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
Ông An đang xây một ngôi nhà, trong quá trình xây phải đổ bê tông cho một mái vát để lợp ngói. Ông tính toán việc ghép cốt pha đi qua điểm B trên một chân tường và điểm C trên cột góc nhà, đồng thời mặt ghép cốt pha phải đi qua điểm A trên chân tường còn lại cách điểm O ở góc giao hai chân tường một khoảng 5 m, ông cũng tận dụng một chiếc cột có sẵn để chống mặt ghép (xem hình dưới). Biết rằng hai bức tường được xây vuông góc với nhau, mỗi bức tường đều vuông góc với sàn mái nhà, cột có chiều cao 1 m và cách hai bức tường với cùng khoảng cách 1 m (đỉnh cột là điểm M). Diện tích nhỏ nhất của khung ghép cốt pha ABC là bao nhiêu mét vuông (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)?
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với gốc O tại góc giao hai chân tường, A(5;0;0), B(0;b;0) (b>0), C(0;0;c) (c>0) và đỉnh cột M(1;1;1). Phương trình mặt phẳng (ABC) là 5x+by+cz=1. Vì M(1;1;1)∈(ABC) nên 51+b1+c1=1⇔b1+c1=54. Theo bất đẳng thức Cauchy: 54=b1+c1≥bc2⇒bc≥425 (dấu bằng xảy ra khi b=c=25). Diện tích tam giác ABC là S△ABC=2125b2+25c2+b2c2≥2150bc+b2c2≥2150⋅425+(425)2=875=9,375≈9,38 (m2).
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 2. Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi cạnh 3, góc ABC=60∘ và cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của SB,SD. Biết góc nhị diện [M,AC,N] bằng 120∘, tính khoảng cách từ điểm C đến mặt phẳng (SBD). (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười)
Theo hướng dẫn giải chi tiết (Mã đề 1101, trang 13-14), Câu 2 (Phần III) có kết quả là: 1,1.
Đặt hệ trục tọa độ Oxyz với gốc O=AC∩BD. Vì ABCD là hình thoi cạnh 3 và ABC=60∘ nên tam giác ABC đều cạnh 3, suy ra AC=3, OB=OD=233. Tọa độ các đỉnh: A(−23;0;0),C(23;0;0),B(0;233;0),D(0;−233;0). Gọi SA=h>0, ta có S(−23;0;h). Từ điều kiện góc nhị diện [M,AC,N]=120∘, suy ra góc giữa (MAC) và (NAC) bằng 60∘. Giải phương trình tìm được h=23. Phương trình mặt phẳng (SBD) đi qua S,B,D là: x+z=0. Khoảng cách từ điểm C(23;0;0) đến (SBD) là: d(C,(SBD))=12+02+12∣23+0∣=223=432≈1,06≈1,1.
Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P):16x−12y−15z−4=0 và điểm A(2;−1;−1). Gọi H là hình chiếu của điểm A trên mặt phẳng (P). Tính độ dài đoạn thẳng AH.
Độ dài đoạn thẳng AH chính là khoảng cách từ điểm A đến mặt phẳng (P): AH=d(A,(P))=162+(−12)2+(−15)2∣16⋅2−12⋅(−1)−15⋅(−1)−4∣=256+144+225∣32+12+15−4∣=62555=2555=511.
Câu 3. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng Δ vuông góc với mặt phẳng (α) có phương trình x+2z+3=0. Một vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ là
Theo bảng đáp án chính thức (Mã đề 0101, trang 9), Câu 3 chọn đáp án C.
Mặt phẳng (α):x+2z+3=0 có một vectơ pháp tuyến là n=(1;0;2). Vì Δ⊥(α) nên vectơ chỉ phương của Δ cùng phương với n. Do đó a=(1;0;2) là một vectơ chỉ phương của Δ.
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.