Lớp 12 Toán 12 - Kết nối tri thức

Luyện tập Công thức tính góc trong không gian KNTT

Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao
  • Bài kiểm tra này bao gồm 20 câu
  • Điểm số bài kiểm tra: 20 điểm
  • Xem lại kỹ lý thuyết trước khi làm bài
  • Chuẩn bị giấy và bút để nháp trước khi bắt đầu
Bắt đầu làm bài
00:00:00
  • Câu 1: Nhận biết
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho đường thẳng d:\left\{ \begin{matrix} x = 1 - t \\ y = 2 + 2t \\ z = 3 + t \\ \end{matrix} ight.\ ;\left( t\mathbb{\in R} ight) và mặt phẳng (P):x - y + 3 = 0. Tính số đo góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P).

    Hướng dẫn:

    Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là \overrightarrow{u} = ( - 1;2;1)

    Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n} = (1; - 1;0)

    Gọi α là góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P) .

    Khi đó ta có:

    \sin\alpha = \frac{\left| \overrightarrow{u}.\overrightarrow{n} ight|}{\left| \overrightarrow{u} ight|.\left| \overrightarrow{n} ight|} = \frac{\left| - 1.1 + 2.( - 1) + 1.0 ight|}{\sqrt{( - 1)^{2} + 2^{2} + 1^{2}}.\sqrt{1^{2} + ( - 1)^{2} + 0^{2}}} = \frac{\sqrt{3}}{2}

    \Rightarrow \alpha = 60^{0}

  • Câu 2: Nhận biết
    Tính góc giữa (P) và trục Ox

    Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P): - \sqrt{3}x + y + 1 = 0. Tính góc tạo bởi (P) với trục Ox?

    Hướng dẫn:

    Mặt phẳng (P): - \sqrt{3}x + y + 1 = 0 có một vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n} = \left( - \sqrt{3};1;0 ight)

    Trục Ox có một vectơ chỉ phương là \overrightarrow{i} = (1;0;0)

    Gọi α là góc giữa Ox và mặt phẳng (P):

    \sin\alpha = \left| \cos\alpha ight| = \frac{\left| \overrightarrow{u}.\overrightarrow{n} ight|}{\left| \overrightarrow{u} ight|.\left| \overrightarrow{n} ight|} = \frac{|1 - 2 - 2|}{\sqrt{6}.\sqrt{6}} = \frac{1}{2} \Rightarrow \alpha = 30^{0}

  • Câu 3: Thông hiểu
    Tìm tham số m

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho các điểm A(1;0;0),B(0;2;0),C(0;0;m). Để mặt phẳng (ABC) hợp với mặt phẳng (Oxy) một góc 60^{0} thì giá trị của m là

    Hướng dẫn:

    Mặt phẳng Oxy có vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{k} = (0;0;1)

    Ta có \overrightarrow{AB} = ( - 1;2;0);\overrightarrow{AC} = ( - 1;0;m), suy ra vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (ABC) là \overrightarrow{n} = \left\lbrack \overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC} ightbrack = (2m;m;2)

    Theo bài ra ta có:

    cos60^{0} = \frac{\left| \overrightarrow{k}.\overrightarrow{n} ight|}{\left| \overrightarrow{k} ight|.\left| \overrightarrow{n} ight|} \Leftrightarrow \sqrt{5m^{2} + 4} = 4

    \Leftrightarrow m^{2} = \frac{12}{5} \Leftrightarrow m = \pm \sqrt{\frac{12}{5}}

  • Câu 4: Thông hiểu
    Tính góc giữa hai vectơ

    Cho hình chóp :\ O(0;0;0)\ ,\ A\ a\ (0;\ ;0)\ ,\ B\ a(\ ;0;0)\ ,\ C\ a\ (0;0;\ ) có ba cạnh OA,OB,OC đôi một vuông góc và OA = OB = OC = a. Gọi M là trung điểm cạnh AB. Góc tạo bởi hai vectơ \overrightarrow{BC} và \overrightarrow{OM} bằng:

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Chọn hệ trục tọa độ Oxyz như hình vẽ

    Ta có: \left\{ \begin{matrix}O(0;0;0),A(0;a;0),B(a;0;0) \\C(0;0;a),M\left( \dfrac{a}{2};\dfrac{a}{2};0 ight) \\\end{matrix} ight.

    Khi đó ta có: \overrightarrow{BC} = ( - a;0;a);\overrightarrow{OM} = \left( \frac{a}{2};\frac{a}{2};0 ight)

    \Rightarrow \cos\left(\overrightarrow{BC};\overrightarrow{OM} ight) =\dfrac{\overrightarrow{BC}.\overrightarrow{OM}}{BC.OM} = \dfrac{-\dfrac{a^{2}}{2}}{a\sqrt{2}.\dfrac{a\sqrt{2}}{2}} = -\dfrac{1}{2}

    \Rightarrow \left( \overrightarrow{BC};\overrightarrow{OM} ight) = 120^{0}

  • Câu 5: Thông hiểu
    Xác định góc giữa đường thẳng và mặt phẳng

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d:\left\{ \begin{matrix} x = 5 + t \\ y = - 2 + t \\ z = 4 + \sqrt{2}t \\ \end{matrix} ight.\ ;\left( t\mathbb{\in R} ight) và mặt phẳng (P):\ x - y + \sqrt{2}z - 7 = 0. Hãy xác định góc giữa đường thẳng d và mặt phẳng (P)?

    Hướng dẫn:

    Đường thẳng d có vectơ chỉ phương \overrightarrow{u} = \left( 1;1;\sqrt{2} ight)

    Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến \overrightarrow{n} = \left( 1; - 1;\sqrt{2} ight)

    Gọi \varphi là góc giữa đường thẳng và mặt phẳng, khi đó ta có:

    \sin\varphi = \frac{\left| \overrightarrow{n}.\overrightarrow{u} ight|}{\left| \overrightarrow{n} ight|.\left| \overrightarrow{u} ight|} = \frac{\left| 1.1 + 1.( - 1) + \sqrt{2}.\sqrt{2} ight|}{\sqrt{1^{2} + 1^{2} + {\sqrt{2}}^{2}}.\sqrt{1^{2} + ( - 1)^{2} + {\sqrt{2}}^{2}}} = \frac{1}{2}

    \Rightarrow \varphi = 30^{0}

  • Câu 6: Vận dụng cao
    Tìm góc giữa hai mặt phẳng

    Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A'B'C'D', có AB = 2a;AD = a\sqrt{2}, góc giữa AC' và mặt phẳng (ABCD) bằng 30^{0}. Gọi H là hình chiếu vuông góc của A trên AB′ và K là hình chiếu vuông góc của A trên AD'. Tính góc giữa hai mặt phẳng (AHK) và (ABB'A')

    60^{0}

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Do ABCD \cdot A^{'}B^{'}C^{'}D^{'} là hình hộp chữ nhật nên A^{'}C^{'} là hình chiếu vuông góc của A^{'}C trên (ABCD) \Rightarrow \left( A^{'}C,(ABCD) ight) = \left( A^{'}C,A^{'}C^{'} ight) = CA^{'}C^{'} = 30^{\circ}.

    Ta có AC = \sqrt{AB^{2} + AD^{2}} = a\sqrt{3};tanCA^{'}C^{'} = \frac{CC^{'}}{A^{'}C^{'}} \Rightarrow CC^{'} = a.

    Kết hợp với giả thiết ta được ABB^{'}A^{'} là hình vuông và có H là tâm.

    Gọi E,F lần lượt là hình chiếu vuông góc của K trên A^{'}D^{'}\& A^{'}A.

    Ta có \frac{1}{AK^{2}} = \frac{1}{A^{'}A^{2}} + \frac{1}{AD^{2}} \Rightarrow AK = \frac{a\sqrt{6}}{3};A^{'}K = \sqrt{A^{'}A^{2} - AK^{2}} = \frac{a}{\sqrt{3}};

    \frac{1}{KF^{2}} = \frac{1}{KA^{2}} + \frac{1}{A^{'}K^{2}} \Rightarrow KF = \frac{a\sqrt{2}}{3};KE = \sqrt{A^{'}K^{2} - KF^{2}} \Rightarrow KE = \frac{a}{3}

    Ta chọn hệ trục tọa độ Oxyz thỏa mãn O \equiv A^{'} còn D^{'},B^{'},A theo thứ tự thuộc các tia Ox,Oy,Oz.

    Khi đó ta có tọa độ các điểm lần lượt là:

    A(0;0;a),B^{'}(0;a;0),H\left( 0;\frac{a}{2};\frac{a}{2} ight),K\left( \frac{a\sqrt{2}}{3};0;\frac{a}{3} ight),E\left( \frac{a\sqrt{2}}{3};0;0 ight),F\left( 0;0;\frac{a\sqrt{2}}{3} ight)

    Mặt phẳng \left( ABB^{'}A^{'} ight) là mặt phẳng (yOz) nên có VTPT là {\overrightarrow{n}}_{1} = (1;0;0);

    Ta có \lbrack\overrightarrow{AK},\overrightarrow{AH}brack = \frac{a^{2}}{6}{\overrightarrow{n}}_{2},{\overrightarrow{n}}_{2}(2;\sqrt{2};\sqrt{2}).

    Mặt phẳng (AKH) có VTPT là {\overrightarrow{n}}_{2} = (2;\sqrt{2};\sqrt{2});

    Gọi \alpha là góc giữa hai mặt phẳng (AHK) và \left( ABB^{'}A^{'} ight).

    Ta có cos\alpha = \left| cos\left( {\overrightarrow{n}}_{1},{\overrightarrow{n}}_{2} ight) ight| = \frac{1}{\sqrt{2}} \Rightarrow \alpha = 45^{\circ}.

  • Câu 7: Thông hiểu
    Tính góc giữa hai mặt phẳng

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho các điểm A\left( - 1;\sqrt{3};0 ight),B\left(1;\sqrt{3};0 ight),C\left( 0;0;\sqrt{3} ight) và điểm M thuộc trục Oz sao cho hai mặt phẳng (MAB) và (ABC) vuông góc với nhau. Tính góc giữa hai mặt phẳng (MAB) và (OAB).

    Hướng dẫn:

    Ta có: M(0;0;m) thuộc trục Oz.

    Ta có \overrightarrow{AM} = (1; - \sqrt{3};m),\overrightarrow{AB} = (2;0;0),\overrightarrow{AC} = (1; - \sqrt{3};\sqrt{3}).

    \Rightarrow {\overrightarrow{n}}_{1} = \lbrack\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AC}brack = (0; - 2\sqrt{3}; - 2\sqrt{3}),{\overrightarrow{n}}_{2} = \lbrack\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AM}brack = (0; - 2m; - 2\sqrt{3})

    Mặt phẳng (ABC) có một vectơ pháp tuyến là {\overrightarrow{n}}_{1}, mặt phẳng (MAB) có một vectơ pháp tuyến là {\overrightarrow{n}}_{2}.

    Hai mặt phẳng (MAB) và (ABC) vuông góc với nhau khi và chỉ khi

    {\overrightarrow{n}}_{1}\bot{\overrightarrow{n}}_{2} \Leftrightarrow 0.0 + \left( - 2\sqrt{3} ight).( - 2m) + \left( - 2\sqrt{3} ight).( - 2\sqrt{3}) = 0 \Leftrightarrow m = - \sqrt{3}.

    Mặt phẳng (OAB) có một vectơ pháp tuyến là {\overrightarrow{n}}_{3} = \lbrack\overrightarrow{OA},\overrightarrow{OB}brack = (0;0; - 2\sqrt{3}).

    Gọi \varphi là góc giữa hai mặt phẳng (MAB) và (OAB). Khi đó

    cos\varphi = \left| cos\left( {\overrightarrow{n}}_{2},{\overrightarrow{n}}_{3} ight) ight| = \frac{\left| {\overrightarrow{n}}_{2}.{\overrightarrow{n}}_{3} ight|}{\left| {\overrightarrow{n}}_{2} ight|.\left| {\overrightarrow{n}}_{3} ight|} = \frac{12}{2\sqrt{6}.2\sqrt{3}} = \frac{1}{\sqrt{2}}

    Vậy góc cần tìm bằng 45^{0}

  • Câu 8: Nhận biết
    Chọn công thức đúng

    Trong không gian Oxyz, cho hai mặt phẳng (P);(Q) có các vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{a}\left( a_{1};b_{1};c_{1} ight),\overrightarrow{b}\left( a_{2};b_{2};c_{2} ight). Góc \alpha là góc giữa hai mặt phẳng đó \cos\alpha là biểu thức nào sau đây?

    Hướng dẫn:

    Theo công thức góc giữa hai mặt phẳng ta có:

    \cos\alpha = \cos\left( \overrightarrow{a};\overrightarrow{b} ight) = \frac{\left| a_{1}a_{2} + b_{1}b_{2} + c_{1}c_{2} ight|}{\left| \overrightarrow{a} ight|.\left| \overrightarrow{b} ight|}

  • Câu 9: Thông hiểu
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian Oxyz, mặt phẳng (P):3x + 4y + 5z + 8 = 0 và đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng (\alpha):x - 2y + 1 = 0,(\beta):x - 2z - 3 = 0. Góc giữa d và (P) bằng:

    Hướng dẫn:

    Ta có: (P),(\alpha),(\beta) có vectơ pháp tuyến lần lượt là\left\{ \begin{matrix} \overrightarrow{n_{(P)}} = (3;4;5) \\ \overrightarrow{n_{\alpha}} = (1; - 2;0) \\ \overrightarrow{n_{\beta}} = (1;0; - 2) \\ \end{matrix} ight.

    Vectơ chỉ phương của d là \overrightarrow{u} = \left\lbrack \overrightarrow{n_{\alpha}};\overrightarrow{n_{\beta}} ightbrack = (4;2;2)

    Gọi\varphi là góc giữa d và (P), ta có:

    \sin\varphi = \frac{\left| \overrightarrow{n_{(P)}}.\overrightarrow{u} ight|}{\left| \overrightarrow{n_{(P)}} ight|.\left| \overrightarrow{u} ight|} = \frac{\sqrt{3}}{2} \Rightarrow \varphi = 60^{0}

  • Câu 10: Nhận biết
    Tính góc giữa hai mặt phẳng

    Trong không gian Oxyz cho hai mặt phẳng (P):x + z + 4 = 0,(Q):x - 2y + 2z + 4 = 0. Góc giữa hai mặt phẳng (P);(Q) bằng:

    Hướng dẫn:

    Ta có: (P):x + z + 4 = 0 có 1 vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n_{1}} = (1;0;1)

    (Q):x - 2y + 2z + 4 = 0 có 1 vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n_{2}} = (1; - 2;2)

    Khi đó:

    \cos\left( (P);(Q) ight) = \cos\left( \overrightarrow{n_{1}};\overrightarrow{n_{2}} ight)= \frac{\left| \overrightarrow{n_{1}}.\overrightarrow{n_{2}} ight|}{\left| \overrightarrow{n_{1}} ight|.\left| \overrightarrow{n_{2}} ight|} = \frac{1}{\sqrt{2}}

    \Rightarrow \left( (P);(Q) ight) = 45^{0}

  • Câu 11: Nhận biết
    Chọn khẳng định đúng

    Trong không gian tọa độ Oxyz, cho đường thẳng \Delta:\frac{x - 1}{- 2} = \frac{y + 1}{2} = \frac{z - 2}{- 1} và mặt phẳng (P):2x - y - 2z + 1 = 0. Gọi \alpha là góc giữa đường thẳng \Delta và mặt phẳng (P). Khẳng định nào sau đây đúng?

    Hướng dẫn:

    Ta có: \Delta có một vectơ chỉ phương là \overrightarrow{u} = ( - 2;2; - 1), (P) có một vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n} = (2; - 1; - 2).

    Từ đó: \sin\alpha = \left| \cos\left( \overrightarrow{n};\overrightarrow{u} ight) ight| = \left| \frac{\overrightarrow{n}.\overrightarrow{u}}{\left| \overrightarrow{n} ight|.\left| \overrightarrow{u} ight|} ight| = \frac{4}{9}

  • Câu 12: Vận dụng
    Tính khoảng cách từ M đến (P)

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho mặt phẳng (P):x + y - 2z - 5 = 0 và đường thẳng\Delta:\frac{x - 1}{2} = \frac{y - 2}{1} = \frac{z}{3}. Gọi A là giao điểm của \Delta và (P) và M là điểm thuộc đường thẳng \Delta sao cho AM = \sqrt{84}. Tính khoảng cách từ M đến mặt phẳng (P).

    Hướng dẫn:

    Gọi \alpha = \left( \Delta,(P) ight)

    Khi đó ta có: \cos\alpha = \frac{|1.2 + 1.1 - 2.3|}{\sqrt{1^{2} + 1^{2} + ( - 2)^{2}}.\sqrt{2^{2} + 1^{2} + 3^{2}}} = \frac{\sqrt{21}}{14}

    Gọi H là hình chiếu của M lên mặt phẳng (P), khi đó:

    HM = MA.cos\alpha = \sqrt{84}.\frac{\sqrt{21}}{14} = 3

  • Câu 13: Vận dụng
    Tính góc giữa hai mặt phẳng

    Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có tâm O. Gọi I là tâm của hình vuông A'B'C'D' và điểm M \in OI sao cho MO = 2MI (tham khảo hình vẽ).

    Khi đó sin của góc tạo bởi hai mặt phẳng (MC’D′) và (MAB) bằng

    Hướng dẫn:

    Gắn hệ tọa độ như hình vẽ:

    Cạnh hình lập phương là 1, ta được tọa độ các điểm như sau:

    \left\{ \begin{matrix}M\left( \dfrac{1}{2};\dfrac{1}{2};\dfrac{1}{6}ight),C'(0;1;0),D'(1;1;0) \\A(1;0;1),B(0;0;1) \\\end{matrix} ight.

    Khi đó \left\{ \begin{matrix}\overrightarrow{n_{(MC'D')}} = (0;1;3) \\\overrightarrow{n_{(MAB)}} = (0;5;3) \\\end{matrix} ight.\Rightarrow \cos\left( (MC'D');(MAB)ight)= \frac{|5.1 + 3.3|}{\sqrt{5^{2} + 3^{2}}.\sqrt{1^{2} + 3^{2}}}= \frac{7\sqrt{85}}{85}

    Suy ra \sin\left( (MC'D');(MAB) ight) = \sqrt{1 - \left( \frac{7\sqrt{85}}{85} ight)^{2}} = \frac{6\sqrt{85}}{85}

  • Câu 14: Thông hiểu
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz ,cho đường thẳng d:\frac{x - 5}{2} = \frac{y + 7}{2} = \frac{z - 12}{- 1} và mặt phẳng (\alpha):x + 2y - 3z - 3 = 0. Gọi M là giao điểm của d và (\alpha), A thuộc d sao cho AM = \sqrt{14}. Tính khoảng cách từ A đến mặt phẳng (\alpha).

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Đường thẳng d:\frac{x - 5}{2} = \frac{y + 7}{2} = \frac{z - 12}{- 1} có một vectơ chỉ phương là: \overrightarrow{u} = (2;2; - 1)

    Mặt phẳng (\alpha):x + 2y - 3z - 3 = 0 có một vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n} = (1;2; - 3)

    Ta có: \sin\left( d;(\alpha) ight) = \frac{\left| \overrightarrow{u}.\overrightarrow{n} ight|}{\left| \overrightarrow{u} ight|.\left| \overrightarrow{n} ight|} = \frac{3\sqrt{14}}{14}

    Gọi H là hình chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng (α).

    Khi đó tam giác ∆MAH vuông tại H nên \sin\left( d;(\alpha) ight) = \sin\widehat{AMH} = \frac{AH}{AM}

    AH = \sin\left( d;(\alpha) ight).AM = 3

    Vậy khoảng cách từ A đến mặt phẳng (α) bằng 3.

  • Câu 15: Vận dụng
    Chọn kết quả chính xác

    Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có AB = a;SA = a\sqrt{2}. Gọi G là trọng tâm tam giác SCD. Góc giữa đường thẳng BG với đường thẳng SA bằng:

    Hướng dẫn:

    Gọi O = AC ∩ BD

    Tam giác SAO vuông nên suy ra SO = \sqrt{SA^{2} - AO^{2}} = \frac{a\sqrt{6}}{2}

    Gắn tọa độ như hình vẽ:

    Ta có: \left\{ \begin{matrix}A(0;0;0),B(a;0;0),C(a;a;0) \\D(0;a;0),O\left( \dfrac{a}{2};\dfrac{a}{2};0 ight),S\left(\dfrac{a}{2};\dfrac{a}{2};\dfrac{a\sqrt{6}}{2} ight) \\\end{matrix} ight.

    Vì G là trọng tâm tam giác SCD nên G\left( \frac{a}{2};\frac{5a}{6};\frac{a\sqrt{6}}{6} ight)

    Ta có: \left\{ \begin{matrix}\overrightarrow{AS} = \left( \dfrac{a}{2};\dfrac{a}{2};\dfrac{a\sqrt{6}}{2}ight) = \dfrac{a}{2}\left( 1;1;\sqrt{6} ight) \\\overrightarrow{BG} = \left( -\dfrac{a}{2};\dfrac{5a}{6};\dfrac{a\sqrt{6}}{6} ight) = \dfrac{a}{6}\left(- 3;5;\sqrt{6} ight) \\\end{matrix} ight.

    Góc giữa đường thẳng BG với đường thẳng SA bằng:

    \cos(BG;SA) = \frac{\left| \overrightarrow{AS}.\overrightarrow{BG} ight|}{BG.AS} = \frac{| - 3 + 5 + 6|}{\sqrt{40}.\sqrt{8}} = \frac{\sqrt{5}}{5}

    Vậy đáp án cần tìm là: \arccos\frac{\sqrt{5}}{5}.

  • Câu 16: Nhận biết
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian Oxyz đường thẳng \Delta:\frac{x}{1} = \frac{y}{2} = \frac{z}{- 1} = 1 và mặt phẳng (\alpha):x - y + 2z = 0. Góc giữa mặt phẳng (\alpha) và đường thẳng \Delta bằng:

    Hướng dẫn:

    Mặt phẳng (\alpha):x - y + 2z = 0 có một vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n} = (1; - 1;2)

    Đường thẳng \Delta:\frac{x}{1} = \frac{y}{2} = \frac{z}{- 1} = 1 có một vectơ chỉ phương là \overrightarrow{u} = (1;2; - 1)

    Gọi α là góc giữa đường thẳng \Delta và mặt phẳng (\alpha):

    \sin\alpha = \left| \cos\alpha ight| = \frac{\left| \overrightarrow{u}.\overrightarrow{n} ight|}{\left| \overrightarrow{u} ight|.\left| \overrightarrow{n} ight|} = \frac{|1 - 2 - 2|}{\sqrt{6}.\sqrt{6}} = \frac{1}{2} \Rightarrow \alpha = 30^{0}

  • Câu 17: Thông hiểu
    Tìm khoảng chứa giá trị biểu thức

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P):ax + by + cz - 1 = 0,(c < 0) đi qua hai điểm A(0;1;0),B(1;0;0) tạo với mặt phẳng (Oyz) một góc 60^{0}. Khi đó a + b + c thuộc khoảng nào dưới đây?

    Hướng dẫn:

    Mặt phẳng (P) đi qua hai điểm A, B nên \left\{ \begin{matrix} b - 1 = 0 \\ a - 1 = 0 \\ \end{matrix} ight.\ \Rightarrow a = b = 1

    Vì (P) tạo với mặt phẳng (Oyz) một góc 60^{0} nên

    \cos\left( (P);(Oyz) ight) = \frac{|a|}{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}.\sqrt{1}} = \frac{1}{2}(*)

    Thay a = b = 1 vào phương trình (*) được:

    \sqrt{2 + c^{2}} = 2 \Rightarrow c = - \sqrt{2}

    \Rightarrow a + b + c = 2 - \sqrt{2} \in (0;3)

  • Câu 18: Thông hiểu
    Xác định tọa độ điểm thuộc mặt phẳng

    Trong không gian Oxyz, cho hai mặt phẳng (P):x + 2y - 2z + 2018 = 0,(Q):x + my + (m - 1)z + 2017 = 0 (với m là tham số thực). Khi hai mặt phẳng (P) và (Q) tạo với nhau một góc nhỏ nhất thì điểm M nào dưới đây nằm trong (Q) ?

    Hướng dẫn:

    Ta có: (P) có 1 VTPT {\overrightarrow{n}}_{P} = (1;2; - 2),(Q) có 1 VTPT {\overrightarrow{n}}_{Q} = (1;m;m - 1).

    Gọi \alpha là góc giữa (P) và (Q).

    Ta có:

    cos\alpha = \frac{\left| {\overrightarrow{n}}_{P} \cdot {\overrightarrow{n}}_{Q} ight|}{\left| {\overrightarrow{n}}_{P} ight| \cdot \left| {\overrightarrow{n}}_{Q} ight|} = \frac{|1 + 2m - 2m + 2|}{3\sqrt{1 + m^{2} + (m - 1)^{2}}} = \frac{1}{\sqrt{2m^{2} - 2m + 2}} = \frac{1}{\sqrt{2\left( m - \frac{1}{2} ight)^{2} + \frac{3}{2}}}.

    Do 0 \leq \alpha \leq 90^{\circ} nên \alpha nhỏ nhất khi cos\alpha lớn nhất \Leftrightarrow \sqrt{2\left( m - \frac{1}{2} ight)^{2} + \frac{3}{2}} nhỏ nhất

    \Leftrightarrow m = \frac{1}{2}.

    \Rightarrow (Q):2x + y - z + 4034 = 0 \Rightarrow M( - 2017;1;1) \in (Q).

  • Câu 19: Thông hiểu
    Xác định phương trình mặt phẳng

    Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A(3;0;1),B(6; - 2;1). Phương trình mặt phẳng (P) đi qua A;B và tạo với mặt phẳng (Oyz) một góc \alpha thỏa mãn \cos\alpha = \frac{2}{7} là

    Hướng dẫn:

    Giả sử (P) có vectơ pháp tuyến \overrightarrow{n_{1}} = (a;b;c)

    (P) có vectơ chỉ phương \overrightarrow{AB} = (3; - 2;0) \Rightarrow \overrightarrow{n_{1}}\bot\overrightarrow{AB} \Rightarrow \overrightarrow{n_{1}}.\overrightarrow{AB} = 0

    \Rightarrow 3a + b( - 2) + 0.c = 0 \Rightarrow a = \frac{3}{2}b\ \ \ (1)

    (Oyz) có phương trình x = 0 nên có vectơ pháp tuyến \overrightarrow{n_{2}} = (1;0;0)

    Mà \cos\alpha = \frac{2}{7} \Leftrightarrow \frac{\left| \overrightarrow{n_{1}}.\overrightarrow{n_{2}} ight|}{\left| \overrightarrow{n_{1}} ight|.\left| \overrightarrow{n_{2}} ight|} = \frac{2}{7}

    \Leftrightarrow \frac{|a.1 + b.0 + c.0|}{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}.\sqrt{1^{2} + 0^{2} + 0^{2}}} = \frac{2}{7}

    \Leftrightarrow \frac{|a|}{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}} = \frac{2}{7} \Leftrightarrow 7|a| = 2\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}

    \Leftrightarrow 79a^{2} = 4\left( a^{2} + b^{2} + c^{2} ight) \Leftrightarrow 45a^{2} - 4b^{2} - 4c^{2} = 0\ \ \ (2)

    Thay (1) vào (2) ta được 4b^{2} - c^{2} = 0

    Chọn c = 2 ta có 4b^{2} - 2^{2} = 0\Rightarrow \left\lbrack \begin{matrix}b = 1 \Rightarrow a = \dfrac{2}{3} \Rightarrow \overrightarrow{n} =\left( \dfrac{2}{3};1;2 ight) \\b = - 1 \Rightarrow a = \dfrac{- 2}{3} \Rightarrow \overrightarrow{n} =\left( - \dfrac{2}{3}; - 1;2 ight) \\\end{matrix} ight.

    Hay \left\lbrack \begin{matrix} \overrightarrow{n} = (2;3;6) \\ \overrightarrow{n} = (2;3; - 6) \\ \end{matrix} ight., Vậy \left\lbrack \begin{matrix} (P):2x + 3y + 6z - 12 = 0 \\ (P):2x + 3y - 6z = 0 \\ \end{matrix} ight..

  • Câu 20: Vận dụng cao
    Tìm giá trị biểu thức T

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho đường thẳng d:\frac{x + 2}{4} = \frac{y - 1}{- 4} = \frac{z + 2}{3} và mặt phẳng (P):2x - y + 2z + 1 = 0. Đường thẳng ∆ đi qua E( - 2;1; - 2) song song với (P) đồng thời tạo với d góc bé nhất. Biết rằng \Delta có một vectơ chỉ phương \overrightarrow{u} = (m;n;1). Tính T = m^{2} + n^{2}

    Hướng dẫn:

    Ta có: ∆ // (P) nên \overrightarrow{u_{(\Delta)}}\bot\overrightarrow{u_{(d)}} \Rightarrow \overrightarrow{u_{(\Delta)}}.\overrightarrow{u_{(d)}} = 0

    \Rightarrow n = 2m + 2 \Rightarrow \overrightarrow{u_{(\Delta)}} = (m;2m + 2;1)

    Do đó, gọi α góc giữa hai đường thẳng ∆ và d, ta có:

    \cos\alpha = \frac{\left|\overrightarrow{u_{(\Delta)}}.\overrightarrow{u_{(d)}} ight|}{\left|\overrightarrow{u_{(\Delta)}} ight|.\left| \overrightarrow{u_{(d)}}ight|}= \frac{|4m + 5|}{\sqrt{41\left( 5m^{2} + 8m + 5 ight)}}=\frac{1}{\sqrt{41}}.\sqrt{\frac{16m^{2} + 40m + 25}{5m^{2} + 8m +5}}

    Góc α nhỏ nhất khi và chỉ khi cos α đạt giá trị lớn nhất.

    Xét hàm số f(m) = \frac{16m^{2} + 40m + 25}{5m^{2} + 8m + 5} trên \mathbb{R}, ta có:

    f'(m) = \frac{- 72m^{2} -90m}{\left( 5m^{2} + 8m + 5 ight)^{2}} = 0 \Leftrightarrow\left\lbrack \begin{matrix}m = 0 \\m = - \dfrac{5}{4} \\\end{matrix} ight.

    Bảng biến thiên:

    Suy ra max \max_{x\mathbb{\in R}}f(m) = f(0) = 5.

    Với m = 0 suy ra n = 2. Do đó T = -4.

0/20
20 câu:
Kiểm tra Kiểm tra lại Bỏ qua Nộp bài

Chúc mừng Bạn đã hoàn thành bài!

Kết quả làm bài:
  • Nhận biết (30%):
    2/3
  • Thông hiểu (45%):
    2/3
  • Vận dụng (15%):
    2/3
  • Vận dụng cao (10%):
    2/3
  • Thời gian làm bài: 00:00:00
  • Số câu làm đúng: 0
  • Số câu làm sai: 0
  • Điểm số: 0
Làm lại
  • 3 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Toán 12 KNTT

Đăng nhập