có = (3; −2) là vectơ pháp tuyến của d nên d nhận = (2; 3) là vectơ chỉ phương.
Phương trình tham số của d đi qua B(4; −2) và nhận = (2; 3) làm vectơ chỉ phương là:.
Vậy đường thẳng d có phương trình tổng quát là 3x − 2y – 16 = 0; phương trình tham số là .
Câu 29
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

a) Ta có = (4; 2) ⇒ đường thẳng BC nhận = (2; −4) là vectơ pháp tuyến.
Phương trình tổng quát của đường thẳng BC đi qua B(1; 2) và nhận = (2; −4) làm vectơ pháp tuyến là: 2(x − 1) − 4(y − 2) = 0 ⇔ 2x − 4y + 6 = 0 ⇔ x − 2y + 3 = 0.
Vậy phương trình tổng quát của đường thẳng BC là x − 2y + 3 = 0.
Câu 30
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Ta có M là trung điểm của BC ⇒ M( ) ⇒ M(3; 3)
Phương trình tham số của trung tuyến AM đi qua A(2; 5) và nhận = (1; −2) làm vectơ chỉ phương là:
Vậy phương trình tham số của trung tuyến AM là: .
Câu 31
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
c) Phương trình đường cao AH đi qua A(2; 5) và nhận = (4; 2) là vectơ pháp tuyến là: 4(x − 2) + 2(y − 5) = 0 ⇔ 4x + 2y – 18 = 0 ⇔ 2x + y – 9 = 0.
Vậy phương trình dường cao AH là: 2x + y – 9 = 0.
Câu 32
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Vì Δ song song với đường thẳng 3x + y + 9 = 0 nên Δ nhận = (3; 1) làm vectơ pháp tuyến và = (1; −3) làm vectơ chỉ phương.
⇒ Phương trình tổng quát đường thẳng Δ đi qua A(2; 1) và nhận = (3; 1) làm vectơ pháp tuyến là: 3(x − 2) + 1(y − 1) = 0 ⇔ 3x + y – 7 = 0.
Phương trình tham số của Δ đi qua A(2; 1) và nhận = (1; −3) làm vectơ chỉ phương là: .
Vậy phương trình tổng quát đường thẳng Δ là 3x + y – 7 = 0; phương trình tham số của Δ là .
Câu 33
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
b) Vì Δ vuông góc với đường thẳng 2x − y − 2 = 0 nên Δ nhận = (2; −1) làm vectơ chỉ phương và = (1; 2) làm vectơ pháp tuyến.
⇒ Phương trình tổng quát đường thẳng Δ đi qua B(−1; 4) và nhận = (1; 2) làm vectơ pháp tuyến là: 1(x + 1) + 2(y − 4) = 0 ⇔ x + 2y – 7 = 0.
Phương trình tham số của Δ đi qua B(−1; 4) và nhận = (2; −1) làm vectơ chỉ phương là: .
Vậy phương trình tổng quát đường thẳng Δ là x + 2y – 7 = 0; phương trình tham số của Δ là .
Câu 34
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Giao điểm A của d và trục Ox là nghiệm của hệ phương trình:
Giao điểm B của d và trục Oy là nghiệm của hệ phương trình:
⇒
⇒ B(0; 11).
Vậy d cắt hai trục tọa độ tại các điểm và B(0; 11).
Câu 35
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Δ: 3x + 4y – 10 = 0 có = (3; 4) là vectơ pháp tuyến.
Δ′: 6x + 8y – 1 = 0 có = (6; 8) là vectơ pháp tuyến.
Ta có: nên và cùng phương.
Suy ra Δ và Δ′ song song hoặc trùng nhau.
Lấy điểm M(2; 1) ∈ Δ, thay tọa độ điểm M vào Δ′ ta có:
6.2 + 8.1 – 1 = 0 ⇔ 19 = 0 (vô lý).
⇒ M ∉ Δ′.
Do đó Δ // Δ′.
Khi đó khoảng cách giữa hai đường thẳng Δ và Δ′ là khoảng cách từ điểm M đến Δ′.
⇒ d(Δ, Δ′) = d(M, Δ′) = = 1,9.
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng Δ và Δ′ là 1,9.
Câu 36
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đường thẳng d: 12x − 5y + 16 = 0 có vectơ pháp uyến là = (12; −5).
Khoảng cách ngắn nhất từ điểm M đến điểm S chính là khoảng cách từ điểm M đến đường thẳng d
Ta có: d(M; d) = = 2.
Vậy khoảng cách ngắn nhất từ M đến S là 2.
Câu 37
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Ta có: = (10; 5), = (6; −4), = (−4; −9).
Phương trình đường thẳng AB đi qua điểm A(−1; 1) và nhận làm vectơ chỉ phương nên nhận = (5; −10) là vectơ pháp tuyến là:
5(x + 1) − 10(y − 1) = 0 ⇔ 5x − 10y + 15 = 0 ⇔ x − 2y + 3 = 0.
Phương trình đường thẳng AC đi qua điểm A(−1; 1) và nhận làm vectơ chỉ phương nên nhận = (4; 6) là vectơ pháp tuyến là:
4(x + 1) + 6(y − 1) = 0 ⇔ 4x + 6y – 2 = 0 ⇔ 2x + 3y – 1 = 0.
Phương trình đường thẳng BC đi qua điểm B(9; 6) và nhận làm vectơ chỉ phương nên nhận = (9; −4) là vectơ pháp tuyến là:
9(x − 9) − 4(y − 6) = 0 ⇔ 9x − 4y – 57 = 0.
Vậy phương trình của các đường thẳng AB, AC, BC lần lượt là: 10x − 2y + 3 = 0; 2x + 3y – 1 = 0; 9x − 4y – 57 = 0.
Câu 38
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 39
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
c) Ta có: d(A; BC) =
Vậy khoảng cách từ điểm A đến đường thẳng BC là .