100 bài tập về phương trình đường thẳng (2024 có đáp án) và cách giải các dạng toán
Cách giải các dạng toán về phương trình đường thẳng gồm phương pháp giải, ví dụ minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập các dạng toán về phương trình đường thẳng. Mời các bạn đón xem:
Nội dung bài viết
Các dạng toán về phương trình đường thẳng và cách giải
I. LÝ THUYẾT
1. Vectơ chỉ phương của đường thẳng
- Vectơ khác vectơ – không được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng d nếu giá của vectơ song song hoặc trùng với đường thẳng d.
- Nếu là vectơ chỉ phương của đường thẳng d thì vectơ với cũng là vectơ chỉ phương của đường thẳng d đường thẳng d có vô số vectơ chỉ phương và các vectơ chỉ phương này cùng phương.
- Một đường thẳng d trong không gian hoàn toàn xác định nếu biết một điểm A thuộc d và một vectơ chỉ phương của nó.
2. Phương trình tham số – Phương trình chính tắc của đường thẳng
- Phương trình tham số của đường thẳng d đi qua điểm và có vectơ chỉ phương (với ) là phương trình có dạng trong đó t là tham số.
- Nếu thì ta có thể viết phương trình đường thẳng d dưới dạng chính tắc như sau:
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ VÍ DỤ MINH HỌA
2.1 Dạng 1: Xác định vectơ chỉ phương (VTCP) của đường thẳng
Phương pháp giải:
Đường thẳng , hoặc thì d đi qua và có 1 VTCP .
là 1 VTCP của d thì cũng là 1 VTCP của d.
Một số dạng thường gặp:
+) d qua hai điểm A, B thì là 1 VTCP của d.
+) Ax + By + Cz + D = 0 thì (A; B; C) là 1 VTCP của d.
+) mà có VTCP thì cũng là 1 VTCP của d.
+) thì là 1 VTCP của d.
+) và thì là 1 VTCP của d.
+) và thì là 1 VTCP của d.
Ví dụ 1: Trong không gian cho A (1; 1; 0) và B (0; 1; 2). Vectơ nào sau đây là một VTCP của đường thẳng AB?
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB là .
Chọn B.
Ví dụ 2: Cho (P): 3x – y + 2z – 7 = 0 và (Q): x + 3y – 2z + 3 = 0. Biết d là giao tuyến của (P) và (Q), một VTCP của d là:
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
(P) có vectơ pháp tuyến là
(Q) có vectơ pháp tuyến là
Vì d là là giao tuyến của (P) và (Q) nên ta có :
Ta chọn VTCP là
Chọn A.
2.2 Dạng 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm và biết vectơ chỉ phương.
Phương pháp giải:
a) Loại 1: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm và có vectơ chỉ phương .
+) Phương trình tham số của đường thẳng là:
+) Phương trình chính tắc của đường thẳng là:
b) Loại 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua hai điểm A, B.
+) Xác định vectơ chỉ phương của là .
+) Viết phương trình đường thẳng qua điểm A và có VTCP là
c) Loại 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M và song song với đường thẳng d.
+) Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng là
+) Viết phương trình đường thẳng qua điểm M và có VTCP là
Chú ý: Các trường hợp đặc biệt.
Nếu đường thẳng song song với trục Ox thì có VTCP là .
Nếu đường thẳng song song với trục Oy thì có VTCP là .
Nếu đường thẳng song song với trục Oz thì có VTCP là
d) Loại 4: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M và vuông góc với mặt phẳng .
+) Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng là
+) Viết phương trình đường thẳng qua điểm M và có VTCP là .
Chú ý: Các trường hợp đặc biệt.
Nếu vuông góc với mặt phẳng (Oxy) thì có VTCP là .
Nếu vuông góc với mặt phẳng (Oxz) thì có VTCP là .
Nếu vuông góc với mặt phẳng (Oyz) thì có VTCP là
Ví dụ 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M (1; 2; -3) và có vectơ chỉ phương .
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Phương trình tham số của đường thẳng là:
Chọn A.
Ví dụ 4: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A (2; 3; -1), B (1; 2; 4), phương trình đường thẳng d đi qua hai điểm A, B là
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d đi qua điểm A và nhận làm vectơ chỉ phương.
Nên phương trình đường thẳng d là:
Chọn C.
Ví dụ 5: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz hãy viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M (4; -2; 2) và song song với đường thẳng
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là
Vì đường thẳng song song với đường thẳng d nên
Vì đi qua điểm M nên ta có phương trình đường thẳng là:
Chọn A.
Ví dụ 6: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng đi qua điểm A (-2; 4; 3) và vuông góc với mặt phẳng 2x – 3y + 6z + 19 = 0.
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Mặt phẳng có vectơ pháp tuyến là .
Vì đường thẳng vuông góc với mặt phẳng nên .
Vì đi qua điểm A (-2; 4; 3) nên phương trình đường thẳng là:
Chọn C.
2.3 Dạng 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm, cắt d1 và thỏa mãn điều kiện khác
a) Loại 1: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm , vuông góc và cắt đường thẳng d.
Phương pháp giải:
Gọi
Tìm tọa độ điểm H từ điều kiện
là đường thẳng đi qua 2 điểm M và H.
Ví dụ 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho điểm M (2; 3; -1) và đường thẳng Gọi là đưởng thẳng qua M, vuông góc và cắt d. Viết phương trình của
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là .
Gọi N là giao điểm của và d. Vì N (2t; 4t; 3 + t).
Suy ra
Vì
Khi đó:
Suy ra có một vectơ chỉ phương là . Mà đi qua M nên phương trình đường thẳng
Chọn C
b) Loại 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm A vuông góc với đường thẳng và cắt đường thẳng
Phương pháp giải:
Gọi
Tìm tọa độ điểm B từ điều kiện
là đường thẳng đi qua 2 điểm A, B.
Ví dụ 8: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A (1; -1; 3) và hai đường thẳng:
Viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm A vuông góc với đường thẳng và cắt đường thẳng
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn giải:
Gọi
Đường thẳng d nhận là một VTCP.
Đường thẳng có vectơ chỉ phương là
Ta có:
Đường thẳng d qua A (1; -1; 3) và nhận là một VTCP nên phương trình đường thẳng d là
Chọn C
Loại 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M và cắt hai đường thẳng và .
Phương pháp giải:
Gọi A, B lần lượt là giao điểm của d và , d và
Đường thẳng d đi qua M nên A, B, M thẳng hàng
cùng phương . Từ đó tìm ra A và B.
Ví dụ 9: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M (2; -1; -6) và hai đường thẳng , . Đường thẳng đi qua điểm M và cắt cả hai đường thẳng , tại hai điểm A, B. Độ dài đoạn thẳng AB bằng
A. .
B. .
C. 8.
D. 12.
Hướng dẫn giải
Vì A thuộc nên A (1 + 2t; 1 – t; -1 + t).
Vì B thuộc nên B (-2 + 3t’; -1 + t’; 2 + 2t’).
Suy ra ,
.
Ta có A, B, M thẳng hàng khi và chỉ khi
Với t = 1, t’ = 2 ta được A (3; 0; 0), B (4; 1; 6), suy ra
Chọn A.
III. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Câu 1: Trong không gian cho đường thẳng . Một vectơ chỉ phương của d là:
A.
B.
C.
D.
Câu 2: Trong không gian cho M (1; 2; 3). Gọi lần lượt là hình chiếu của M lên Ox, Oy. Vectơ nào sau đây là VTCP của ?
A.
B.
C.
D.
Câu 3: Trong không gian cho điểm A (0; 1; 2) và mặt phẳng (P): 2x – y + z – 4 = 0. Đường thẳng qua A, cắt và song song với (P) có một VTCP là:
A.
B.
C.
D.
Câu 4: Trong không gian cho đường thẳng d có phương trình . Một vectơ chỉ phương của d là
A.
B.
C.
D.
Câu 5: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A (3; -2; 0), B (1; 1; 4), C (-5; 3; 2), viết phương trình đường thẳng AM với M là trung điểm của đoạn thẳng BC
A.
B.
C.
D.
Câu 6: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz hãy viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm M (5; -1; 3) và vuông góc với mặt phẳng (Oxy).
A.
B.
C.
D.
Câu 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A (1; 2; 4), B (-1; 5; 1), C (3; 2; 1) và mặt phẳng - x + 4y – 2z + 6 = 0. Phương trình nào dưới đây là phương trình của đường thẳng đi qua trọng tâm của tam giác ABC và vuông góc với .
A.
B.
C.
D.
Câu 8: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz cho điểm A (3; 2; 1). Viết phương trình đường thẳng qua A, cắt đồng thời vuông góc với đường thẳng d.
A.
B.
C.
D.
Câu 9: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình tham số của đường thẳng đi qua điểm M (-1; 2; -3) và song song với đường thẳng
A.
B.
C.
D.
Câu 10: Viết phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua điểm A (3; -1; -4) cắt trục Oy và song song với mặt phẳng (P): 2x + y = 0.
A.
B.
C.
D.
ĐÁP ÁN