Đáp án và lời giải
Giải SBT Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài tập cuối chương V có đáp án
Câu 1
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: A
Ta có: d(M, (P)) = = 5.
Câu 2
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: B
Nhận thấy nên (P) ∥ (Q).
Lấy A(0; 0; 5) thuộc (P).
Do đó, d((Q),(P)) = d(A, (Q)) = .
Câu 3
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: A
Thay các tọa độ điểm ở các đáp án A, B, C, D.
Thay điểm M(1; 1; 6) vào (P) được: 1 – 2.1 + 6 – 5 = 0.
Vậy điểm M(1; 1; 6) thuộc (P).
Thay điểm N(−5; 0; 0) vào (P) được: −5 – 2.0 + 0 – 5 = −10 ≠ 0.
Do đó điểm N(−5; 0; 0) không thuộc (P).
Thay điểm P(0; 0; −5) vào (P) được: 0 – 2.0 + (−5) – 5 = −10 ≠ 0.
Do đó điểm P(0; 0; −5) không thuộc (P).
Thay điểm Q(2; −1; 5) vào (P) được: 2 – 2.(−1) + 5 – 5 = 4 ≠ 0.
Do đó điểm Q(2; −1; 5) không thuộc (P).
Chọn A.
Câu 4
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: C
Ta có: lần lượt là các vectơ chỉ phương của (α), (β) và (γ).
Nhận thấy nên (α) ⊥ (β).
nên (γ) ⊥ (β).
nên (α) ⊥ (γ).
Do đó mệnh đề C sai.
Câu 5
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: D
Phương trình chính tắc của đường thẳng d là:
Câu 6
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: C
Ta có phương trình chính tắc của d là = t
Do đó, phương trình tham số của đường thẳng d là:
Câu 7
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: B
Phương trình chính tắc đó là:
Câu 8
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: B
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) cũng là vectơ chỉ phương của đường thẳng d.
Do đó, .
Vậy phương trình đường thẳng d qua A và vuông với mặt phẳng (P) là:
Câu 9
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: C
Xét các đáp án, ta thấy:
Đáp án A:
Phương trình x + y + z + x – 2y + 4z – 3 = 0 có dạng
x + y + z – 2ax – 2by – 2cz + d = 0 với a = ; b = 1; c = −2; d = −3.
Ta có: a + b + c − d = + 1 + 4 – 3 > 0 do đó đây là phương trình mặt cầu.
Đáp án B:
Phương trình 2x + 2y + 2z – x – y – z = 0 hay x + y + x x y z = 0.
Ta có: a = , b = , c = , d = 0 nên a + b + c – d > 0. Do đó, đây là phương trình mặt cầu.
Đáp án C:
Phương trình x + y + z – 2x + 4y – 4z + 10 = 0 có dạng
x + y + z – 2ax – 2by – 2cz + d = 0 với a = 1, b = −2, c = 2 và d = 10.
Ta có: a + b + c − d = 1 + 4 + 4 – 10 < 0 nên đây không là phương trình mặt cầu.
Đáp án D:
Ta có: 2x + 2y + 2z + 4x + 8y + 6z + 3 = 0 hay x + y + z + 2x + 4y + 3z + = 0.
Ta có: a + b + c – d > 0 nên đây là phương trình mặt cầu.
Vậy chọn C.
Câu 10
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: A
Ta có phương trình x + y + z + 2x – 4y + 4z + m = 0 với a = −1, b = 2, c = −2
và d = m.
Để là phương trình mặt cầu thì a + b + c – d > 0 hay (−1) + 2 + (−2) – m > 0.
Suy ra 9 – m > 0 hay m < 9.
Câu 11
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: C
Xét các đáp án, ta thấy:
(S): x + y + z + 2x – 4y – 2 = 0 hay (x + 1) + (y – 2) + z = 7.
Thay tọa độ O(0; 0; 0) ta được 1 + (−2) + 0 = 5 ≠ 7.
Vậy (S) không đi qua gốc tọa độ.
(S): x + y + z – 4y + 6z – 2 = 0 hay x + (y – 2) + (z + 3) = 15.
Thay tọa độ O(0; 0; 0) ta được 0 + (−2) + 3 = 13 ≠ 15.
Vậy (S) không đi qua gốc tọa độ.
(S): x + y + z + 2x + 6z = 0 hay (x + 1) + y + (z + 3) = 10.
Thay tọa độ O(0; 0; 0) ta được 1 + 0 + 3 = 10.
Vậy (S) đi qua gốc tọa độ.
(S): x + y + z + 2x – 4y + 6z – 2 = 0 hay (x + 1) + (y – 2) + (z + 3) = 16.
Thay tọa độ O(0; 0; 0) ta được 1 + (−2) + 3 = 14 ≠ 16.
Vậy (S) không đi qua gốc tọa độ.
Câu 12
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đáp án đúng là: C
Thay các điểm vào phương trình mặt cầu, ta được:
Có: (−1 – 1) + (2 – 2) + (5 – 3) = 8 < 9 do đó điểm M nằm trong (S).
Có: (0 – 1) + (3 – 2) + (2 – 3) = 3 < 9 do đó điểm N nằm trong (S).
Có: (−1 – 1) + (6 – 2) + (−1 – 3) = 36 > 9 do đó điểm P nằm ngoài (S).
Có: (2 – 1) + (4 – 2) + (5 – 3) = 9 do đó điểm Q thuộc mặt cầu (S).
Câu 13
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đ
b) S
c) Đ
d) S
Mặt phẳng (P) đi qua ba điểm A(0; 1; 1), B(3; 2; 2), C(4; 3; 5) nên có cặp vectơ chỉ phương là , .
Ta có: .
Vậy là một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P).
Phương trình mặt phẳng (P) là:
1(x – 0) – 4(y – 1) + 1(z – 1) = 0 hay x – 4y + z + 3 = 0.
Thay điểm M(1; 2; 4) vào (P), ta được: 1 – 4.2 + 4 + 3 = 0.
Vậy mặt phẳng (P) đi qua điểm M(1; 2; 4).
Đường thẳng d: có vectơ chỉ phương .
Ta có: α = sin(d, (P)) =
.
⇒ α = 0°.
Câu 14
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đ
b) S
c) S
d) Đ
Thay A(0; 5; 3) vào phương trình mặt phẳng (P), ta có: 2.0 – 5 – 2.3 + 11 = 0.
Do đó, điểm A(0; 5; 3) thuộc mặt phẳng (P).
Ta có: d(M, (P)) = .
Ta có: , lần lượt là vectơ chỉ phương của đường thẳng d và mặt phẳng (P).
Suy ra sin(MA, (P)) =
.
Do đó đường thẳng MA không vuông góc với (P).
Đường thẳng d: có vectơ chỉ phương và đi qua điểm I(7; 9; 31).
Xét ⇒ d song song với (P).
Câu 15
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đ
b) S
c) Đ
d) S
Phương trình chính tắc của đường thẳng d là: .
Thay điểm A(2; 1; −2) vào d ta được: . Do đó điểm A thuộc đường thẳng d.
Thay điểm B(−2; −2; −9) vào d ta được: . Do đó điểm B không thuộc đường thẳng d.
Ta có: là vectơ chỉ phương của đường thẳng AB.
Có: nên đường thẳng AB vuông góc với d.
Câu 16
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Đ
b) Đ
c) S
d) Đ
Thay tọa độ điểm M(−2; 0; −1) vào d ta được: .
Do đó, M(−2; 0; −1) thuộc đường thẳng d.
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương . Vectơ cũng là một vectơ chỉ phương của đường thẳng d.
Thay tọa độ điểm N(2; 0; 1) vào đường thẳng d*'*: , ta được:
. Do đó điểm N(2; 0; 1) thuộc đường thẳng d*'*.
Ta có: lần lượt là vectơ chỉ phương của đường thẳng d và d*'*.
Có do đó d vuông góc với d*'*.
Câu 17
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) S
b) S
c) Đ
d) Đ
Mặt cầu (S) có tâm I(1; 3; −2) và bán kính R = 3.
Thay điểm O(0; 0; 0) vào phương trình mặt cầu (S): (−1) + (−3) + 2 = 14 > 9.
Vậy điểm O(0; 0; 0) nằm ngoài mặt cầu (S).
Thay tọa độ điểm M(1; 3; 1) vào phương trình mặt cầu (S):
(1 – 1) + (3 – 3) + (1 + 2) = 9.
Do đó, điểm M(1; 3; 1) nằm trên mặt cầu (S).
Câu 18
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có: .
Để (P) ⊥ (Q) ⇔ 1.1 + 2.(−4) + (−1).(m – 1) = 0 ⇔ m = −6.
Câu 19
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có: .
Để (α) song song với (β) thì ⇔ .
Câu 20
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đặt A(a; 0; 0), B(0; b; 0), C(0; 0; c).
Ta có: G(1; 2; 3) là trọng tâm tam giác ABC.
Có ⇒ A(3; 0; 0), B(0; 6; 0), C(0; 0; 9).
Vậy phương trình (P) là: hay 6x + 3y + 2z – 18 = 0.
Câu 21
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Mặt phẳng (Q) chứa M, N và song song với trục Oy nên có cặp vectơ chỉ phương . Do đó, mặt phẳng (Q) có vectơ pháp tuyến là:
= (4; 0; −1) là vectơ pháp tuyến của (Q).
Vậy phương trình mặt phẳng (Q) là: 4x – z + 1 = 0.
Câu 22
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có phương trình của mặt phẳng (P) chứa khay đặt vật in là z – 5 = 0, suy ra:
D(M, (P)) = = 30 (cm).
Câu 23
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đường thẳng d và d có vectơ chỉ phương lần lượt là , .
Đường thẳng ∆ đi qua A(1; −1; 2), đồng thời vuông góc với cả hai đường thẳng d, d nên có vectơ chỉ phương là
= (14; 17; 9).
Ta có phương trình chính tắc của đường thẳng ∆ là: .
Câu 24
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương ; mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến .
Đường thẳng ∆ đi qua M song song với (P) và vuông góc với d nên có vectơ pháp tuyến là = (−4; 2; −3).
Ta có phương trình chính tắc của ∆ là: .
Câu 25
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Mặt cầu (S) có phương trình x + y + z – 2ax – 2by – 2cz + d = 0 (1).
Thay tọa độ bốn đỉnh của tứ diện vào (1), ta được:
⇔
⇔ .
Vậy phương trình của (S) là: x + y + z – 2x – 4y – 4z = 0.
Câu 26
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Ta có tâm I của mặt cầu (S) là: I(1; 3; −7).
Tọa độ các điểm M, N là chân đường vuông góc vẽ từ I đến các trục Oy và Oz lần lượt là M(0; 3; 0), N(0; 0; −7).
Câu 27
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
a) Ta có mặt cầu (S) có tâm I(1; 0; −2) và bán kính R = .
Mặt phẳng (Oxy) có phương trình z = 0.
Ta có: d(I, (Oxy)) = = 2.
b) Ta có: J(−1; 0; 2) là điểm đối xứng của I qua gốc tọa độ O.
Phương trình mặt cầu (S*'*) tâm J, bán kính R = là:
(S*'*): (x + 1) + y + (z – 2) = 2.
Câu 28
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Bề mặt của lều (S): (x – 3) + (y – 3) + (z – 1) = 9 có tâm I(3; 3; 1), bán kính R = 3.
Gọi d là đường thẳng đi qua I và vuông góc với (P): x = 2.
Ta có vectơ chỉ phương của d là .
Suy ra d có phương trình tham số .
Gọi A(3 + t; 3; 1) là hình chiếu vuông góc của I trên (P). Thay tọa độ điểm A vào phương trình (P): x = 2, ta được (3 + t) – 2 = 0 hay t = −1, suy ra A(2; 3; 1).
Bán kính r của đường tròn có cửa lều là:
r = .
Vậy đường tròn cửa lều có tâm A(2; 3; 1), bán kính r = .
Gọi d*'* là đường thẳng đi qua I và vuông góc với (Q): z = 0.
Ta có vectơ chỉ phương của d*'* là = (0; 0; 1)
Suy ra d*'* có phương trình tham số:
Gọi B(3; 3; 1 + t) là hình chiếu vuông góc của I trên (Q). Thay tọa độ của điểm B vào phương trình (Q): z = 0 ta được 1 + t = 0, suy ra t = −1, suy ra B(3; 3; 0).
Bán kính r của đường tròn sàn lều là: r = .
Vậy đường tròn sàn lều có tâm B(3; 3; 0), bán kính r = .