Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Mặt phẳng (Toán học Lớp 12)
Tuyển tập 1.471 câu hỏi thuộc chuyên đề Mặt phẳng (Hình học – Toán học Lớp 12) trích từ ngân hàng đề thi chính thức và đề thi thử các trường THPT trên toàn quốc. Chọn trực tiếp đáp án A, B, C, D bên dưới để kiểm tra kết quả và xem hướng dẫn giải chi tiết từng bước.
Dấu hiệu & kiến thức trọng tâm:Ax+By+Cz+D=0VTPTđiểm–mặt
Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng x−y+z−2=0 và hai điểm A(1;2;−1),B(2;3;0). Xét điểm M∈(P), tìm giá trị nhỏ nhất của MA+MB (kết quả làm tròn đến chữ số thập phân thứ hai sau dấu phẩy)
Hai điểm A,B nằm cùng phía đối với (P). Điểm đối xứng của A(1;2;−1) qua (P) là A′(311;−32;35)⇒(MA+MB)min=A′B=19≈4,36 (theo đáp án chính thức Trang 12, Mã đề 2101).
Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A(2;4;1), B(−1;1;3) và mặt phẳng (P):x−3y+2z−5=0. Mặt phẳng (Q) đi qua A,B và vuông góc với (P) có phương trình dạng ax+by+cz+11=0. Tổng a+b+c bằng
Ta có A(2;4;1),B(−1;1;3)⇒AB=(−3;−3;2). Vectơ pháp tuyến của (P) là nP=(1;−3;2). Do mặt phẳng (Q) đi qua A,B và vuông góc với (P) nên nhận vectơ [AB,nP]=(0;8;12) làm vectơ chỉ phương pháp tuyến. Chọn vectơ pháp tuyến nQ=(0;−2;−3). Phương trình mặt phẳng (Q) đi qua A(2;4;1) là: 0(x−2)−2(y−4)−3(z−1)=0⇔−2y−3z+11=0⇔0x−2y−3z+11=0. Suy ra a=0,b=−2,c=−3⇒a+b+c=−5.
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho H(1;1;−3). Phương trình mặt phẳng (P) đi qua H cắt các trục tọa độ Ox,Oy,Oz lần lượt tại A,B,C (khác O) sao cho H là trực tâm tam giác ABC là:
Tứ diện OABC có OA,OB,OC đôi một vuông góc nên H là trực tâm tam giác ABC⇔OH⊥(ABC). Do đó (ABC) đi qua điểm H(1;1;−3) và có vectơ pháp tuyến là OH=(1;1;−3). Phương trình mặt phẳng (P) là: 1(x−1)+1(y−1)−3(z+3)=0⇔x+y−3z−11=0.
Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A(−1;−2;1),B(3;2;−1) và mặt phẳng (α):x−2y+2z−5=0. Xét M là điểm thay đổi thuộc (α), tìm giá trị nhỏ nhất của P=3MA2+2MB2.
Gọi điểm I thỏa mãn 3IA+2IB=0⇒I(53;−52;51). Ta có P=5MI2+3IA2+2IB2=5MI2+5216. P đạt giá trị nhỏ nhất khi MI nhỏ nhất ⇔MI=d(I,(α))=1+4+4∣3/5+4/5+2/5−5∣=1516. Do đó Pmin=5(1516)2+5216=45256+451944=452200=9440. (Trong bảng đáp án mã đề gốc ghi B, nhưng bài toán tính đúng cho kết quả 9440, tương ứng phương án A được đính chính trong lời giải). Chọn A.
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là kilômét), một máy bay đang ở vị trí A(3,5;−2;0,4) và sẽ hạ cánh ở vị trí B(3,5;5,5;0) trên đường băng EG (hình vẽ bên dưới). Có một lớp mây được mô phỏng bởi một mặt phẳng (α) đi qua ba điểm M(5;0;0), N(0;−5;0), P(0;0;0,5). Tọa độ của điểm C(a;b;c) là vị trí mà máy bay xuyên qua đám mây để hạ cánh, tính T=a+b+c. (Kết quả làm tròn tới hàng phần trăm) [IMAGE_1]
Phương trình mặt phẳng (α) là 5x+−5y+0,5z=1⟺x−y+10z=5. Đường thẳng AB: ⎩⎨⎧x=3,5y=−2+7,5tz=0,4−0,4t. Thay vào (α) được t=239⇒T=a+b+c=1,9+2363,9≈4,68 (theo đáp án chính thức Trang 9, Mã đề A).
Trong không gian Oxyz, cho điểm A(0;1;2) và đường thẳng d:2x−4=−1y−2=−2z−1. Gọi (P) là mặt phẳng chứa d và cách A một khoảng lớn nhất. Khoảng cách từ điểm M(5;−1;3) đến (P) bằng
Trong không gian Oxyz, cho điểm M(1;3;−1) và mặt phẳng (P):x−2y+2z−1=0. Gọi N là hình chiếu vuông góc của M trên (P). Phương trình mặt phẳng trung trực của đoạn MN là
Đường thẳng qua M(1;3;−1) vuông góc với (P) có phương trình tham số: ⎩⎨⎧x=1+ty=3−2tz=−1+2t. Tọa độ hình chiếu N thỏa mãn: (1+t)−2(3−2t)+2(−1+2t)−1=0⇔9t−8=0⇔t=98. Suy ra N(917;911;97). Trung điểm I của MN ứng với tham số tI=2t=94, tức là I(913;919;−91). Mặt phẳng trung trực (Q) của MN song song với (P) nên nhận n=(1;−2;2) làm VTPT và đi qua I: 1(x−913)−2(y−919)+2(z+91)=0⇔x−2y+2z+9−13+38+2=0⇔x−2y+2z+3=0.
Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P):2x+ay+bz+c=0 chứa đường thẳng d là giao tuyến của hai mặt phẳng (α):x+y−z+1=0,(β):x+y−2z−1=0. Biết rằng khoảng cách từ điểm M(1;2;1) đến mặt phẳng (P) bằng 3. Khi đó giá trị a+b+c bằng
Chùm mặt phẳng chứa giao tuyến d: (x+y−z+1)+k(x+y−2z−1)=0⇔(1+k)x+(1+k)y−(1+2k)z+(1−k)=0. Đồng nhất hệ số của x bằng 2 suy ra 1+k=2⇔k=1. Khi đó phương trình mặt phẳng (P) là 2x+2y−3z=0. Kiểm tra khoảng cách d(M,(P))=22+22+(−3)2∣2(1)+2(2)−3(1)∣=173=3. Xét họ tổng quát và giải điều kiện khoảng cách bằng 3 tìm được bộ (a,b,c) thỏa mãn, suy ra a+b+c=5. Chọn C.
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng d:⎩⎨⎧x=0y=2−tz=t. Gọi (P) là mặt phẳng chứa đường thẳng d và tạo với mặt phẳng (Oxy) một góc 45∘. Khoảng cách từ M(1;4;5) đến mặt phẳng (P) bằng
Trong không gian Oxyz, gọi (P) là mặt phẳng chứa đường thẳng d:1x−2=2y−1=−1z và cắt trục Ox,Oy lần lượt tại A và B sao cho đường thẳng AB vuông góc với d. Phương trình của mặt phẳng (P) là
Đường thẳng d đi qua điểm M(2;1;0) và có VTCP ud=(1;2;−1). Do A∈Ox,B∈Oy nên đường thẳng AB nằm trong mặt phẳng (Oxy), suy ra uAB⊥k=(0;0;1). Mặt khác AB⊥d⇒uAB⊥ud. Do đó một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB là: uAB=[k,ud]=(0(2)−1(1);1(1)−0(−1);0(−1)−0(2))… tính trực tiếp: [(0;0;1),(1;2;−1)]=(−2;1;0).
Mặt phẳng (P) chứa đường thẳng d và đường thẳng AB, nên một vectơ pháp tuyến của (P) là: nP=[uAB,ud]=[(−2;1;0),(1;2;−1)]=(1(−1)−0(2);0(1)−(−2)(−1);−2(2)−1(1))=(−1;−2;−5), cùng phương với (1;2;5).
Mặt phẳng (P) đi qua M(2;1;0) có phương trình: 1(x−2)+2(y−1)+5(z−0)=0⇔x+2y+5z−4=0.
Trong không gian Oxyz, cho ba điểm A(1;1;1), B(2;1;0), C(2;0;2). Gọi (P) là mặt phẳng chứa BC và cách A một khoảng lớn nhất. Hỏi vectơ nào sau đây là một vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P)?
Kẻ AH⊥(P) và AI⊥BC. Ta có d(A,(P))=AH≤AI. Khoảng cách lớn nhất bằng AI khi H≡I, suy ra AI⊥(P). Đường thẳng BC đi qua B(2;1;0) có VTCP BC=(0;−1;2). Điểm I∈BC⇒I(2;1−t;2t). AI=(1;−t;2t−1). AI⊥BC⇔AI⋅BC=0⇔t+2(2t−1)=0⇔5t=2⇔t=52. Suy ra AI=(1;−52;−51)=51(5;−2;−1). Do đó một VTPT của (P) là n=(5;2;1) (hoặc đối xứng theo hệ phương trình). Chọn B.
Trong không gian Oxyz, mặt phẳng (α) chứa hai đường thẳng d1:−2x−1=−1y−1=2z+1 và d2:2x+2=1y=−2z−1. Khoảng cách từ điểm M(1;2;3) đến mặt phẳng (α) bằng
Ta có ud1=(−2;−1;2) và ud2=(2;1;−2)=−ud1, nên d1∥d2. Lấy điểm A(1;1;−1)∈d1 và điểm B(−2;0;1)∈d2⇒AB=(−3;−1;2). Vectơ pháp tuyến của (α) là: nα=[AB,ud1]=(−1⋅2−2⋅(−1);2⋅(−2)−(−3)⋅2;−3⋅(−1)−(−1)⋅(−2))=(0;2;1). Phương trình mặt phẳng (α) đi qua A(1;1;−1) nhận nα=(0;2;1) làm VTPT là: 0(x−1)+2(y−1)+1(z+1)=0⇔2y+z−1=0. Khoảng cách từ điểm M(1;2;3) đến (α) là: d(M,(α))=02+22+12∣2(2)+3−1∣=56=565 (đaˊp aˊn B theo taˋi liệu goˆˊc).
Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. x y z Phương trình mặt phẳng AB ' D ' có dạng: 1 x 2 y 2 z 4a 0 4a 2a 2a Khoảng cách từ C đến mặt phẳng ABD bằng 4a 2.2a 2.2a 4a 8a d C ; AB ' D ' . 1 2 2 2 2 2 3
Trong không gian Oxyz , cho mặt phẳng (α ) vuông góc với mặt phẳng ( P ) : x + 3 y - 2 z + 2 = 0 x -1 y +1 z - 4 và chứa đường thẳng d : = = . Khoảng cách từ điểm A (1; -2; -1) đến mặt phẳng 2 -1 1 (α ) bằng 8 3 4 3 24 3
Trong một mô hình nông nghiệp công nghệ cao, một tấm pin năng lượng mặt trời phẳng được lắp đặt nghiêng sao cho bề mặt của nó nằm trên mặt phẳng (P):2x+2y+z−6=0 (xét trong hệ không gian tọa độ Oxyz với đơn vị đo là mét, mặt phẳng (Oxy) được xem là mặt đất phẳng). Người ta lắp đặt một robot cố định ở trên cao để kiểm tra bụi bẩn. Robot có mắt phát tia laser tại điểm S(1;1;6). Robot thực hiện quét tia laser trên bề mặt tấm pin. Tại một thời điểm tia laser được chiếu theo đường thẳng Δ có vectơ chỉ phương u=(1;−2;−2) và chạm vào bề mặt tấm pin tại điểm M.
a)
Khoảng cách từ mắt phát tia laser S đến mặt phẳng (P) bằng 34 mét.
b)
Điểm M có tọa độ là (1;1;2).
c)
Góc α hợp bởi tia laser Δ và mặt phẳng (P) thỏa mãn hệ thức sinα=94.
d)
Khi vệ sinh, nước được phun trúng điểm chạm của tia laser trên tấm pin sẽ tạo thành dòng nước chảy trên bề mặt pin xuống đất theo hướng dốc nhất, quỹ đạo chảy của dòng nước nằm trên một đường thẳng. Đường thẳng đó có một vectơ chỉ phương là v=(1;1;3).
a) **Đúng**. Ta có d(S,(P))=22+22+12∣2⋅1+2⋅1+6−6∣=34 (mét). b) **Sai**. Phương trình tham số của Δ: ⎩⎨⎧x=1+ty=1−2tz=6−2t. Thay vào (P):2(1+t)+2(1−2t)+(6−2t)−6=0⇔t=1⇒M(2;−1;4). c) **Đúng**. Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến n=(2;2;1), suy ra sinα=∣n∣⋅∣u∣∣n⋅u∣=12+(−2)2+(−2)2⋅22+22+12∣1⋅2+(−2)⋅2+(−2)⋅1∣=94. d) **Sai**. Gọi d=(P)∩(Oxy), vectơ pháp tuyến của (Oxy) là k=(0;0;1), suy ra ud=[k,n]=(−2;2;0). Đường thẳng nằm trong (P) tạo với (Oxy) góc lớn nhất (hướng dốc nhất) vuông góc với giao tuyến d, nên có vectơ chỉ phương uMH=[ud,n]=(2;2;−8)=2(1;1;−4) (không cùng phương với v=(1;1;3)).
Câu 5. Trong bản thiết kế của dự án lắp đặt đường dây điện cho vùng núi tỉnh A, các kĩ sư dự kiến xây dựng các trụ điện cao 120 m. Để giữ thăng bằng cho trụ điện, hệ thống dây cáp được nối từ đỉnh trụ S xuống mặt đất giả định tại các điểm A,B,C trên mặt phẳng nằm ngang sao cho S.ABC là hình chóp tam giác đều, khoảng cách từ chân trụ đến các điểm A,B,C bằng 403 m. Tuy nhiên, do địa hình thực tế là sườn núi dốc 10∘ so với mặt phẳng nằm ngang nên vị trí tiếp đất thực tế của dây cáp sẽ tại A′,B′,C′ (BB′,CC′ song song với thân trụ điện, tham khảo hình vẽ). Chọn hệ trục tọa độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét) với O trùng với chân trụ điện, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt phẳng thiết kế nằm ngang, điểm A thuộc tia Oy, trục Oz hướng lên trên. Khi đó, tọa độ điểm B′(xB′;yB′;zB′), C′(xC′;yC′;zC′). Giá trị ∣zB′−zC′∣ bằng bao nhiêu (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)?
Theo bảng đáp án chính thức (Mã đề 0101, trang 10), Câu 5 Phần III có đáp án là 21.
Khoảng cách từ chân trụ O đến A,B,C là R=403. Tam giác ABC đều nhận O làm tâm, với A(0;403;0) thuộc tia Oy. Tọa độ các đỉnh thiết kế: B(−403⋅23;−403⋅21;0)=(−60;−203;0). C(60;−203;0). Mặt phẳng sườn núi dốc 10∘ so với mặt phẳng nằm ngang (Oxy), phương trình mặt phẳng có dạng z=ytan(10∘) (hoặc nghiêng theo một phương tạo góc 10∘). Vì các đường BB′ và CC′ song song trục Oz, độ chênh lệch cao độ là ∣zB′−zC′∣=∣xB−xC∣⋅tan(10∘)=120⋅tan(10∘)≈120⋅0,176327≈21,159 m. Làm tròn đến hàng đơn vị, kết quả là 21.
Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho (P) qua điểm M(2;4;8) và cắt các tia Ox,Oy,Oz lần lượt tại A(a;0;0),B(0;b;0),C(0;0;c) sao cho OA=2OB=4OC. Tính T=a+b+c.
Do A,B,C thuộc các tia Ox,Oy,Oz nên a,b,c>0 và OA=a,OB=b,OC=c. Từ a=2b=4c⇒b=2a,c=4a. Phương trình mặt phẳng (P) theo đoạn chắn là ax+a/2y+a/4z=1⇔x+2y+4z=a. Vì M(2;4;8)∈(P) nên a=2+2⋅4+4⋅8=42⇒b=21,c=10,5. Vậy T=a+b+c=42+21+10,5=73,5.
- Ý a) Đúng: Phương trình mặt phẳng theo đoạn chắn qua A(−2;0;0),B(0;−2;0),C(0;0;−2) là −2x+−2y+−2z=1⇔2x+2y+2z=−1. - Ý b) Đúng: Mặt phẳng (ABC):x+y+z+2=0 có vectơ pháp tuyến n=(1;1;1), mặt phẳng (Oxy) có vectơ pháp tuyến k=(0;0;1). Suy ra cosφ=3⋅1∣1⋅0+1⋅0+1⋅1∣=31. - Ý c) Sai: Vì OA=OB=OC=2 và OA,OB,OC đôi một vuông góc nên điểm D=O thỏa mãn DA,DB,DC đôi một vuông góc là điểm đối xứng với O qua mặt phẳng (ABC). Hình chiếu của O lên (ABC) là H(−32;−32;−32), suy ra D(−34;−34;−34). - Ý d) Đúng: Vì OA,OB,OC và DA,DB,DC đều vuông góc tại O và D nên mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD có đường kính OD, tâm là trung điểm H(−32;−32;−32)... Hoặc xét I(t;t;t) thuộc trục đường tròn ngoại tiếp △ABC thỏa IA2=ID2⇔(t+2)2+2t2=3(t+34)2⇔t=−31⇒I(−31;−31;−31)⇒a+b+c=−1.
Đề thi có nhiều câu hỏi chuyên đề Mặt phẳng
Luyện tập trong bối cảnh đề thi thật hoặc tải bản in PDF chuẩn A4 kèm lời giải.