Đề kiểm tra 15 phút Chương 3 Phương pháp tọa độ trong không gian

Mô tả thêm: Bài kiểm tra 15 phút Phương pháp tọa độ trong không gian gồm 4 mức độ được thay đổi ngẫu nhiên, giúp bạn đọc rèn luyện củng cố kiến thức tốt hơn.

Thời gian làm: 15 phút
Số câu hỏi: 20 câu
Số điểm tối đa: 20 điểm
Tài khoản: Đăng nhập

Trước khi làm bài bạn hãy

1 Ôn tập kiến thức đã nêu trong phần Mô tả thêm
2 Tìm không gian và thiết bị phù hợp để tập trung làm bài
3 Chuẩn bị sẵn dụng cụ cần dùng khi làm bài như bút, nháp, máy tính
4 Căn chỉnh thời gian làm từng câu một cách hợp lý

Mua gói để Làm bài

Câu 1: Vận dụng
Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$ , cho hai điểm $A(3;5; - 1),B(1;1;3)$ . Tìm tọa độ điểm $M$ thuộc $(Oxy)$ sao cho $\left| \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} ight|$ ngắn nhất.
- A.
  $( - 2; - 3;0)$
- B.
  $(2; - 3;0)$
- C.
  $( - 2;3;0)$
- D.
  $(2;3;0)$
Gọi $J(x; y; z)$ là điểm sao cho $\overrightarrow{JA} + \overrightarrow{JB} = \overrightarrow{0}$ Suy ra J(2; 3; 1).

Khi đó $\left| \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} ight| = \left| \overrightarrow{MJ} + \overrightarrow{JA} + \overrightarrow{MJ} + \overrightarrow{JB} ight| = 2\left| \overrightarrow{MJ} ight|$

Vậy $\left| \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} ight|$ đạt GTNN khi và chỉ khi $\left| \overrightarrow{MJ} ight|$ đạt GTNN hay M là hình chiếu của J lên mặt phẳng (Oxy).

Vậy M(2; 3; 0).
Câu 2: Vận dụng cao
Trong không gian $Oxyz$ , cho các điểm $A(1;0;0),B(0;1;0),C(0;0;1)$ . Số điểm cách đều bốn mặt phẳng $(ABC),(BCO),(COA),(OAB)$ là
- A.
  $2$
- B.
  $4$
- C.
  $1$
- D.
  $8$
Gọi $I(m; n; p)$ là điểm cách đều bốn mặt phẳng đã cho.

Dễ thấy các mặt phẳng $(OAB), (OBC), (OCA)$ lần lượt là các mặt phẳng $(Oxy), (Oyz), (Ozx)$ .

Mặt phẳng (ABC) có phương trình tổng quát là $x + y + z = 1$ .

Do I cách đều các mặt phẳng này nên ta có:

$|m| = |n| = |p| = \frac{|m + n + p - 1|}{\sqrt{3}}\ \ \ (1)$

Ta có các trường hợp

Trường hợp 1. $m = n = p$ . Khi đó (1) tương đương:

$|m| = \frac{|3m - 1|}{\sqrt{3}} \Leftrightarrow m = \frac{3 \pm \sqrt{3}}{6}$

Ta được hai điểm thỏa mãn bài toán.

Trường hợp 2. Trong ba số $m, n, p$ có hai số bằng nhau và bằng số đối của số còn lại.

Khi đó, không mất tính tổng quát ta có thể giả sử $m = n = − p$ (các trường hợp còn lại tương tự) và (1) tương đương:

$|m| = \frac{|m - 1|}{\sqrt{3}} \Leftrightarrow m = \frac{- 1 \pm \sqrt{3}}{2}$

Ta được hai điểm thỏa mãn bài toán.

Vậy số điểm cách đều bốn mặt phẳng đã cho là $2 + 2.3 = 8$ .
Câu 3: Vận dụng

Trong không gian với hệ trục tọa độ $Oxyz$ cho ba điểm $A( - 2;3;1),B(2;1;0),C( - 3; - 1;1)$ . Tìm tất cả các điểm $D$ sao cho $ABCD$ là hình thang có đáy $AD$ và tam giác $ABC$ bằng $\frac{1}{3}$ diện tích tứ giác $ABCD$ ?
Chỗ nhập nội dung câu trả lời tự luận

Đáp án là:

Trong không gian với hệ trục tọa độ $Oxyz$ cho ba điểm $A( - 2;3;1),B(2;1;0),C( - 3; - 1;1)$ . Tìm tất cả các điểm $D$ sao cho $ABCD$ là hình thang có đáy $AD$ và tam giác $ABC$ bằng $\frac{1}{3}$ diện tích tứ giác $ABCD$ ?
Chỗ nhập nội dung câu trả lời tự luận
Câu 4: Thông hiểu
Trong không gian với hệ trục tọa độ $Oxyz$ , cho điểm $M(2;0;1)$ và đường thẳng $d:\frac{x - 1}{1} = \frac{y}{2} = \frac{z - 2}{2}$ . Tìm tọa độ hình chiếu vuông góc của $M$ lên đường thẳng $d$ .
- A.
  $(1;0;2)$
- B.
  $( - 1; - 4;0)$
- C.
  $(0; - 2;1)$
- D.
  $(1;1;2)$
Gọi (P) là mặt phẳng đi qua $M(2;0;1)$ và vuông góc với đường thẳng d.

Suy ra (P) nhận $\overrightarrow{u_{d}} = (1;2;1)$ làm vectơ pháp tuyến.

Phương trình mặt phẳng

$(P):(x - 2) + 2y + z - 1 = 0$

$\Leftrightarrow x + 2y + z - 3 = 0$ .

Gọi H là hình chiếu vuông góc của M lên đường thẳng d, suy ra $H = d \cap (P)$ .

Tọa độ điểm H là nghiệm của hệ

$\left\{ \begin{matrix}\dfrac{x - 1}{1} = \dfrac{y}{2} = \dfrac{z - 2}{2} \\x + 2y + z - 3 = 0 \\\end{matrix} ight.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}2x - y = 2 \\y - 2z = - 4 \\x + 2y + z - 3 = 0 \\\end{matrix} ight.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}x = 1 \\y = 0 \\z = 2 \\\end{matrix} ight.$
Câu 5: Nhận biết
Trong không gian $Oxyz$ , cho hai vectơ $\overrightarrow{a} = (1; - 2;0)$ và $\overrightarrow{b} = ( - 2;3;1)$ . Khẳng định nào sau đây sai?
- A.
  $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b} = - 8$
- B.
  $2\overrightarrow{a} = (2; - 4;0)$
- C.
  $\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} = ( - 1;1; - 1)$
- D.
  $\left| \overrightarrow{b} ight| = \sqrt{11}$
Ta có: $\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} = ( - 1;1;1)$ suy ra “ $\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} = ( - 1;1; - 1)$ ” là khẳng định sai.
Câu 6: Nhận biết
Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$ , cho hai điểm $A(1; - 1;3),B( - 3;0; - 4)$ . Phương trình nào sau đây là phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua hai điểm $A$ và $B$ ?
- A.
  $\frac{x + 3}{4} = \frac{y}{- 1} = \frac{z - 4}{7}$
- B.
  $\frac{x + 3}{1} = \frac{y}{- 1} = \frac{z + 4}{3}$
- C.
  $\frac{x + 3}{4} = \frac{y}{- 1} = \frac{z + 4}{7}$
- D.
  $\frac{x - 3}{- 4} = \frac{y}{1} = \frac{z - 4}{- 7}$
Ta có $\overrightarrow{BA} = (4; - 1;7)$ là vectơ chỉ phương của đường thẳng $AB$ . Phương trình chính tắc của đường thẳng $AB$ là: $\frac{x + 3}{4} = \frac{y}{- 1} = \frac{z + 4}{7}$ .
Câu 7: Nhận biết
Trong không gian toạ độ $Oxyz$ , phương trình nào sau đây là phương trình tổng quát của mặt phẳng?
- A.
  $2x + 3y + z - 12 = 0$ .
- B.
  $x^{2} + y - z + - 7 = 0$ .
- C.
  $x - y^{2} + 3z - 6 = 0$ .
- D.
  $x + y + z^{2} - 7 = 0$ .
PTTQ của mặt phẳng có dạng $Ax + By + Cz + D = 0$ , với $A^{2} + B^{2} + C^{2} eq 0$ nên ta chọn $2x + 3y + z - 12 = 0$ .
Câu 8: Thông hiểu
Cho lăng trụ đứng $ABC.A'B'C'$ , điểm $M$ trên $CC'$ sao cho $\overrightarrow{MC} = - \frac{1}{3}\overrightarrow{MC'}.$ Đặt $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{a},\ \ \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{b},\ \ \overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{c}.$ Khẳng định nào dưới đây là đúng ?
- A.
  $\overrightarrow{A'M} = \overrightarrow{a} - \overrightarrow{b} + \frac{1}{2}\overrightarrow{c}.$
- B.
  $\overrightarrow{A'M} = \frac{- 3}{2}\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b} - \frac{3}{4}\overrightarrow{c}.$
- C.
  $\overrightarrow{A'M} = - \overrightarrow{a} + 2\overrightarrow{b} - \frac{2}{3}\overrightarrow{c}.$
- D.
  $\overrightarrow{A'M} = \overrightarrow{b} - \frac{3}{4}\overrightarrow{c}.$
Hình vẽ minh họa

Ta có

$\overrightarrow{A'M} = \overrightarrow{A'C} + \overrightarrow{CM}$

$= \overrightarrow{A'A} + \overrightarrow{A'C'} + \frac{1}{4}\overrightarrow{AA'}$

$= - \overrightarrow{AA'} +\overrightarrow{AC} + \frac{1}{4}\overrightarrow{AA'}$

$= \overrightarrow{AC} - \frac{3}{4}\overrightarrow{AA'} = \overrightarrow{b} - \frac{3}{4}\overrightarrow{c}$
Câu 9: Thông hiểu
Trong không gian $Oxyz$ khoảng cách giữa hai mặt phẳng $(P):x + 2y + 2z - 10 = 0$ và $(Q):x + 2y + 2z - 3 = 0$ bằng:
- A.
  $\frac{8}{3}$
- B.
  $\frac{7}{3}$
- C.
  $3$
- D.
  $\frac{4}{3}$
Dựa vào phương trình $(P);(Q)$ có vectơ pháp tuyến là $\overrightarrow{n} = (1;2;2)$ nên $(P)//(Q)$

Ta có: $\left\{ \begin{matrix}\left| \overrightarrow{n} ight| = \sqrt{1^{2} + 2^{2} + 2^{2}} = 3 \\d\left( O;(P) ight) = \dfrac{10}{3} \\d\left( O;(Q) ight) = \dfrac{3}{3} = 1 \\\end{matrix} ight.$ suy ra $d\left( (P);(Q) ight) = d\left( O;(P) ight) - d\left( O;(Q) ight) = \frac{7}{3}$
Câu 10: Thông hiểu
Trong không gian, cho hình lập phương $ABCD.A'B'C'D'$ . Góc giữa hai vectơ $\overrightarrow{BD}$ và $\ \overrightarrow{B'C}$ bằng
- A.
  $30{^\circ}$ .
- B.
  $45{^\circ}$ .
- C.
  $60{^\circ}$ .
- D.
  $90{^\circ}$ .
Hình vẽ minh họa

Ta có: $\overrightarrow{BD}\ = \ \ \overrightarrow{B'D'}$ . Do đó,

$\left( \overrightarrow{BD}\ ,\ \overrightarrow{B'C} ight)\ = \ \left( \overrightarrow{B'D'}\ ,\ \overrightarrow{B'C} ight)\ = \widehat{\ D'B'C}$

Vì $B'C\ = \ CD'\ = \ D'B'$ nên tam giác $B'CD'$ là tam giác đều.

Suy ra $\widehat{\ D'B'C}\ = \ 60{^\circ}$

Vậy $\left( \overrightarrow{BD}\ ,\ \overrightarrow{B'C} ight)\ = \ 60{^\circ}$
Câu 11: Thông hiểu
Trong không gian $Oxyz$ , cho các điểm $A(1;2; - 3),B(2;5;7),C( - 3;1;4)$ . Xác định tọa độ điểm $D$ sao cho tứ giác $ABCD$ là hình bình hành?
- A.
  $D(6;6;0)$
- B.
  $D\left( 0;\frac{8}{3};\frac{8}{3} ight)$
- C.
  $D(0;8;8)$
- D.
  $D( - 4; - 2; - 6)$
Giả sử điểm $D(x;y;z)$ ta có $ABCD$ là hình bình hành nên $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}$

$\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} 1 = - 3 - x \\ 3 = 1 - y \\ 20 = 4 - z \\ \end{matrix} ight.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} x = - 4 \\ y = - 2 \\ z = - 6 \\ \end{matrix} ight.$ . Vậy tọa độ điểm $D( - 4; - 2; - 6)$ .
Câu 12: Vận dụng cao
Cho 2 đường thẳng $(d)\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2t\\y = - 1 + t\\z = 1\end{array} ight.$ và $(\triangle )\left\{ \begin{array}{l}x = 1\\y = 1 + t\\z = 3 - t\end{array} ight.$
Mặt phẳng (P) chứa (d) và song song với $(\triangle )$ có phương trình tổng quát :
- A. $x - 2y + 2z - 2 = 0$
- B. $x + 2y + 2z + 2 = 0$
- C. $x + 2y - 2z + 2 = 0$
- D. $x - 2y - 2z - 2 = 0$
Phương trình (d) cho $A(2, - 1,1) \in (d)$ và vectơ chỉ phương của (d) là: $\overrightarrow a = (2,1,0)$
Phương trình $(\triangle )$ cho vectơ chỉ phương của $(\triangle )$ là : $\overrightarrow b = (0,1, - 1)$
Gọi $M(x,y,z)$ là điểm bất kỳ thuộc mặt phẳng (P) thì :
$\begin{array}{l}\overrightarrow {AM} = (x - 2,y + 1,z - 1);\,\,\,\,\left[ {\overrightarrow a ,\overrightarrow b } ight] = ( - 1,2,2)\\\left[ {\overrightarrow a ,\overrightarrow b } ight].\overrightarrow {AM} = 0 \Leftrightarrow - (x - 2) + 2(y + 1) + 2(z - 1) = 0\\ \Leftrightarrow x - 2y - 2z - 2 = 0\end{array}$
Câu hỏi này cho ta thấy mối quan hệ giữa đường thẳng và mặt phẳng, từ 2 đường thảng ta có thể viết PT được của 1 mp.
Câu 13: Thông hiểu
Trong không gian $Oxyz$ , cho tam giác $ABC$ với $A(1;1;1),B( - 1;1;0),C(1;3;2)$ . Đường trung tuyến xuất phát từ đỉnh $A$ của tam giác $ABC$ nhận vectơ nào dưới đây làm một véc-tơ chỉ phương?
- A.
  $\overrightarrow{a} = (1;1;0)$
- B.
  $\overrightarrow{c} = ( - 1;2;1)$
- C.
  $\overrightarrow{b} = ( - 2;2;2)$
- D.
  $\overrightarrow{d} = ( - 1;1;0)$
Gọi $M$ là trung điểm của $BC$ , suy ra tọa độ điểm $M(0;2;1)$ .

Đường trung tuyến xuất phát từ đỉnh $A$ có vectơ chỉ phương là $\overrightarrow{AM} = ( - 1;1;0)$ .
Câu 14: Vận dụng
Trong không gian với hệ toạ độ $Oxyz$ , cho hai đường thẳng $d_{1}:\frac{x - 3}{1} = \frac{y + 3}{- 1} =\frac{z - 5}{2},$ $d_{2}:\frac{x - 4}{- 3} = \frac{y - 1}{2} = \frac{z +2}{2}$ và mặt phẳng $(P):2x + 3y - 5z + 1 = 0$ . Đường thẳng vuông góc với $(P)$ , cắt $d_{1}$ và $d_{2}$ có phương trình là:
- A.
  $\frac{x - 1}{1} = \frac{y - 2}{1} = \frac{z + 1}{1}$
- B.
  $\frac{x - 2}{2} = \frac{y + 2}{3} = \frac{z - 3}{- 5}$
- C.
  $\frac{x - 1}{2} = \frac{y - 3}{3} = \frac{z}{- 5}$
- D.
  $\frac{x - 1}{2} = \frac{y + 1}{3} = \frac{z - 13}{- 5}$
Gọi A, B lần lượt là các giao điểm của đường thẳng d với các đường thẳng $d_{1}$ và $d_{2}$ .

Khi đó, tọa độ của A, B có dạng $A(3 + t; - 3 - t;5 + 2t),B(4 - 3s;1 + 2s; - 2 + 2s)$

$\Rightarrow \overrightarrow{AB} = (1 - 3s - t;4 + 2s + t; - 7 + 2s - 2t)$

Vì đường thẳng d vuông góc với mặt phẳng (P) nên vectơ $\overrightarrow{AB}$ cùng phương với vectơ pháp tuyến $\overrightarrow{n} = (2;3; - 5)$ của mặt phẳng (P).

Do đó, ta có $\frac{1 - 3s - t}{2} = \frac{4 + 2s + t}{3} = \frac{- 7 + 2s - 2t}{- 5}$

Suy ra s = 0 và t = −1.

Do đó, A(2; −2; 3) và B(4; 1; −2).

Đường thẳng d đi qua A và có nhận vectơ $\overrightarrow{n}$ làm vectơ chỉ phương nên có phương trình: $\frac{x - 2}{2} = \frac{y + 2}{3} = \frac{z - 3}{- 5}$ .
Câu 15: Thông hiểu
Trong không gian $Oxyz$ . cho điểm $M(3; - 1;2)$ . Tìm tọa độ điểm $N$ đối xứng với điểm $M$ qua mặt phẳng $(Oyz)$ ?
- A.
  $N(0; - 1;2)$
- B.
  $N(3;1; - 2)$
- C.
  $N( - 3; - 1;2)$
- D.
  $N(0;1;1)$
Lấy đối xứng qua mặt phẳng $(Oyz)$ thì $x$ đổi dấu còn $y;z$ giữ nguyên nên điểm $N$ có tọa độ là $N( - 3; - 1;2)$ .
Câu 16: Thông hiểu
Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$ , mặt phẳng $(P)$ đi qua $M( - 1;2;4)$ và chứa trục $Oy$ có phương trình là:
- A.
  $(P):4x - z = 0$
- B.
  $(P):4x + z = 0$
- C.
  $(P):x - 4z = 0$
- D.
  $(P):x + 4z = 0$
Ta có: (P) có cặp véc-tơ chỉ phương $\overrightarrow{v_{Oy}} = (0;1;0),\overrightarrow{OM} = ( - 1;2;4)$

Khi đó véc-tơ pháp tuyến của (P) là $\overrightarrow{n_{P}} = ( - 4;0; - 1)$ , ta chọn $\overrightarrow{n_{P}} = (4;0;1)$ .

Mặt phẳng (P) đi qua $M( - 1;2;4)$ và có véc-tơ pháp tuyến $\overrightarrow{n_{P}} = (4;0;1)$ nên có phương trình $4(x + 1) + (z - 4) = 0$ hay $4x + z = 0$ .
Câu 17: Nhận biết
Trong không gian với hệ toạ độ $Oxyz$ , phương trình nào sau đây là phương trình chính tắc của đường thẳng?
- A.
  $\frac{- 2}{x - 3} = \frac{y - 1}{z} = \frac{z - 5}{4}$ .
- B.
  $\frac{- 1}{x - 2} = \frac{- 1}{y + 2} = \frac{- 3}{z - 2}$ .
- C.
  $\frac{x - 6}{3} = \frac{y - 3}{4} = \frac{z - 5}{3}$ .
- D.
  $\frac{x - 1}{y} = \frac{y - 2}{5} = \frac{z - 3}{4}$ .
Phương trình chính tắc của đường thẳng có dạng:

$\frac{x - x_{0}}{a} = \frac{y - y_{0}}{b} = \frac{z - z_{0}}{c}$ với $a.b.c eq 0$ .

Vậy đáp án đúng là : $\frac{x - 6}{3} = \frac{y - 3}{4} = \frac{z - 5}{3}$
Câu 18: Nhận biết
Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$ , cho hai mặt phẳng $(\alpha):x - 2y - 2z + 4 = 0$ và $(\beta): - x + 2y + 2z - 7 = 0$ . Tính khoảng cách giữa hai mặt phẳng (α) và (β)?
- A.
  $3$
- B.
  $- 1$
- C.
  $0$
- D.
  $1$
Ta thấy (α) và (β) song song với nhau nên với A(0; 2; 0) ∈ (α).

$\Rightarrow d\left\lbrack (\alpha);(\beta) ightbrack = d\left( A;(\beta) ight) = \frac{|4 - 7|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = 1$ .
Câu 19: Nhận biết
Xác định tọa độ trọng tâm $G$ của tam giác $ABC$ , biết rằng $A(1;3;4),B(2; - 1;0),C(3;1;2)$ ?
- A.
  $G(2;1;2)$ .
- B.
  $G(6;3;6)$ .
- C.
  $G\left( 3;\frac{2}{3};3 ight)$ .
- D.
  $G(2; - 1;2)$ .
Tọa độ trọng tâm G của tam giác được xác định như sau:

$\left\{ \begin{matrix}x_{G} = \dfrac{x_{A} + x_{B} + x_{C}}{3} = \dfrac{1 + 2 + 3}{3} = 2 \\y_{G} = \dfrac{y_{A} + y_{B} + y_{C}}{3} = \dfrac{3 - 1 + 1}{3} = 1 \\z_{G} = \dfrac{z_{A} + z_{B} + z_{C}}{3} = \dfrac{4 + 0 + 2}{3} = 2 \\\end{matrix} ight.\ \Rightarrow G(2;1;2)$
Câu 20: Vận dụng

Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình vuông cạnh $a$ , $SD =\frac{a\sqrt{17}}{2}$ , hình chiếu vuông góc $H$ của S trên mặt phẳng $(ABCD)$ là trung điểm của đoạn $AB$ . Gọi $K$ là trung điểm đoạn $AD$ (tham khảo hình vẽ)
Chỗ nhập nội dung câu trả lời tự luận

Đáp án là:

Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình vuông cạnh $a$ , $SD =\frac{a\sqrt{17}}{2}$ , hình chiếu vuông góc $H$ của S trên mặt phẳng $(ABCD)$ là trung điểm của đoạn $AB$ . Gọi $K$ là trung điểm đoạn $AD$ (tham khảo hình vẽ)
Chỗ nhập nội dung câu trả lời tự luận

35 lượt xem

Sắp xếp theo

Xóa Gửi bình luận

Đề kiểm tra 15 phút Chương 3 Phương pháp tọa độ trong không gian

Chúc mừng Bạn đã hoàn thành bài!