Phương pháp tọa độ trong không gian (O x y z Oxyz O x y z ) luôn có mặt ở cả ba phần của đề: phần I hỏi vectơ pháp tuyến, phương trình mặt phẳng, đường thẳng, mặt cầu; phần II thường là một tình huống thực tế (mái che, tấm kính, đường bay, tia sáng) với 4 ý tính khoảng cách, góc; phần III yêu cầu ra một con số như độ dài, góc, khoảng cách. Bài này gom toàn bộ công thức vào một chỗ và chỉ ra thứ tự làm cho từng dạng.
Kiến thức trọng tâm
Mặt phẳng
Vectơ n ⃗ ≠ 0 ⃗ \vec{n} \ne \vec{0} n = 0 có giá vuông góc với ( P ) (P) ( P ) là vectơ pháp tuyến của ( P ) (P) ( P ) . Hai vectơ không cùng phương a ⃗ \vec{a} a , b ⃗ \vec{b} b có giá song song hoặc nằm trong ( P ) (P) ( P ) gọi là cặp vectơ chỉ phương ; khi đó n ⃗ = [ a ⃗ , b ⃗ ] \vec{n} = \left[\vec{a}, \vec{b}\right] n = [ a , b ] .
Mặt phẳng qua M 0 ( x 0 ; y 0 ; z 0 ) M_0(x_0; y_0; z_0) M 0 ( x 0 ; y 0 ; z 0 ) , vectơ pháp tuyến n ⃗ = ( a ; b ; c ) \vec{n} = (a; b; c) n = ( a ; b ; c ) :
a ( x − x 0 ) + b ( y − y 0 ) + c ( z − z 0 ) = 0. a(x - x_0) + b(y - y_0) + c(z - z_0) = 0. a ( x − x 0 ) + b ( y − y 0 ) + c ( z − z 0 ) = 0.
Phương trình tổng quát a x + b y + c z + d = 0 ax + by + cz + d = 0 a x + b y + cz + d = 0 (với a 2 + b 2 + c 2 > 0 a^2 + b^2 + c^2 > 0 a 2 + b 2 + c 2 > 0 ) có n ⃗ = ( a ; b ; c ) \vec{n} = (a; b; c) n = ( a ; b ; c ) .
Mặt phẳng cắt các trục tại ( m ; 0 ; 0 ) (m; 0; 0) ( m ; 0 ; 0 ) , ( 0 ; n ; 0 ) (0; n; 0) ( 0 ; n ; 0 ) , ( 0 ; 0 ; p ) (0; 0; p) ( 0 ; 0 ; p ) với m n p ≠ 0 mnp \ne 0 mn p = 0 (phương trình đoạn chắn): x m + y n + z p = 1 {\dfrac{x}{m} + \dfrac{y}{n} + \dfrac{z}{p} = 1} m x + n y + p z = 1 .
( P ) ∥ ( Q ) (P) \parallel (Q) ( P ) ∥ ( Q ) khi hai vectơ pháp tuyến cùng phương (và hai mặt phẳng không trùng); ( P ) ⊥ ( Q ) ⇔ n ⃗ P ⋅ n ⃗ Q = 0 {(P) \perp (Q) \Leftrightarrow \vec{n}_P\cdot\vec{n}_Q = 0} ( P ) ⊥ ( Q ) ⇔ n P ⋅ n Q = 0 .
Đường thẳng
Đường thẳng d d d qua M 0 ( x 0 ; y 0 ; z 0 ) M_0(x_0; y_0; z_0) M 0 ( x 0 ; y 0 ; z 0 ) , vectơ chỉ phương u ⃗ = ( a ; b ; c ) \vec{u} = (a; b; c) u = ( a ; b ; c ) :
{ x = x 0 + a t y = y 0 + b t z = z 0 + c t ( t ∈ R ) . \begin{cases} x = x_0 + at \\ y = y_0 + bt \\ z = z_0 + ct \end{cases} \quad (t \in \mathbb{R}). ⎩ ⎨ ⎧ x = x 0 + a t y = y 0 + b t z = z 0 + c t ( t ∈ R ) .
Phương trình chính tắc (khi a b c ≠ 0 abc \ne 0 ab c = 0 ):
x − x 0 a = y − y 0 b = z − z 0 c . \dfrac{x - x_0}{a} = \dfrac{y - y_0}{b} = \dfrac{z - z_0}{c}. a x − x 0 = b y − y 0 = c z − z 0 .
Vị trí tương đối của d 1 d_1 d 1 (qua M 1 M_1 M 1 , u ⃗ 1 \vec{u}_1 u 1 ) và d 2 d_2 d 2 (qua M 2 M_2 M 2 , u ⃗ 2 \vec{u}_2 u 2 ):
Trường hợp
Dấu hiệu
Song song hoặc trùng nhau
u ⃗ 1 \vec{u}_1 u 1 , u ⃗ 2 \vec{u}_2 u 2 cùng phương; trùng nhau khi thêm M 1 ∈ d 2 M_1 \in d_2 M 1 ∈ d 2
Cắt nhau
Không cùng phương, hệ phương trình tìm giao điểm có đúng một nghiệm
Chéo nhau
Không cùng phương và hệ vô nghiệm, tương đương [ u ⃗ 1 , u ⃗ 2 ] ⋅ M 1 M 2 → ≠ 0 \left[\vec{u}_1, \vec{u}_2\right]\cdot\overrightarrow{M_1M_2} \ne 0 [ u 1 , u 2 ] ⋅ M 1 M 2 = 0
Mặt cầu
Mặt cầu tâm I ( a ; b ; c ) I(a; b; c) I ( a ; b ; c ) , bán kính R R R : ( x − a ) 2 + ( y − b ) 2 + ( z − c ) 2 = R 2 (x - a)^2 + (y - b)^2 + (z - c)^2 = R^2 ( x − a ) 2 + ( y − b ) 2 + ( z − c ) 2 = R 2 .
Phương trình x 2 + y 2 + z 2 − 2 a x − 2 b y − 2 c z + d = 0 x^2 + y^2 + z^2 - 2ax - 2by - 2cz + d = 0 x 2 + y 2 + z 2 − 2 a x − 2 b y − 2 cz + d = 0 là mặt cầu khi và chỉ khi a 2 + b 2 + c 2 − d > 0 a^2 + b^2 + c^2 - d > 0 a 2 + b 2 + c 2 − d > 0 ; khi đó tâm I ( a ; b ; c ) I(a; b; c) I ( a ; b ; c ) , R = a 2 + b 2 + c 2 − d R = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2 - d} R = a 2 + b 2 + c 2 − d .
Với h = d ( I , ( P ) ) h = d\left(I, (P)\right) h = d ( I , ( P ) ) : h > R h > R h > R thì không cắt; h = R h = R h = R thì ( P ) (P) ( P ) tiếp xúc mặt cầu (tiếp điểm là hình chiếu của I I I trên ( P ) (P) ( P ) ); h < R h < R h < R thì cắt theo đường tròn bán kính r = R 2 − h 2 r = \sqrt{R^2 - h^2} r = R 2 − h 2 .
Góc và khoảng cách
Đại lượng
Công thức
Góc giữa hai đường thẳng
cos ( d 1 , d 2 ) = ∣ u ⃗ 1 ⋅ u ⃗ 2 ∣ ∣ u ⃗ 1 ∣ ⋅ ∣ u ⃗ 2 ∣ \cos(d_1, d_2) = \dfrac{\lvert\vec{u}_1\cdot\vec{u}_2\rvert}{\lvert\vec{u}_1\rvert\cdot\lvert\vec{u}_2\rvert} cos ( d 1 , d 2 ) = ∣ u 1 ∣ ⋅ ∣ u 2 ∣ ∣ u 1 ⋅ u 2 ∣
Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
sin ( d , ( P ) ) = ∣ u ⃗ ⋅ n ⃗ ∣ ∣ u ⃗ ∣ ⋅ ∣ n ⃗ ∣ \sin\left(d, (P)\right) = \dfrac{\lvert\vec{u}\cdot\vec{n}\rvert}{\lvert\vec{u}\rvert\cdot\lvert\vec{n}\rvert} sin ( d , ( P ) ) = ∣ u ∣ ⋅ ∣ n ∣ ∣ u ⋅ n ∣
Góc giữa hai mặt phẳng
cos ( ( P ) , ( Q ) ) = ∣ n ⃗ P ⋅ n ⃗ Q ∣ ∣ n ⃗ P ∣ ⋅ ∣ n ⃗ Q ∣ \cos\left((P), (Q)\right) = \dfrac{\lvert\vec{n}_P\cdot\vec{n}_Q\rvert}{\lvert\vec{n}_P\rvert\cdot\lvert\vec{n}_Q\rvert} cos ( ( P ) , ( Q ) ) = ∣ n P ∣ ⋅ ∣ n Q ∣ ∣ n P ⋅ n Q ∣
Khoảng cách từ M 0 M_0 M 0 đến ( P ) : a x + b y + c z + d = 0 (P)\colon ax + by + cz + d = 0 ( P ) : a x + b y + cz + d = 0
d ( M 0 , ( P ) ) = ∣ a x 0 + b y 0 + c z 0 + d ∣ a 2 + b 2 + c 2 d\left(M_0, (P)\right) = \dfrac{\lvert ax_0 + by_0 + cz_0 + d\rvert}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} d ( M 0 , ( P ) ) = a 2 + b 2 + c 2 ∣ a x 0 + b y 0 + c z 0 + d ∣
Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song (cùng hệ số a a a , b b b , c c c , khác hằng số d 1 d_1 d 1 , d 2 d_2 d 2 )
∣ d 1 − d 2 ∣ a 2 + b 2 + c 2 \dfrac{\lvert d_1 - d_2\rvert}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}} a 2 + b 2 + c 2 ∣ d 1 − d 2 ∣
Ghi nhớ
Ba góc đều nằm trong đoạn [ 0 ∘ ; 90 ∘ ] [0^\circ; 90^\circ] [ 0 ∘ ; 9 0 ∘ ] nên công thức luôn có trị tuyệt đối . Riêng góc giữa đường thẳng và mặt phẳng dùng sin (vì n ⃗ \vec{n} n vuông góc với mặt phẳng), hai góc còn lại dùng cos .
Mô hình dưới đây dựng đúng các đối tượng trong Dạng 1 và Dạng 4: mặt phẳng ( P ) (P) ( P ) đi qua A A A , B B B , C C C , mặt cầu ( S ) (S) ( S ) tiếp xúc ( P ) (P) ( P ) tại H H H , và đường thẳng Δ \Delta Δ qua tâm I I I vuông góc với ( P ) (P) ( P ) . Xoay hình để thấy I H IH I H chính là bán kính vuông góc với mặt phẳng.
Dạng bài thường gặp trong đề thi
Dạng 1: Viết phương trình mặt phẳng
Ví dụ
Viết phương trình mặt phẳng ( P ) (P) ( P ) đi qua ba điểm A ( 2 ; 0 ; 2 ) A(2; 0; 2) A ( 2 ; 0 ; 2 ) , B ( 0 ; 3 ; 0 ) B(0; 3; 0) B ( 0 ; 3 ; 0 ) , C ( 0 ; 1 ; 2 ) C(0; 1; 2) C ( 0 ; 1 ; 2 ) .
Xem lời giải A B → = ( − 2 ; 3 ; − 2 ) \overrightarrow{AB} = (-2; 3; -2) A B = ( − 2 ; 3 ; − 2 ) , A C → = ( − 2 ; 1 ; 0 ) \overrightarrow{AC} = (-2; 1; 0) A C = ( − 2 ; 1 ; 0 ) .
[ A B → , A C → ] = ( 3 ⋅ 0 − ( − 2 ) ⋅ 1 ; ( − 2 ) ⋅ ( − 2 ) − ( − 2 ) ⋅ 0 ; ( − 2 ) ⋅ 1 − 3 ⋅ ( − 2 ) ) = ( 2 ; 4 ; 4 ) . \begin{aligned} \left[\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}\right] &= \big(3\cdot 0 - (-2)\cdot 1; \\ &\qquad (-2)\cdot(-2) - (-2)\cdot 0; \\ &\qquad (-2)\cdot 1 - 3\cdot(-2)\big) \\ &= (2; 4; 4). \end{aligned} [ A B , A C ] = ( 3 ⋅ 0 − ( − 2 ) ⋅ 1 ; ( − 2 ) ⋅ ( − 2 ) − ( − 2 ) ⋅ 0 ; ( − 2 ) ⋅ 1 − 3 ⋅ ( − 2 ) ) = ( 2 ; 4 ; 4 ) .
Chọn n ⃗ = ( 1 ; 2 ; 2 ) \vec{n} = (1; 2; 2) n = ( 1 ; 2 ; 2 ) (cùng phương). Mặt phẳng qua A ( 2 ; 0 ; 2 ) A(2; 0; 2) A ( 2 ; 0 ; 2 ) :
( x − 2 ) + 2 y + 2 ( z − 2 ) = 0 ⇔ x + 2 y + 2 z − 6 = 0. \begin{aligned} & (x - 2) + 2y + 2(z - 2) = 0 \\ \Leftrightarrow {} & x + 2y + 2z - 6 = 0. \end{aligned} ⇔ ( x − 2 ) + 2 y + 2 ( z − 2 ) = 0 x + 2 y + 2 z − 6 = 0.
Thử lại: tọa độ của B B B , C C C đều thỏa mãn phương trình.
Ví dụ
Mặt phẳng ( Q ) (Q) ( Q ) cắt các trục O x Ox O x , O y Oy O y , O z Oz O z lần lượt tại ( 3 ; 0 ; 0 ) (3; 0; 0) ( 3 ; 0 ; 0 ) , ( 0 ; − 2 ; 0 ) (0; -2; 0) ( 0 ; − 2 ; 0 ) , ( 0 ; 0 ; 6 ) (0; 0; 6) ( 0 ; 0 ; 6 ) . Viết phương trình tổng quát của ( Q ) (Q) ( Q ) .
Xem lời giải Phương trình đoạn chắn: x 3 + y − 2 + z 6 = 1 \dfrac{x}{3} + \dfrac{y}{-2} + \dfrac{z}{6} = 1 3 x + − 2 y + 6 z = 1 . Nhân hai vế với 6 6 6 : 2 x − 3 y + z − 6 = 0 2x - 3y + z - 6 = 0 2 x − 3 y + z − 6 = 0 .
Dạng 2: Đường thẳng và giao điểm với mặt phẳng
Ví dụ
Cho đường thẳng d d d đi qua M ( 4 ; − 1 ; 3 ) M(4; -1; 3) M ( 4 ; − 1 ; 3 ) và có vectơ chỉ phương u ⃗ = ( − 2 ; 1 ; 1 ) \vec{u} = (-2; 1; 1) u = ( − 2 ; 1 ; 1 ) . Tìm giao điểm của d d d với mặt phẳng ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 (P)\colon x + 2y + 2z - 6 = 0 ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 .
Xem lời giải Phương trình tham số: x = 4 − 2 t x = 4 - 2t x = 4 − 2 t , y = − 1 + t y = -1 + t y = − 1 + t , z = 3 + t z = 3 + t z = 3 + t .
Thay vào ( P ) (P) ( P ) : ( 4 − 2 t ) + 2 ( − 1 + t ) + 2 ( 3 + t ) − 6 = 0 ⇔ 2 + 2 t = 0 ⇔ t = − 1 (4 - 2t) + 2(-1 + t) + 2(3 + t) - 6 = 0 \Leftrightarrow 2 + 2t = 0 \Leftrightarrow t = -1 ( 4 − 2 t ) + 2 ( − 1 + t ) + 2 ( 3 + t ) − 6 = 0 ⇔ 2 + 2 t = 0 ⇔ t = − 1 .
Giao điểm ( 6 ; − 2 ; 2 ) (6; -2; 2) ( 6 ; − 2 ; 2 ) .
Dạng 3: Góc và khoảng cách
Ví dụ
Cho ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 (P)\colon x + 2y + 2z - 6 = 0 ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 . Tính: a) góc giữa ( P ) (P) ( P ) và đường thẳng d : { x = 1 + t y = 2 z = − 2 + t d\colon \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2 \\ z = -2 + t \end{cases} d : ⎩ ⎨ ⎧ x = 1 + t y = 2 z = − 2 + t ; b) góc giữa ( P ) (P) ( P ) và mặt phẳng ( O x y ) (Oxy) ( O x y ) (làm tròn đến hàng phần mười của độ).
Xem lời giải a) u ⃗ = ( 1 ; 0 ; 1 ) \vec{u} = (1; 0; 1) u = ( 1 ; 0 ; 1 ) , n ⃗ = ( 1 ; 2 ; 2 ) \vec{n} = (1; 2; 2) n = ( 1 ; 2 ; 2 ) : sin ( d , ( P ) ) = ∣ 1 + 0 + 2 ∣ 2 ⋅ 3 = 2 2 \sin\left(d, (P)\right) = \dfrac{\lvert 1 + 0 + 2\rvert}{\sqrt{2}\cdot 3} = \dfrac{\sqrt{2}}{2} sin ( d , ( P ) ) = 2 ⋅ 3 ∣ 1 + 0 + 2 ∣ = 2 2 , nên góc bằng 45 ∘ 45^\circ 4 5 ∘ .
b) ( O x y ) (Oxy) ( O x y ) có vectơ pháp tuyến k ⃗ = ( 0 ; 0 ; 1 ) \vec{k} = (0; 0; 1) k = ( 0 ; 0 ; 1 ) : cos = ∣ 2 ∣ 3 ⋅ 1 = 2 3 \cos = \dfrac{\lvert 2\rvert}{3\cdot 1} = \dfrac{2}{3} cos = 3 ⋅ 1 ∣ 2 ∣ = 3 2 , nên góc ≈ 48,2 ∘ \approx 48{,}2^\circ ≈ 48 , 2 ∘ .
Dạng 4: Mặt cầu tiếp xúc, cắt mặt phẳng
Ví dụ
Viết phương trình mặt cầu ( S ) (S) ( S ) tâm I ( 1 ; 4 ; 3 ) I(1; 4; 3) I ( 1 ; 4 ; 3 ) tiếp xúc với ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 (P)\colon x + 2y + 2z - 6 = 0 ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 và tìm tiếp điểm H H H .
Xem lời giải R = d ( I , ( P ) ) = ∣ 1 + 8 + 6 − 6 ∣ 1 + 4 + 4 = 3 R = d\left(I, (P)\right) = \dfrac{\lvert 1 + 8 + 6 - 6\rvert}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = 3 R = d ( I , ( P ) ) = 1 + 4 + 4 ∣ 1 + 8 + 6 − 6 ∣ = 3 , nên ( S ) : ( x − 1 ) 2 + ( y − 4 ) 2 + ( z − 3 ) 2 = 9 (S)\colon (x - 1)^2 + (y - 4)^2 + (z - 3)^2 = 9 ( S ) : ( x − 1 ) 2 + ( y − 4 ) 2 + ( z − 3 ) 2 = 9 .
Tiếp điểm là hình chiếu của I I I trên ( P ) (P) ( P ) . Đường thẳng Δ \Delta Δ qua I I I vuông góc với ( P ) (P) ( P ) : x = 1 + t {x = 1 + t} x = 1 + t , y = 4 + 2 t {y = 4 + 2t} y = 4 + 2 t , z = 3 + 2 t {z = 3 + 2t} z = 3 + 2 t . Thay vào ( P ) (P) ( P ) : 9 t + 9 = 0 ⇒ t = − 1 9t + 9 = 0 \Rightarrow t = -1 9 t + 9 = 0 ⇒ t = − 1 , nên H ( 0 ; 2 ; 1 ) H(0; 2; 1) H ( 0 ; 2 ; 1 ) .
Dạng 5: Tình huống thực tế — câu đúng/sai (phần II)
Ví dụ
Trong một sảnh triển lãm, chọn hệ trục O x y z Oxyz O x y z có sàn là mặt phẳng ( O x y ) (Oxy) ( O x y ) , đơn vị mét. Một tấm kính lớn nằm trên mặt phẳng ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 (P)\colon x + 2y + 2z - 6 = 0 ( P ) : x + 2 y + 2 z − 6 = 0 ; một đèn chiếu đặt tại I ( 1 ; 4 ; 3 ) I(1; 4; 3) I ( 1 ; 4 ; 3 ) . Xét tính đúng sai:
a) n ⃗ = ( 1 ; 2 ; 2 ) \vec{n} = (1; 2; 2) n = ( 1 ; 2 ; 2 ) là một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng chứa tấm kính.
b) Khoảng cách từ đèn đến mặt phẳng chứa tấm kính bằng 3 m 3\,\text{m} 3 m .
c) Chân đường vuông góc kẻ từ đèn đến mặt phẳng chứa tấm kính là điểm ( 1 ; 2 ; 0 ) (1; 2; 0) ( 1 ; 2 ; 0 ) .
d) Mặt phẳng chứa tấm kính tạo với sàn một góc lớn hơn 50 ∘ 50^\circ 5 0 ∘ .
Xem lời giải a) Đúng. Hệ số của x x x , y y y , z z z là ( 1 ; 2 ; 2 ) (1; 2; 2) ( 1 ; 2 ; 2 ) .
b) Đúng. d ( I , ( P ) ) = ∣ 1 + 8 + 6 − 6 ∣ 3 = 3 d\left(I, (P)\right) = \dfrac{\lvert 1 + 8 + 6 - 6\rvert}{3} = 3 d ( I , ( P ) ) = 3 ∣ 1 + 8 + 6 − 6 ∣ = 3 .
c) Sai. Điểm ( 1 ; 2 ; 0 ) (1; 2; 0) ( 1 ; 2 ; 0 ) không thuộc ( P ) (P) ( P ) vì 1 + 4 + 0 − 6 = − 1 ≠ 0 1 + 4 + 0 - 6 = -1 \ne 0 1 + 4 + 0 − 6 = − 1 = 0 ; chân đường vuông góc là H ( 0 ; 2 ; 1 ) H(0; 2; 1) H ( 0 ; 2 ; 1 ) (Dạng 4).
d) Sai. Góc giữa ( P ) (P) ( P ) và sàn có cos = 2 3 \cos = \dfrac{2}{3} cos = 3 2 , tức khoảng 48,2 ∘ < 50 ∘ 48{,}2^\circ < 50^\circ 48 , 2 ∘ < 5 0 ∘ .
Dạng 6: Bài toán thực tế trả lời ngắn (phần III)
Ví dụ
Chọn hệ trục O x y z Oxyz O x y z có mặt đất là mặt phẳng ( O x y ) (Oxy) ( O x y ) , đơn vị mét. Một cột cờ thẳng đứng có chân tại O O O và đỉnh T ( 0 ; 0 ; 6 ) T(0; 0; 6) T ( 0 ; 0 ; 6 ) . Tia nắng chiếu theo hướng của vectơ u ⃗ = ( 2 ; 1 ; − 3 ) \vec{u} = (2; 1; -3) u = ( 2 ; 1 ; − 3 ) . Tính độ dài bóng của cột cờ trên mặt đất (làm tròn đến hàng phần trăm).
Xem lời giải Tia nắng qua đỉnh T T T (nét đứt) chạm mặt đất tại T ′ T' T ′ ; bóng của cột cờ là đoạn O T ′ OT' O T ′ . Bóng của đỉnh T T T là giao điểm của đường thẳng qua T T T theo hướng u ⃗ \vec{u} u với mặt đất z = 0 z = 0 z = 0 : x = 2 t x = 2t x = 2 t , y = t y = t y = t , z = 6 − 3 t z = 6 - 3t z = 6 − 3 t ; z = 0 ⇔ t = 2 z = 0 \Leftrightarrow t = 2 z = 0 ⇔ t = 2 , được T ′ ( 4 ; 2 ; 0 ) T'(4; 2; 0) T ′ ( 4 ; 2 ; 0 ) .
Bóng là đoạn O T ′ OT' O T ′ : O T ′ = 16 + 4 = 2 5 ≈ 4,47 ( m ) OT' = \sqrt{16 + 4} = 2\sqrt{5} \approx 4{,}47\,(\text{m}) O T ′ = 16 + 4 = 2 5 ≈ 4 , 47 ( m ) .
Lỗi thường gặp
Chú ý
Lấy cả hằng số d d d vào vectơ pháp tuyến, hoặc đổi dấu sai khi đọc n ⃗ \vec{n} n từ phương trình.
Dùng cos \cos cos cho góc giữa đường thẳng và mặt phẳng (phải dùng sin \sin sin ), hoặc quên trị tuyệt đối nên ra góc tù.
Đọc tâm mặt cầu từ ( x + 2 ) 2 (x + 2)^2 ( x + 2 ) 2 thành a = 2 a = 2 a = 2 : đúng phải là a = − 2 a = -2 a = − 2 . Với dạng khai triển, nhớ chia hệ số của x x x , y y y , z z z cho − 2 -2 − 2 .
Phương trình chính tắc chỉ viết được khi cả ba tọa độ của u ⃗ \vec{u} u khác 0 0 0 ; nếu có tọa độ bằng 0 0 0 thì dùng phương trình tham số.
Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song: phải đưa về cùng bộ hệ số ( a ; b ; c ) (a; b; c) ( a ; b ; c ) trước khi lấy ∣ d 1 − d 2 ∣ \lvert d_1 - d_2\rvert ∣ d 1 − d 2 ∣ .
Mẹo làm bài
Mẹo làm bài
Viết xong phương trình mặt phẳng, thay ngược tọa độ các điểm đã cho để kiểm tra — mất vài giây nhưng tránh mất trọn câu.
Tìm hình chiếu của điểm lên mặt phẳng: luôn đi qua đường thẳng vuông góc (dạng tham số) rồi thay vào mặt phẳng, như Dạng 4.
Bài thực tế: đổi tình huống thành đối tượng hình học trước (tấm kính → mặt phẳng, tia sáng → đường thẳng, vùng phủ sóng → mặt cầu), rồi mới chọn công thức.
Máy tính cầm tay: dùng chế độ vectơ để tính tích có hướng, tích vô hướng, độ dài; dùng chức năng giải hệ phương trình bậc nhất ba ẩn để tìm giao điểm hoặc kiểm tra một điểm có thỏa mãn nhiều phương trình cùng lúc.
Tự kiểm tra nhanh
Viết phương trình mặt phẳng đi qua M ( 1 ; − 2 ; 3 ) M(1; -2; 3) M ( 1 ; − 2 ; 3 ) và có vectơ pháp tuyến n ⃗ = ( 2 ; − 1 ; 4 ) \vec{n} = (2; -1; 4) n = ( 2 ; − 1 ; 4 ) .
Xem đáp án 2 ( x − 1 ) − ( y + 2 ) + 4 ( z − 3 ) = 0 ⇔ 2 x − y + 4 z − 16 = 0 2(x - 1) - (y + 2) + 4(z - 3) = 0 \Leftrightarrow 2x - y + 4z - 16 = 0 2 ( x − 1 ) − ( y + 2 ) + 4 ( z − 3 ) = 0 ⇔ 2 x − y + 4 z − 16 = 0 .
Tìm tâm và bán kính của mặt cầu x 2 + y 2 + z 2 − 4 x + 6 y − 2 z − 2 = 0 x^2 + y^2 + z^2 - 4x + 6y - 2z - 2 = 0 x 2 + y 2 + z 2 − 4 x + 6 y − 2 z − 2 = 0 .
Xem đáp án a = 2 a = 2 a = 2 , b = − 3 b = -3 b = − 3 , c = 1 c = 1 c = 1 , d = − 2 d = -2 d = − 2 ; tâm I ( 2 ; − 3 ; 1 ) I(2; -3; 1) I ( 2 ; − 3 ; 1 ) , R = 4 + 9 + 1 + 2 = 4 R = \sqrt{4 + 9 + 1 + 2} = 4 R = 4 + 9 + 1 + 2 = 4 .
Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng 2 x − y + 2 z + 1 = 0 2x - y + 2z + 1 = 0 2 x − y + 2 z + 1 = 0 và 2 x − y + 2 z − 8 = 0 2x - y + 2z - 8 = 0 2 x − y + 2 z − 8 = 0 .
Xem đáp án Hai mặt phẳng song song, cùng bộ hệ số: ∣ 1 − ( − 8 ) ∣ 4 + 1 + 4 = 9 3 = 3 \dfrac{\lvert 1 - (-8)\rvert}{\sqrt{4 + 1 + 4}} = \dfrac{9}{3} = 3 4 + 1 + 4 ∣ 1 − ( − 8 )∣ = 3 9 = 3 .
Tính góc giữa hai đường thẳng có vectơ chỉ phương u ⃗ 1 = ( 1 ; 1 ; 0 ) \vec{u}_1 = (1; 1; 0) u 1 = ( 1 ; 1 ; 0 ) và u ⃗ 2 = ( 0 ; 1 ; 1 ) \vec{u}_2 = (0; 1; 1) u 2 = ( 0 ; 1 ; 1 ) .
Xem đáp án cos = ∣ 0 + 1 + 0 ∣ 2 ⋅ 2 = 1 2 \cos = \dfrac{\lvert 0 + 1 + 0\rvert}{\sqrt{2}\cdot\sqrt{2}} = \dfrac{1}{2} cos = 2 ⋅ 2 ∣ 0 + 1 + 0 ∣ = 2 1 , góc bằng 60 ∘ 60^\circ 6 0 ∘ .
Mặt cầu tâm O O O , bán kính 5 5 5 cắt mặt phẳng x + 2 y + 2 z − 9 = 0 x + 2y + 2z - 9 = 0 x + 2 y + 2 z − 9 = 0 theo một đường tròn. Tính bán kính đường tròn đó.
Xem đáp án h = ∣ − 9 ∣ 3 = 3 < 5 h = \dfrac{\lvert -9\rvert}{3} = 3 < 5 h = 3 ∣ − 9 ∣ = 3 < 5 , nên r = 5 2 − 3 2 = 4 r = \sqrt{5^2 - 3^2} = 4 r = 5 2 − 3 2 = 4 .