TopStudy

Đáp án và lời giải

Bài tập Vận dụng kiến thức phương trình mặt phẳng vào giải quyết bài toán liên quan đến thực tế lớp 12 (có lời giải)

Về trang đề

Câu 1

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Đáp án đúng là: D

Vì B(3k; 2k; k) (CBEF): z = 3 nên k = 3.

Suy ra B(9; 6; 3). Khi đó a + b + c = 18.

Câu 2

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Đáp án đúng là: D

Do mặt dưới của mái nhà thuộc mặt phẳng vuông góc với trục Oz và đi qua 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∣02+02+12=2\frac{{\left| {35 - 33} \right|}}{{\sqrt {{0^2} + {0^2} + {1^2}} }} = 2.

Câu 3

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: B

Đáp án đúng là: B

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ

Hình minh hoạ

Ta có OC=OB2−BC2=4OC = \sqrt {O{B^2} - B{C^2}} = 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)\overrightarrow k \left( {0;0;1} \right),\overrightarrow {OB} \left( {3;4;0} \right) làm vectơ chỉ phương.

Suy ra vectơ pháp tuyến n→=[k→,OB→]=(−4;3;0)\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow k ,\overrightarrow {OB} } \right] = \left( { - 4;3;0} \right).

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.

Do đó a + c = 4.

Câu 4

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: B

Đáp án đúng là: B

Ta có AB→=(3;1;0),AC→=(6;2;−1)\overrightarrow {AB} = \left( {3;1;0} \right),\overrightarrow {AC} = \left( {6;2; - 1} \right).

Mặt phẳng (ABC) có vectơ pháp tuyến là n→=(−1;3;0)\overrightarrow n = \left( { - 1;3;0} \right) nên phương trình (ABC):

x – 3y + 3 = 0.

Vậy khoảng cách d(D,(ABC))=∣1.6+3∣12+(−3)2=91010≈2,85d\left( {D,\left( {ABC} \right)} \right) = \frac{{\left| {1.6 + 3} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {{\left( { - 3} \right)}^2}} }} = \frac{{9\sqrt {10} }}{{10}} \approx 2{,}85.

Câu 5

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Đáp án đúng là: A

Vì (Q) // (P) nên (Q) có một vectơ pháp tuyến là n→=(6;5;1)\overrightarrow n = \left( {6;5;1} \right).

Nên phương trình mặt phẳng (Q): 6x + 5y + z – 12 = 0.

Do đó A + B + C + D = 0.

Câu 6

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Đáp án đúng là: A

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 x3+y1,5+z−1,5=1⇔x+2y−2z−3=0\frac{x}{3} + \frac{y}{{1{,}5}} + \frac{z}{{ - 1{,}5}} = 1 \Leftrightarrow x + 2y - 2z - 3 = 0.

Giả sử điểm G(xG_{G}; yG_{G}; zG_{G}) là vị trí khi mục tiêu bay tới mặt phẳng (P) để tới vị trí N nên G ∈ (P).

Do MG→,MN→\overrightarrow {MG} ,\overrightarrow {MN} là 2 vectơ cùng hướng nên tồn tại số thực t > 0 sao cho MG→=tMN→\overrightarrow {MG} = t\overrightarrow {MN}.

Ta có MG→=(xG−5;yG−2;zG−4);MN→=(−4;−2;−6)\overrightarrow {MG} = \left( {{x_G} - 5;{y_G} - 2;{z_G} - 4} \right);\overrightarrow {MN} = \left( { - 4; - 2; - 6} \right).

Nên {xG−5=−4tyG−2=−2tzG−4=−6t\left\{ \begin{array}{l}{x_G} - 5 = - 4t\\{y_G} - 2 = - 2t\\{z_G} - 4 = - 6t\end{array} \right.⇒{xG=5−4tyG=2−2tzG=4−6t\Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x_G} = 5 - 4t\\{y_G} = 2 - 2t\\{z_G} = 4 - 6t\end{array} \right..

Vì G ∈ (P) 5 – 4t + 2(2 – 2t) – 2(4 – 6t) = 3 t = 12\frac{1}{2} G(3; 1; 1).

Do đó AG→=(0;1;1)⇒AG=2≈1,41\overrightarrow {AG} = \left( {0;1;1} \right) \Rightarrow AG = \sqrt 2 \approx 1{,}41.

Câu 7

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: C

Đáp án đúng là: C

Ta có phương trình mặt phẳng là (P): z – 4 = 0.

Khoảng cách từ đầu in đến khay đặt vật in là d(M, (P)) = ∣24−4∣1=20\frac{{\left| {24 - 4} \right|}}{1} = 20.

Câu 8

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Đáp án đúng là: A

Lấy A(0; 0; −4) ∈ (P), dễ thấy (P) // (Q)

Khi đó d((P),(Q))=d(A,(Q))=∣2.(−4)+2∣22+(−1)2+22=63=2d\left( {\left( P \right),\left( Q \right)} \right) = d\left( {A,\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| {2.\left( { - 4} \right) + 2} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2} + {2^2}} }} = \frac{6}{3} = 2.

Câu 9

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Đáp án đúng là: A

Ta có d(A,(P))=∣2.2−1−2.5+13∣4+1+4=2d\left( {A,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {2.2 - 1 - 2.5 + 13} \right|}}{{\sqrt {4 + 1 + 4} }} = 2.

Câu 10

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Đáp án đúng là: D

Giả sử A(1; 1; 10), B(4; 3; 1), C(3; 2; 5),

Có AB→=(3;2;−9),AC→=(2;1;−5)\overrightarrow {AB} = \left( {3;2; - 9} \right),\overrightarrow {AC} = \left( {2;1; - 5} \right), [AB→,AC→]=(−1;−3;−1)\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( { - 1; - 3; - 1} \right).

Mặt phẳng (ABC) đi qua A(1; 1; 10) và nhận [AB→,AC→]=(−1;−3;−1)\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( { - 1; - 3; - 1} \right) làm vectơ pháp tuyến có phương trình là: −(x – 1) – 3(y – 1) – (z – 10) = 0 x + 3y + z − 14 = 0.

Do đó m + n + p = 3 + 1 − 14 = 10.

Câu 11

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Giả sử C(a; b; c) là vị trí mà máy bay xuyên qua đám mây đề hạ cánh nên C thuộc (P).

Mặt phẳng (P) có phương trình là x8+y−8+z0,8=1⇔x−y+10z−8=0\frac{x}{8} + \frac{y}{{ - 8}} + \frac{z}{{0{,}8}} = 1 \Leftrightarrow x - y + 10z - 8 = 0 .

Vì AB→\overrightarrow {AB} và AC→\overrightarrow {AC} là hai vectơ cùng hướng nên tồn tại một số thực t > 0 sao cho

AB→=(1;8,5;−1)\overrightarrow {AB} = \left( {1;8{,}5; - 1} \right), AC→=tAB→\overrightarrow {AC} = t\overrightarrow {AB}, AC→=(a−3;b+2;c−1)\overrightarrow {AC} = \left( {a - 3;b + 2;c - 1} \right).

Ta có hệ phương trình {a−3=tb+2=8,5tc−1=−t⇔{a=t+3b=8,5t−2c=−t+1\left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{a - 3 = t}\\{b + 2 = 8{,}5t}\\{c - 1 = - t}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{a = t + 3}\\{b = 8{,}5t - 2}\\{c = - t + 1}\end{array}} \right..

Do đó C(t + 3; 8,5t – 2; − t + 1).

Vì C thuộc (P) nên ta có t + 3 − 8,5t + 2 + 10∙(− t + 1) – 8 = 0 ⇔ t = 25\frac{2}{5}.

Vậy C(3,4; 1,4; 0,6).

Độ cao của máy bay khi máy bay xuyên qua đám mây là 0,6 km.

Câu 12

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Ta có:

(P): 2x + 2y – 4z + 15 = 0 có vectơ pháp tuyến là nP→=(2;2;−4)=2⋅(1;1;−2)\overrightarrow {{n_P}} = \left( {2;2; - 4} \right) = 2 \cdot \left( {1;1; - 2} \right).

(Q): x + y – 2z + 1 = 0 có vectơ pháp tuyến là nQ→=(1;1;−2)\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {1;1; - 2} \right).

nP→=2nQ→\overrightarrow {{n_P}} = 2\overrightarrow {{n_Q}} và 15 ≠ 2×1 nên (P) // (Q).

Chọn M(0; 1;1) thuộc mặt phẳng (Q). Do hai bức tường (P) và (Q) song song nên

d((Q), (P)) = d(M, (P)) = ∣2⋅0+2⋅1−4⋅1+15∣22+22+(−4)2=1324≈2,7\frac{{\left| {2 \cdot 0 + 2 \cdot 1 - 4 \cdot 1 + 15} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {2^2} + {{\left( { - 4} \right)}^2}} }} = \frac{{13}}{{\sqrt {24} }} \approx 2{,}7.

Câu 13

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: D

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: D

Quả bóng rơi xuống điểm A(20\sqrt {20}; 0,5; 0).

Mặt phẳng (P): x + by + cz + d = 0 đi qua O nên d = 0, điểm A(20\sqrt {20}; 0,5; 0) thuộc (P) nên 20\sqrt {20} + 0,5b = 0 ⇔ b = −45- 4\sqrt 5.

Vectơ pháp tuyến của (P) là nP→=(1;−45;c)\overrightarrow {{n_P}} = \left( {1; - 4\sqrt 5 ;c} \right), vectơ pháp tuyến của mặt đất (Oxy) là k⃗=(0;0;1)\vec k = \left( {0;0;1} \right).

Mặt khác (P) vuông góc với mặt đất nên

nP→⊥nOxy→⇔nP→⊥k⃗=0⇔1⋅0+(−45)⋅0+c⋅1=0⇔c=0\overrightarrow {{n_P}} \bot \overrightarrow {{n_{Oxy}}} \Leftrightarrow \overrightarrow {{n_P}} \bot \vec k = 0 \Leftrightarrow 1 \cdot 0 + \left( { - 4\sqrt 5 } \right) \cdot 0 + c \cdot 1 = 0 \Leftrightarrow c = 0.

Mặt phẳng (P) có phương trình là: x – 45\sqrt 5 = 0.

Vậy −2b2^{2} – c2^{2}+ d2^{2} = − 160.

Câu 14

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

d(M, (P)) = ∣3⋅2+4⋅2+13⋅1−3∣22+22+12=243=8\frac{{\left| {3 \cdot 2 + 4 \cdot 2 + 13 \cdot 1 - 3} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {2^2} + {1^2}} }} = \frac{{24}}{3} = 8.

Câu 15

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Do mặt dưới của mái nhà thuộc mặt phẳng vuông góc với trục Oz và đi qua điểm A(6; 9; 57) nên phương trình mặt phẳng chứa mặt dưới của mái nhà: z – 57 = 0.

Khoảng cách từ điểm D đến mặt phẳng chứa dưới của mái nhà tầng bằng: ∣51−57∣02+02+12=6\frac{{\left| {51 - 57} \right|}}{{\sqrt {{0^2} + {0^2} + {1^2}} }} = 6.

Vậy độ dày của mái nhà là 6 dm.

Câu 16

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Đúng

  • b) Sai

  • c) Sai

  • d) Sai

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng. b) Sai. c) Sai. d) Sai.

a) Đúng. Giả sử toạ độ của các điểm mái che là: A(0; 0; 8), B(0; 20; 8), D(15; 0; 14), C(15; 20; 14).

b) Sai. AB→=(0;20;0)\overrightarrow {AB} = \left( {0;20;0} \right), AC→=(15;20;6)\overrightarrow {AC} = \left( {15;20;6} \right).

n⃗=[AB→,AC→]=(120;0;−300)\vec n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {120;0; - 300} \right).

c) Sai. Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (ABCD) là n⃗=[AB→,AC→]=(120;0;−300)\vec n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {120;0; - 300} \right).

Mặt phẳng (ABCD) đi qua A(0; 0; 8) và chọn n⃗=(120;0;−300)\vec n = \left( {120;0; - 300} \right) làm vectơ pháp tuyến có phương trình là: 120(x – 0) + 0y – 300(z – 8) = 0 ⇔ 120x – 300z + 2400 = 0 hay 2x – 5z + 40 = 0.

d) Sai. Giả sử toạ độ G(8; 0; 4).

Khoảng cách từ điểm G(8; 0; 4) đến mặt phẳng (ABCD) chính là độ dài ngắn nhất từ thanh ngang GE với mái che được tính như sau:

d(G, (ABCD)) = ∣8⋅2−5⋅4+40∣22+(−5)2=3629≈6,7\frac{{\left| {8 \cdot 2 - 5 \cdot 4 + 40} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 5} \right)}^2}} }} = \frac{{36}}{{\sqrt {29} }} \approx 6{,}7.

Câu 17

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Sai

  • b) Đúng

  • c) Sai

  • d) Đúng

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Sai. b) Đúng. c) Sai. d) Đúng.

a) Sai. Từ hệ trục toạ độ ta có O(0; 0; 0), A(100; 0; 0), D(0; 60; 0), G(100; 60; 0).

b) Đúng. OB→=(10;10;8)\overrightarrow {OB} = \left( {10;10;8} \right), OD→=(0;60;0)\overrightarrow {OD} = \left( {0;60;0} \right).

u⃗=[OB→,OD→]=(−480;0;600)=120⋅(−4;0;5)\vec u = \left[ {\overrightarrow {OB} ,\overrightarrow {OD} } \right] = \left( { - 480;0;600} \right) = 120 \cdot \left( { - 4;0;5} \right).

Chọn n→=1120⋅u→\overrightarrow n = \frac{1}{{120}} \cdot \overrightarrow u là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (OBED).

Vậy vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (OBED) là n⃗=(4;0;−5)\vec n = \left( {4;0; - 5} \right).

c) Sai. Phương trình mặt phẳng (OBED) đi qua O(0; 0; 0) và nhận n⃗=(4;0;−5)\vec n = \left( {4;0; - 5} \right) làm vectơ pháp tuyến có phương trình là: 4(x – 0) + 0(y – 0) - 5(z – 0) = 0 hay

–4x + 5z = 0.

d) Đúng. Từ hệ trục toạ độ có B(10; 10; 8).

d(B, (OAG)) = d(B, (Oxy)) = 8.

Câu 18

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Đúng

  • b) Đúng

  • c) Sai

  • d) Đúng

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Sai. d) Đúng.

a) Đúng. Mặt phẳng (P): 2x + y – z – 10 = 0 có vectơ pháp tuyến là nP→=(2;1;−1)\overrightarrow {{n_P}} = \left( {2;1; - 1} \right)

Mặt phẳng (Q): 6x + 3y – 3z + 15 = 0 có vectơ pháp tuyến là nQ→=(6;3;−3)\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {6;3; - 3} \right).

Ta có: nQ→=(6;3;−3)=3⋅(2;1;−1)=3⋅nP→\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {6;3; - 3} \right) = 3 \cdot \left( {2;1; - 1} \right) = 3 \cdot \overrightarrow {{n_P}} và 3∙(-10) ≠ 15.

Vậy (P) // (Q).

b) Đúng. Mặt phẳng (R): x − 3y – z + 1 = 0 có vectơ pháp tuyến là nR→=(1;−3;−1)\overrightarrow {{n_R}} = \left( {1; - 3; - 1} \right)

Ta có: nP→⋅nR→=2⋅1+1⋅(−3)+(−1)⋅(−1)=0\overrightarrow {{n_P}} \cdot \overrightarrow {{n_R}} = 2 \cdot 1 + 1 \cdot \left( { - 3} \right) + \left( { - 1} \right) \cdot \left( { - 1} \right) = 0.

Vậy (P) ⊥\bot (R).

c) Sai. Ta có (P) ⊥\bot (R) và (P) // (Q).

Mặt phẳng (R): x − 3y – z + 1 = 0 có vectơ pháp tuyến là nR→=(1;−3;−1)\overrightarrow {{n_R}} = \left( {1; - 3; - 1} \right)

Mặt phẳng (Q): 6x + 3y – 3z + 15 = 0 có vectơ pháp tuyến là nQ→=(6;3;−3)\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {6;3; - 3} \right).

nR→⋅nQ→=6⋅1+3⋅(−3)+(−3)⋅(−1)=0\overrightarrow {{n_R}} \cdot \overrightarrow {{n_Q}} = 6 \cdot 1 + 3 \cdot \left( { - 3} \right) + \left( { - 3} \right) \cdot \left( { - 1} \right) = 0.

Vậy (R) ⊥\bot (Q).

Vậy (P), (Q), (R) không đôi một vuông góc.

d) Đúng. Chọn M(5; 0; 0) là điểm thuộc mặt phẳng (P).

Do (P) // (Q) nên:

d((P), (Q)) = d(M, (Q)) = ∣5⋅6+0⋅3−0⋅3+15∣62+32+32=4536=156\frac{{\left| {5 \cdot 6 + 0 \cdot 3 - 0 \cdot 3 + 15} \right|}}{{\sqrt {{6^2} + {3^2} + {3^2}} }} = \frac{{45}}{{3\sqrt 6 }} = \frac{{15}}{{\sqrt 6 }}.

Câu 19

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Đúng

  • b) Đúng

  • c) Đúng

  • d) Sai

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Đúng. d) Sai.

a) Đúng. Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ với O là trung điểm của AC.

Ta có A(0; − 1; 0), B(3\sqrt 3; 0; 0), C(0; 1; 0), A'(0; −1; 6).

b) Đúng. Ta có: AB→=(3;1;0)\overrightarrow {AB} = \left( {\sqrt 3 ;1;0} \right), AC→=(0;2;0)\overrightarrow {AC} = \left( {0;2;0} \right).

u⃗=[AB→,AC→]=(0;0;23)=23⋅(0;0;1)\vec u = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {0;0;2\sqrt 3 } \right) = 2\sqrt 3 \cdot \left( {0;0;1} \right)

Chọn k⃗=123⋅u→\vec k = \frac{1}{{2\sqrt 3 }} \cdot \overrightarrow u làm vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (ABC).

Vậy mặt phẳng (ABC) nhận k⃗=(0;0;1)\vec k = \left( {0;0;1} \right) là vectơ pháp tuyến.

c) Đúng. A'(0; −1; 6), B'(3\sqrt 3; 0; 5), C'(0; 1; 4).

A′B′→=(3;1;−1)\overrightarrow {A'B'} = \left( {\sqrt 3 ;1; - 1} \right), A′C′→=(0;2;−2)\overrightarrow {A'C'} = \left( {0;2; - 2} \right)

n1→=[A′B′→,A′C′→]=(0;23;23)=23⋅(0;1;1)\overrightarrow {{n_1}} = \left[ {\overrightarrow {A'B'} ,\overrightarrow {A'C'} } \right] = \left( {0;2\sqrt 3 ;2\sqrt 3 } \right) = 2\sqrt 3 \cdot \left( {0;1;1} \right).

Chọn n⃗=123⋅n1→\vec n = \frac{1}{{2\sqrt 3 }} \cdot \overrightarrow {{n_1}} là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (A'B'C').

Vậy mặt phẳng (A'B'C') nhận n⃗=(0;1;1)\vec n = \left( {0;1;1} \right) làm vectơ pháp tuyến.

d) Sai. Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ với O là trung điểm AC.

Ta có A(0; −1; 0), C(0; 1; 0), A'(0; −1; 6), C'(0; 1; 4).

AC→=(0;2;0)\overrightarrow {AC} = \left( {0;2;0} \right), AC′→=(0;2;4)\overrightarrow {AC'} = \left( {0;2;4} \right).

n⃗=[AC→,AC′→]=(8;0;0)\vec n = \left[ {\overrightarrow {AC} ,\overrightarrow {AC'} } \right] = \left( {8;0;0} \right).

Mặt phẳng (ACC'A') đi qua A(0; −1; 0) và nhận n⃗=(8;0;0)\vec n = \left( {8;0;0} \right)làm vectơ pháp tuyến có phương trình là: 8(x − 0) + 0(y + 1) + 0(z − 0) = 0 hay 8x = 0.

d(B', (ACC'A')) = d(B, (ACC'A')) = ∣8⋅3+0⋅0+0⋅0∣82+02+02=3\frac{{\left| {8 \cdot \sqrt 3 + 0 \cdot 0 + 0 \cdot 0} \right|}}{{\sqrt {{8^2} + {0^2} + {0^2}} }} = \sqrt 3.

Câu 20

Lời giải do TopStudy biên soạn

  • a) Đúng

  • b) Sai

  • c) Đúng

  • d) Sai

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng. b) Sai. c) Đúng. d) Sai.

a) Đúng. Khối rubik có cạnh bằng 3.

b) Sai. Điểm C không phải một đỉnh của khối rubik.

c) Đúng. Phương trình mặt phẳng (ABC) là x3+y3+z2=1\frac{x}{3} + \frac{y}{3} + \frac{z}{2} = 1.

d) Sai. Phương trình mặt phẳng (ABC) là x3+y3+z2=1\frac{x}{3} + \frac{y}{3} + \frac{z}{2} = 1 hay 2x + 2y + 3z – 6 = 0.

Thay tọa độ D(1; 1; 1) vào phương trình mặt phẳng (ABC), ta có:

2×1 + 2×1 + 3×1 – 6 = 1 ≠ 0.

Vậy D không thuộc mặt phẳng (ABC).

Câu 21

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 1

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 1

Ta có AB→=(2;2;0)\overrightarrow {AB} = \left( {2;2;0} \right), AC→=(4;2;−1)\overrightarrow {AC} = \left( {4;2; - 1} \right).

n⃗=[AB→,AC→]=(−2;2;−4)\vec n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( { - 2;2; - 4} \right).

Phương trình mặt phẳng (P) đi qua A(2; 1; 3) và nhận n⃗=(−2;2;−4)\vec n = \left( { - 2;2; - 4} \right) làm vectơ pháp tuyến: − 2(x – 2) + 2(y – 1) – 4(z – 3) = 0 hay – 2x + 2y – 4z + 14 = 0.

Vì A, B, C, D đồng phẳng nên D thuộc (ABC). Thay toạ độ điểm D vào phương trình mặt phẳng (ABC) ta có: −2∙k + 2∙0 − 4∙3k + 14 = 0 hay k = 1.

Câu 22

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 3

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 3

Những điểm thuộc đường nóc nhà có toạ độ thoả mãn hệ:

{x−3y+4=0x−3y−z+1=0\left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{x - 3y + 4 = 0}\\{x - 3y - z + 1 = 0}\end{array}} \right..

Chọn x = 2 nên y = 2.

Thay x = 2, y = 2 vào phương trình x − 3y – z + 1 = 0.

Ta có: 2 – 2∙3 – z + 1 = 0 ⟺ z = −3.

Vậy điểm A(2; 2; −3) là một điểm thuộc đường nóc nhà.

Khi đó chiều cao cần tìm của ngôi nhà là khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (Oxy) bằng 3m

Câu 23

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 26

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 26

Xét ba điểm A(2; 1; 10), B(3; 4; 1), C(2; 5; 3).

AB→=(1;3;−9)\overrightarrow {AB} = \left( {1;3; - 9} \right), AC→=(0;4;−7)\overrightarrow {AC} = \left( {0;4; - 7} \right).

n⃗=[AB→,AC→]=(15;7;4)\vec n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {AC} } \right] = \left( {15;7;4} \right).

Mặt phẳng (ABC) đi qua A(2; 1; 10) và nhận n⃗=(15;7;4)\vec n = \left( {15;7;4} \right) làm vectơ pháp tuyến là: 15(x – 2) + 7(y – 1) + 4(z – 10) = 0 hay 15x + 7y + 4z – 77 = 0.

Vậy a + b + c = 15 + 7 + 4 = 26.

Câu 24

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 15

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 15

PQ→=(50;50;5)\overrightarrow {PQ} = \left( {50;50;5} \right), PR→=(0;50;5)\overrightarrow {PR} = \left( {0;50;5} \right).

u⃗=[PQ→,PR→]=(0;−250;2500)=250⋅(0;−1;10)\vec u = \left[ {\overrightarrow {PQ} ,\overrightarrow {PR} } \right] = \left( {0; - 250;2500} \right) = 250 \cdot \left( {0; - 1;10} \right).

Chọn n⃗=1250⋅u⃗\vec n = \frac{1}{{250}} \cdot \vec u làm vectơ pháp tuyến của mặt đáy.

Phương trình mặt đáy qua P và nhận n⃗=(0;−1;10)\vec n = \left( {0; - 1;10} \right) làm vectơ pháp tuyến:

0(x – 0) – 1(y – 0) + 10(z + 20) = 0 hay – y + 10z + 200 = 0.

d(A, (PQR)) = ∣0⋅50−1⋅50+10⋅0+200∣02+(−1)2+102=150101≈15\frac{{\left| {0 \cdot 50 - 1 \cdot 50 + 10 \cdot 0 + 200} \right|}}{{\sqrt {{0^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2} + {{10}^2}} }} = \frac{{150}}{{\sqrt {101} }} \approx 15.

Câu 25

Lời giải do TopStudy biên soạn

Đáp án: 0,5

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 0,5

Gọi I là trung điểm của AB do đó I(−12;32;−12)I\left( {\frac{{ - 1}}{2};\frac{3}{2};\frac{{ - 1}}{2}} \right) và (Q) là mặt phẳng trung trực của đoạn AB.

Khi đó mặt phẳng (Q) qua điểm I(−12;32;−12)I\left( {\frac{{ - 1}}{2};\frac{3}{2};\frac{{ - 1}}{2}} \right) và có vectơ pháp tuyến AB→=(−3;−1;1)\overrightarrow {AB} = \left( { - 3; - 1;1} \right) nên có phương trình là:

−3⋅(x+12)−1⋅(y−32)+1⋅(z+12)=0- 3 \cdot \left( {x + \frac{1}{2}} \right) - 1 \cdot \left( {y - \frac{3}{2}} \right) + 1 \cdot \left( {z + \frac{1}{2}} \right) = 0 hay – 3x – y + z + 12\frac{1}{2} = 0.

Vì MA = MB nên M thuộc mặt phẳng (Q).

Ta có hệ phương trình:

{x−2y+z+4=0−3x−y+z+12=0⇔{−2y+z=−x−4−y+z=3x−12⇔{y=4x+72z=7x+3\left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{x - 2y + z + 4 = 0}\\{ - 3x - y + z + \frac{1}{2} = 0}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{ - 2y + z = - x - 4}\\{ - y + z = 3x - \frac{1}{2}}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{cccccccccccccccccccc}{y = 4x + \frac{7}{2}}\\{z = 7x + 3}\end{array}} \right..

Do đó M(x;4x+72;7x+3)M\left( {x;4x + \frac{7}{2};7x + 3} \right).

Có MA=112⇔(x−1)2+(4x+32)2+(7x+4)2=114MA = \frac{{\sqrt {11} }}{2} \Leftrightarrow {\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {4x + \frac{3}{2}} \right)^2} + {\left( {7x + 4} \right)^2} = \frac{{11}}{4}.

⇔66x2+66x+664=0⇔x=−12\Leftrightarrow 66{x^2} + 66x + \frac{{66}}{4} = 0 \Leftrightarrow x = \frac{{ - 1}}{2}.

Nên M(−12;32;−12)M\left( {\frac{{ - 1}}{2};\frac{3}{2};\frac{{ - 1}}{2}} \right).

Vậy a + b + c = 12\frac{1}{2}.