CHUYÊN ĐỀ: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG
A. Kiến thức chung
1. Phương trình mặt phẳng và các trường hợp đặc biệt
- PTTQ (phương trình tổng quát) mặt phẳng P qua M
Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 1 (DÙNG CHO ÔN THI TN – CĐ – ĐH 2011) Gửi tặng: www.Mathvn.com Bỉm sơn. 22.03.2011 Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 2 CHUYÊN ĐỀ: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH MẶT PHẲNG A. Kiến thức chung 1. Phương trình mặt phẳng và các trường hợp đặc biệt - PTTQ (phương trình tổng quát) mặt phẳng P qua 0 0 0 0( , , )M x y z và có vtpt (vectơ pháp tuyến) ( , , )n A B C là: 0 0 0( ) : ( ) ( ) ( ) 0P A x x B y y C z z Hay ( ) : 0P Ax By Cz D với 0 0 0( )D Ax By Cz - PTMP (phương trình mặt phẳng) P qua ( ,0,0) ; (0, ,0) ; (0,0, )A a Ox B b Oy C c Oz có phương trình là: ( ) : 1x y zP a b c (Phương trình mặt phẳng theo đoạn chắn) - Đặc biệt: + 2 2 0 ( ) / / 0 0 A P Ox D B C + 2 2 0 ( ) / / 0 0 B P Oy D A C + 2 2 0 ( ) / / 0 0 C P Oz D A B - Phương trình mặt phẳng (Oxy) là 0z , (Oyz) là 0x và (Oxz) là 0y 2. Vị trí tương đối của mặt thẳng và mặt phẳng: Cho hai mặt phẳng 1 1 1 1 1( ) : 0A x B y C z D và 2 2 2 2 2( ) : 0A x B y C z D TH 1: 1 1 1 11 2 2 2 2 2 ( ) / /( ) A B C D A B C D TH 2: 1 1 1 11 2 2 2 2 2 ( ) ( ) A B C D A B C D TH 3: 1 2 1 2 1 2 1 2( ) ( ) 0A A B B C C 3: Phương trình chùm mặt phẳng: Tập hợp các mặt phẳng ( ) chứa đường thẳng ( ) ( ) được gọi là chùm mặt phẳng xác định bởi mặt phẳng ( ) và mặt phẳng ( ) Nếu 1 1 1 1( ) : 0A x B y C z D và 2 2 2 2( ) : 0A x B y C z D thì phương trình mặt phẳng ( ) là: 1 1 1 1 2 2 2 2( ) : ( ) ( ) 0m A x B y C z D n A x B y C z D (*) với 2 2 0m n phương trình (*) có thể viết lại: ( ) ( ) 0m n 4. Góc và khoảng cách - Góc của 2 mặt phẳng: 1 1 1 1 1( ) : 0A x B y C z D và 2 2 2 2 2( ) : 0A x B y C z D là: 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2. A A B B C C cos A B C A B C - Góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P) Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 3 . sin( ,( )) . u n d P u n - Khoảng cách từ một điểm 0 0 0 0; ;M x y z đến mặt phẳng : 0P Ax By Cz D 0 0 00 2 2 2, Ax By Cz D d M P A B C B. Một số dạng bài tập Dạng 1: Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm Mo(xo;yo;zo) và thoả mãn điều kiện Loại 1 : Có một vectơ pháp tuyến Phương pháp: - Xác định 0 0 0 0( , , )M x y z của mặt phẳng P - Xác định vtpt ( ; ; )n A B C + Nếu / / P QP Q n n + Nếu P dP d n u - Áp dụng công thức: 0 0 0( ) : ( ) ( ) ( ) 0P A x x B y y C z z Bài tập giải mẫu: Bài 1: (SGK 12 – Ban Cơ Bản T89) Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz .Viết phương trình mặt phẳng (P): a. Đi qua điểm 1; 2;4M và nhận vectơ 2;3;5n làm vectơ pháp tuyến b. Đi qua điểm 2; 1;2M và song song với mặt phẳng : 2 – 3 4 0Q x y z Giải: a. Cách 1: Mặt phẳng P đi qua điểm 1; 2;4M và có vectơ pháp tuyến 2;3;5n có phương trình là : 2(x – 1) + 3(y + 2) + 5(z – 4 ) = 0 hay : 2 3 5 – 16 0P x y z Cách 2: Mặt phẳng (P) có vtpt 2;3;5n luôn có dạng 2 3 5 ’ 0x y z D vì mặt phẳng (P) đi qua điểm 1; 2;4 2.1 3. 2 5.4 ’ 0 ’ 16M D D .Vậy mặt phẳng : 2 3 5 – 16 0P x y z b. Cách 1: Mặt phẳng P đi qua điểm 2; 1;2M song song với mặt phẳng Q nên mặt phẳng P đi qua điểm 2; 1;2M và có vtpt 2; 1;3P Qn n nên mặt phẳng P có phương trình: 2(x – 2) – 1(y + 1) + 3(z – 2) = 0 hay : 2 – 3 –11 0P x y z Cách 2 : Mặt phẳng (P) có vtpt 2; 1;3Pn luôn có dạng 2 – 3 ’ 0x y z D vì mặt phẳng P đi qua điểm 2; 1;2M ' 1D hay : 2 – 3 – 11 0P x y z Hoặc có thể lí luận vì P song song với Q nên P luôn có dạng 2 – 3 ’ 0x y z D vì P qua M : 2 – 3 – 11 0P x y z Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 4 Bài 2: (SGK – Ban Cơ Bản T92) Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz cho mặt phẳng có phương trình: 3x + 5y – z – 2 = 0 và đường thẳng d có phương trình 12 4 : 9 3 1 x t d y t z t a. Tìm giao điểm M của đường thẳng d và mặt phẳng b. Viết phương trình mặt phẳng chứa điểm M và vuông góc với đường thẳng d Giải: a. Toạ độ điểm M d là nghiệm của phương trình 3(12 + 4t) + 5(9 + 3t) – (1 + t) – 2 = 0 t = 3 .Vậy 0;0; 2M b. Cách 1 : Mặt phẳng đi qua điểm 0;0; 2M vuông góc với đường thẳng d nên mặt phẳng đi qua điểm 0;0; 2M và có vtpt n = du = (4;3;1) nên mặt phẳng có phương trình là: 4(x – 0) + 3(y – 0) + 1(z +2) = 0 hay : 4 3 2 0x y z Cách 2: Mặt phẳng có vtpt n = (4;3;1) luôn có dạng 4x + 3y + z + D’ = 0 vì mặt phẳng đi qua điểm 0;0; 2M D’ = 2 hay : 4 3 2 0x y z Chú ý: Có thể phát biểu bài toán dưới dạng như, cho biết tọa độ 3 điểm A, B, C. Viết phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm A và vuông góc với đường thẳng BC thì khi đó Pn BC Nhận xét : - Mặt phẳng có vtpt ; ;n a b c thì luôn có dạng ax + by + cz + D’ = 0 - Nếu cho có dạng Ax + By + Cz + D = 0 thì mà song song với luôn có dạng Ax + By + Cz + D’ = 0 với ' 0D - Hai mặt phẳng song song với nhau thì hai vtpt cũng song song (cùng phương) với nhau, mặt phẳng vuông góc với đường thẳng thì vtpt và vtcp cũng song song (cùng phương) với nhau . Điều này lý giải tại sao trong bài 1 câu b lại chọn Pn = Qn ,thật vậy vì mặt phẳng P song song với mặt phẳng (Q) nên hai vtpt cũng song song (cùng phương) với nhau hay Pn = k. Qn , vì k 0 nên chọn k = 1 để Pn = Qn . Tương tự như thế trong bài 2b ta chọn k = 1 để n = du , từ đó ta có nhận xét + Hai mặt phẳng song song với nhau thì chúng có cùng vtpt + Nếu mặt phẳng P chứa hai điểm A và B thì AB là một vtcp của mặt phẳng P + Nếu mặt phẳng P vuông góc với mặt phẳng (Q) thì vtpt của mặt phẳng P là vtcp của mặt phẳng (Q) và ngược lại + Nếu mặt phẳng P vuông góc với vecto AB thì vecto AB là một vtpt của mặt phẳng P - Vectơ pháp tuyến cũng có thể cho ở hình thức là vuông góc với giá của vectơ a nào đó, khi đó ta phải hiểu đây a là vectơ chỉ phương Bài 3: (SGK – Ban Cơ Bản T92) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxyz cho điểm vectơ 6; 2; 3a và 1;2; 3A . Viết phương trình mặt phẳng chứa điểm A và vuông góc với giá của vectơ a Hướng dẫn: Làm tương tự như bài 2b ta được : 6 – 2 – 3 2 0x y z Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 5 Bài 4: (SGK – Ban Cơ Bản T80) Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz .Viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm 2;6; 3M và lần lượt song song với các mặt phẳng toạ độ Giải: Nhận xét : - Các mặt phẳng toạ độ ở đây là Oxy; Oyz; Oxz . Thoạt đầu ta thấy các mặt phẳng này không thấy vtpt , nhưng thực ra chúng có vtpt, các vtpt này được xây dựng nên từ các vectơ đơn vị trên các trục Ox, Oy, Oz lần lượt là i = (1;0;0) ; j = (0;1;0) ; k = (0;0;1), các vectơ này được coi là các vtcp - Bây giờ ta sẽ viết phương trình mặt phẳng P đi qua M và song song với mặt phẳng 0xy còn các mặt phẳng khác làm tương tự Cách 1: Mặt phẳng P đi qua 2;6; 3M và song song với mặt phẳng Oxy mặt phẳng P đi qua M và vuông góc Oz nên mặt phẳng (P) đi qua M nhận vectơ Pn = k làm vtpt có phương trình là : 0(x – 1) + 0(y – 6) + 1(z + 3) = 0 hay : 3 0P z Cách 2: Mặt phẳng P song song với mặt phẳng 0xy mặt phẳng P song song với hai trục Ox và Oy Pn i và Pn j Pn = [ i , j ] = (0;0;1) là vtpt nên : 3 0P z Tương tự (P) // Oyz và đi qua điểm M nên : 2 0P x (P) // Oxz và đi qua điểm M nên : 6 0P y Cách 3: Mặt phẳng P song song với mặt phẳng Oxy nên mặt phẳng P luôn có dạng Cx + D = 0 vì mặt phẳng P đi qua M C. 3 D 0 vì C 0 nên chọn C = 1 D = 3 . Vậy mặt phẳng P có phương trình là : 3 0P z Chú ý: Bài toán có thể phát biểu là viết phương trình (P) đi qua M // với Ox và Oy P đi qua M // với mặt phẳng 0xy Loại 2: Có một cặp vectơ chỉ phương ,a b (với , 0a b có giá song song hoặc nằm trên mp ( )P ) - Tìm vtpt ,n a b - P là mp qua 0 0 0 0( , , )M x y z và có VTPT n - Quay lại loại 1 Bài tập giải mẫu: Bài 5: (SGK – Ban Cơ Bản T80) Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz . Viết phương trình mặt phẳng P đi qua điểm 0; 1;2A và song song với giá của mỗi vectơ u = (3;2;1) và v = 3;0;1 Giải: Cách 1: Mặt phẳng P đi qua 0; 1;2A và song song với giá của hai vectơ u = (3;2;1) ; 3;0;1v mặt phẳng P đi qua A và có Pn u ; Pn v (với u và v không cùng phương) mặt phẳng P đi qua A và có vtpt , 2; 6;6 2 1; 3;3Pn u v mặt phẳng P có phương trình là : Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 6 1(x – 0) – 3(y + 1) +3(z – 2) = 0 hay : – 3 3 – 9 0P x y z Cách 2 : Làm tương tự như bài 1b khi biết 2; 6;6Pn và 0; 1;2A Bài 6: (SBT – Ban Cơ Bản T99) Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz . Viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm 2; 1;2M , song song với trục Oy và vuông góc với mặt phẳng : 2 – 3 4 0x y z Giải: Cách 1: Mặt phẳng đi qua điểm 2; 1;2M song song với trục 0y và vuông góc với mặt phẳng mặt phẳng đi qua M và có n j ; n n (với j và n không cùng phương) mặt phẳng đi qua M và có vtpt n = [ j , n ] = (3;0;-2) mặt phẳng có phương trình là : 3(x – 2) + 0(y + 1) – 2(z – 2) = 0 hay : 3 – 2 – 2 0x z Cách 2: Làm tương tự như bài 1b khi biết 3;0; 2n và 2; 1;2M Cách 3: Giả sử mặt phẳng có dạng : 2 2 20 0Ax By Cz D A B C mặt phẳng có vtpt ; ;n A B C - Mặt phẳng đi qua điểm 2; 1;2M .2 .( 1) .2 0 1A B C D - Mặt phẳng song song với trục Oy . 0 .0 .1 .0 0 2n j A B C - Mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng . 0 .2 . 1 .3 0 3n n A B C Giải hệ (1), (2) và (3) 3, 0, 2, 2.A B C D Vậy mặt phẳng có phương trình là : 3 – 2 – 2 0x z Bài 7: (SBT – Ban Cơ Bản T98) Trong không gian Oxyz.Viết phương trình mặt phẳng đi qua điểm 3; 1; 5M đồng thời vuông góc với hai mặt phẳng : 3 – 2 2 7 0x y z và : 5 – 4 3 1 0x y z Giải: Cách 1: Mặt phẳng đi qua điểm 3; 1; 5M đồng thời vuông góc với hai mặt ph ... Ta tìm A, B : ' AB u AB u 1 2, A d B d nên: 3 4 ;1 ; 5 2 , 2 ’; 3 3 ’; ’A t t t B t t t AB (.) A(1; 2; -3) và B(3; 0; 1) I(2; 1; -1) Mặt cầu (S) có tâm I(2; 1; -1) và bán kính R= 6 Nên có phương trình là: 2 2 22 ( 1) ( 1) 6x y z Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 83 Bài tập tự giải: Bài 1: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng 1d và 2d , biết 1 1 : 2 3 x t d y t z t và 2 2 : 2 x u d y u z a. Chứng minh rằng 1d và 2d chéo nhau b. Viết phương trình mặt cầu (S) tiếp xúc với hai đường thẳng 1d , 2d và có tâm I thuộc đường thẳng : 2 6 x v d y v z v Đáp số: b. 2 2 21 13 43: 1 2 2 2 S x y z Bài 2: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng d1 và d2, biết : 1 1 2 : 2 t R 3 3 x t d y t z t và 2 2 : 3 2 1 3 x u d y u z u a. CMR hai đường thẳng đó chéo nhau. b. Viết phương trình đường vuông góc chung của d1 và d2. c. Tính khoảng cách giữa d1 và d2 d. Lập phương trình mặt cầu tiếp xúc với d1, d2 và có tâm thuộc mặt phẳng : 2 0P x y z Bài 2: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng 1 2 1: 1 1 2 x y zd và 2 2 2 : 3 x t d y z t a. Viết phương trình mặt phẳng (P) song song và cách đều hai đường thẳng d1 và d2 b. Viết phương trình mặt cầu (S) tiếp xúc với d1 và d2 tại hai tiếp điểm lần lượt là 2;1;0 ; 2;3;0A B Dạng 9: Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I(a;b;c) và cắt đường thẳng cho trước tại hai điểm A, B thoả mãn điều kiện a. Độ dài AB = một hằng số b. Tam giác IAB là tam giác vuông c. Tam giác IAB là tam giác đều Phương pháp: Chỉ cần xác định bán kinh R của mặt cầu a. - Xác định ,d I IH , vì IAB cân tại I nên 2 ABHB - Bán kính 2 2R IH HB Kết luận về phương trình mặt cầu (S) b. - Xác định ,d I IH , vì IAB vuông cân nên 045HBI - Bán kính 0sin 45 IHR Kết luận về phương trình mặt cầu (S) c. - Xác định ,d I IH , vì IAB đều nên 060HBI Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 84 - Bán kính 0sin 60 IHR Kết luận về phương trình mặt cầu (S) Bài tập giải mẫu: Bài 1: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho điểm A(1; 3; 4) và đường thẳng d: tz ty tx 2 62 23 . Lập phương trình mặt cầu tâm A cắt đường thẳng d tại hai điểm M, N sao cho MN = 8 Giải: Gọi H là hình chiếu của A lên d => H(3 + 2t; 2 + 6t; 2 – t), u (2; 6; -1) là véc tơ chỉ phương của d. Khi đó )2;2;3(0. HuAH Xét tam giác vuông HAM, có HM = 4, AH = 3 nên AM = 5 = R, với R là bán kính của mặt cầu thỏa mãn bài toán Vậy phương trình mặt cầu cần lập là (x – 1)2 + (y – 3)2 + (z – 4)2 = 25 Bài tập tự giải: Bài 1: Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm 2;3; 1I sao cho (S) cắt đường thẳng d 5 4 3 20 0 : 3 4 8 0 x y z d x y z tại hai điểm A, B thỏa mãn 40AB Bài 2: Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm 1;0;3I và cắt đường thẳng 1 1 1: 2 1 2 x y z tại hai điểm A và B sao cho tam giác IAB vuông tại I Dạng 10: Viết phương trình mặt phẳng (S) có tâm I thuộc đường thẳng 1 và cắt đường thẳng 2 tại hai điểm A,B sao cho ; ;H x y z là trung điểm của A,B và AB = hằng số Đang cập nhật Dạng 11: Viết phương trình mặt cầu (S) đối xứng với mặt cầu (S’) cho trước qua a. Một điểm M(x;y;z) cho trước b. Một mặt phẳng (P) cho trước c. Một đường thẳng cho trước Chú ý: Mặt cầu 'S đối xứng với S và thỏa mãn điều kiện có cùng bán kính tức là 'R R , chỉ khác tọa độ tâm tức là 'I I Bài toán quy này về bài toán điểm đối xứng với điểm qua một điểm, qua một mặt phẳng hoặc qua một đường thẳng Bài tập tự giải: Bài 1: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm 1;2;3A và mặt cầu 2 2 2: 4 2 2 3 0S x y z x y z .Viết phương trình mặt cầu 'S đối xứng với mặt cầu (S) qua điểm A Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 85 Đáp số: 2 2' 2: 3 5 3S x y z Bài 2: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng : 5 0P x y z và mặt cầu 2 2 2: 2 4 2 3 0S x y z x y z . Viết phương trình mặt cầu 'S đối xứng với mặt cầu (S) qua mặt phẳng (P) Đáp số: 2 2 2' : 3 4 1 3S x y z Bài 3: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng 3 0 : 1 0 x y z d y z và mặt cầu 2 2 2: 2 4 2 3 0S x y z x y z . Viết phương trình mặt cầu 'S đối xứng với mặt cầu (S) qua đường thẳng d Đáp số: 2 2 2' : 3 2 1 9S x y z Dạng 12: Viết phương trình mặt cầu (S) đi qua bốn điểm A; B; C; D có toạ độ cho trước Phương pháp: Cách 1: Giả sử phương trình mặt cầu có dạng tổng quát, khi đó tọa độ A, B, C và D thuộc mặt cầu (S) ta được 4 phương trình 4 ẩn là a, b, c, và d, giải hệ này ta được phương trình của mặt cầu (S) Chú ý: Nếu ta sử dụng phương trình chính tắc sẽ dẫn đến hệ 4 phương trình 4 ẩn là a, b, c, và R, giải hệ này ta được phương trình mặt cầu (S) Cách 2: - Giả sử tâm ; ;I a b c - Vì A, B, C và D thuộc mặt cầu (S) nên IA IB IC ID R 2 2 2 2 2 2 IA IBIA IB IC IB IC IB ID IB ID IB giải hệ này ta được a, b, và c từ đó được tọa độ tâm I và bán kính I IA Bài tập giải mẫu: Bài 1: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho ba điểm A(2;0;0), C(0;4;0), S(0; 0; 4).Tìm tọa độ điểm B trong mp(Oxy) sao cho tứ giác OABC là hình chữ nhật. Viết phương trình mặt cầu đi qua bốn điểm O, B, C, S. Giải: OABC là hình chữ nhật B(2; 4; 0) Tọa độ trung điểm H của OB là H(1; 2; 0), H chính là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác vuông OCB. + Đường thẳng vuông góc với mp(OCB) tại H cắt mặt phẳng trung trực của đoạn OS (mp có phương trình z = 2 ) tại I I là tâm mặt cầu đi qua 4 điểm O, B, C, S. + Tâm I(1; 2; 2) và bán kính 2 2 2 2 21 2 2 3 : ( 1) ( 2) ( 2) 9R OI S x y z Bài 2: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz cho ba điểm A(1;1;0), B(0;2;0), C(0;0;2). Viết phương trình mặt phẳng (P) qua gốc toạ độ O và vuông góc với BC. Chứng minh rằng ABC vuông và viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OABC Giải: Ta có (0; 2;2)BC . mp(P) qua O(0;0;0) có vtpt (0; 2;2)BC : 2 0 2 0 0 0P y z hay y z Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 86 ( 1;1;0) ( 1; 1; 2) AB AC . 0AB AC . Suy ra tam giác ABC vuông tại A (1) CM tương tự tam giác OBC vuông tại O (2) Từ (1) & (2) Suy ra 4 Điểm A, B, C, O cùng thuộc 1 mặt cầu đường kính BC nên tâm I là trung điểm của BC 0;1;1), 2I R PT mặt cầu: 2 22 1 1 2x y z Bài tập tổng hợp giải mẫu: Bài 1: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz cho 2 đường thẳng có phương trình: 1 2 5 2 : à : 2 0 x t x s d y t v d y z z s . Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I thuộc d1 và I cách d2 một khoảng bằng 3. Biết rằng mặt cầu (S) có bán kính bằng 5. Giải: Vì I thuộc d1 nên ; ;0I t t 2 2 2 2 2 .( 2;0;1) ó (5 ; 2;0) ( ) (5; 2;0) 6 30 45. ( 2;5 ; 2 4) ( ) 3 5 0 (0;0;0) 5 (5; 5;0) d u IMud c IM t t d I d Qua M u t tu IM t t t d I d t I t I Vậy có hai phương trình mặt cầu thõa mãn điều kiện bài toán là: 2 2 2 2 2 2 1 2( ) : 25; ( ) : ( 5) ( 5) 25S x y z S x y z Bài 2: Tìm tập hợp tâm các mặt cầu đi qua gốc tọa độ và tiếp xúc với 2 mặt phẳng có phương trình lần lượt là: : 2 4 0 : 2 6 0P x y và Q x y Giải: Ta nhận thấy (P) song song với (Q) nên 2 , .R d P Q Lấy M(0;2;0) thuộc (P) ta có: , , 2 5 5d P Q d M Q R . Lúc này phương trình mặt cầu có dạng: 2 2 2 5x a y b z c Vì C đi qua O(0;0;0) nên: 2 2 2 2 2 25 ( ) : 5a b c I S x y z Mặt khác: Mặt phẳng song song và cách đều (P) và (Q) có phương trình: ( 2 4) ( 2 6): 2 1 0 2 x y x y x y Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 87 Do 2 2 2 2 1 0( ) ( ) ( ) : ( ) 5 x yI I S I S x y z (Cố định ) Bài 3: Trong KG cho mặt cầu (S) đi qua 4 điểm: A(0;0;1), B(1;0;0), C(1;1;1), D(0;1;0). Và mặt cầu (S’) đi qua 4 điểm: 1 1 1'( ;0;0), '(0; ; ), '(1;1;0), '(0;1;1) 2 2 2 A B C D . Tìm độ dài bán kính đường tròn giao tuyến của 2 mặt cầu đó. Giải: Lần lượt ta lập các phương trình mặt cầu với dạng tổng quát chung là: 2 2 2 2 2 2 0x y z ax by cz d Với (S) ta có: 2 2 2 1 2 0 1 2 0 1 ; 0 0(1) 1 2 0 2 3 2 2 2 0 c d a d a b c d x y z x y z b d a b c d Với (S’) 2 2 2 1 0 4 1 7 1 7 1 70 ; ; 2 2 0(2) 2 4 4 2 2 2 2 2 2 0 2 2 2 0 a d b c d a c b d x y z x y z a b d b c d Từ (1) và (2) ta thấy mặt phẳng chứa đường tròn giao tuyến có phương trình: ( ) : 9 9 4 0x y z Vậy phương trình đường tròn giao tuyến cần tìm là: 2 2 2 9 9 4 0 ( ) : 1 1 1 3( ) ( ) ( ) 2 2 2 4 x y z C x y z Bài 4: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng 1 1: 3 1 x yd z và mặt phẳng ( ) : 2 2 2 0P x y z . Lập phương trình mặt cầu S( ) có tâm nằm trên đường thẳng d có bán kính nhỏ nhất tiếp xúc với P( ) và đi qua điểm A(1;-1;1) Giải: Mặt phẳng (P) tiếp xúc mặt cầu (S) nên: 2 0 15 3 , 37 24 0 24 773 37 37 t Rt d I P R t t t R Vì (S) có bán kính nhỏ nhất nên ta chọn 0 1 1; 1;0t R I Vậy phương trình mặt cầu 2 2 2: 1 1 1S x y z Giáo viên: Nguyễn Thành Long Gmail: Loinguyen1310@gmail.com DĐ: 01694 013 498 88 LỜI KẾT Viết phương trình Mặt phẳng – Đường thẳng – Mặt cầu trong không gian là một phần không thể thiếu trong các kì thi TN – CĐ – ĐH, chính vì thế tôi biên soạn (có tham khảo thêm các tài liệu) chuyên đề này giúp các em học sinh có thêm kiến thức chuẩn bị cho các kì thi sắp tới và các bạn đồng nghiệp có thêm tài liệu giảng dạy Tuy nhiên năng lực và kinh nghiệm còn thiếu, tài liệu dài nên có đôi chỗ đánh máy nhầm. Rất mong các bạn học sinh và các bạn đồng nghiệp góp ý kiến, bổ sung thêm giúp tôi và các bạn hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn Góp ý theo địa chỉ Email: Loinguyen1310@gmail.com hoặc địa chỉ: Nguyễn Thành Long Số nhà 15 – Khu phố 6 – Phường ngọc trạo – Thị xã bỉm sơn – Thành phố thanh hóa
Tài liệu đính kèm: