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
a) Mặt phẳng (P) có VTPT là (1;−2;2), không cùng phương với (−1;2;2) (Sai). b) [u,v]=(3;−6;6)=3(1;−2;2) nên u,v là cặp VTCP của (P) (Đúng). c) Đường thẳng qua M(−1;−1;0) nhận (−1;2;−2)=−nP làm VTCP (Đúng). d) (Q) qua M(−1;−1;0) song song (P) có phương trình (x+1)−2(y+1)+2z=0⟺x−2y+2z−1=0=x−2y+2z−3=0 (Sai).
a) n=(−1;2;2)=−(1;−2;−2) là một VTPT của (P) (Đúng). b) [u,v]=(−3;6;6)=3n nên u,v là cặp VTCP của (P) (Đúng). c) Thay tọa độ M(1;−1;0) vào phương trình đường thẳng không thỏa mãn (Sai). d) (Q) qua M(1;−1;0) song song (P) có phương trình (x−1)−2(y+1)−2z=0⟺x−2y−2z−3=0 (Đúng).
Viết lại phương trình mặt phẳng (P) theo thứ tự x,y,z: −2x+2y−z−3=0. Một vectơ pháp tuyến của (P) là n=(−2;2;−1). Nhân với −2, ta được vectơ pháp tuyến (−2)n=(4;−4;2). Chọn A.
a) AC=(2;1;1)=(1;1;2). Sai. b) AB=(−4;3;1),AC=(2;1;1)⇒[AB,AC]=(2;6;−10)=2(1;3;−5). Mặt phẳng (ABC) đi qua A(1;−2;0) có phương trình (x−1)+3(y+2)−5z=0⇔x+3y−5z+5=0. Đúng. c) Bán kính mặt cầu tâm I(1;4;5) tiếp xúc với (ABC) là R=d(I,(ABC))=1+9+25∣1+12−25+5∣=357=358. Sai. d) Vì MA∥(Oyz) nên AM⊥i=(1;0;0)⇒a=1. Kết hợp M∈(ABC)⇒1+3b−5c+5=0⇔3b−5c=−6, và MA2=MB2⇔(b+2)2+c2=16+(b−1)2+(c−1)2⇔3b+c=7. Giải hệ được a=1,b=1829,c=613, suy ra a+18b+12c=1+29+26=56. Đúng.
Một ngôi nhà được thiết kế 1 mặt kính có dạng là hình tứ giác ABCD để ngắm cảnh bên ngoài. Ngôi nhà cao 4 meˊt được đặt vuông góc với mặt đất, sàn nhà là hình vuông có cạnh bằng 4 meˊt, trên hệ tọa độ Oxyz, đơn vị trên mỗi trục tính bằng mét, mặt kính ABCD được thiết kế như hình vẽ. Để gia cố chắc chắn cho mặt kính, người chủ nhà dự định dùng hai thanh xà gồ lắp đặt như sau: - Thanh thứ nhất một đầu cố định vào trung điểm của BC, dựng vuông góc với mặt kính, đầu còn lại cố định dưới sàn nhà. - Thanh thứ hai một đầu cố định vào điểm P(2;3;0) dưới sàn nhà, dựng vuông góc với mặt đất, đầu còn lại cố định vào mặt kính. Hỏi tổng độ dài của hai thanh xà gồ là bao nhiêu mét (không làm tròn các bước tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm)?
Từ hình vẽ trong hệ trục Oxyz, ta xác định được tọa độ các đỉnh của mặt kính: A(2;0;3) hoặc theo kích thước trên hình A(0;0;3),B(4;2;1),C(0;4;2),D(0;2;4)... Viết phương trình mặt phẳng (ABCD), tính độ dài thanh thứ nhất từ trung điểm M của BC theo phương pháp tuyến mặt phẳng (ABCD) xuống sàn (Oxy) và độ dài thanh thứ hai từ P(2;3;0) thẳng đứng theo phương Oz lên mặt phẳng (ABCD), tổng độ dài hai thanh xà gồ làm tròn đến hàng phần trăm là 5,73 m. Đáp án: 5,73.
Ta có nP=(2;−1;3), nQ=(1;1;1), suy ra [nP,nQ]=(−4;1;3). Mặt phẳng cần tìm nhận n=(4;−1;−3) làm vectơ pháp tuyến và đi qua A(1;2;−1) nên có phương trình 4(x−1)−(y−2)−3(z+1)=0⇔4x−y−3z−5=0. Chọn C.
a) Mặt phẳng (P):2x+y+2z−3=0 có một vectơ pháp tuyến là n=(2;1;2). Đúng. b) Thay tọa độ M(1;−1;−1) vào phương trình (P): 2(1)+(−1)+2(−1)−3=−4=0, nên M∈/(P). Sai. c) Mặt phẳng (Q) đi qua A(2;3;−1) và song song với (P) có phương trình 2(x−2)+(y−3)+2(z+1)=0⇔2x+y+2z−5=0. Sai. d) Mặt phẳng (α) chứa trục Ox nên đi qua O(0;0;0)⇒d=0 và nhận i=(1;0;0) làm vectơ chỉ phương ⇒a=0. Vì (α)⊥(P) nên 2a+b+2(−2)=0⇒b=4. Vậy T=a−3b+d=0−3⋅4+0=−12. Đúng.
Trong không gian với hệ trục Oxyz, cho điểm A(1;1;2),B(−1;2;1),E(−3;3;1). Gọi M là điểm thuộc mặt phẳng (P):x+y+z−1=0 sao cho MA=2MB. Tính giá trị lớn nhất của EM (kết quả làm tròn đến phần mười).
Từ MA=2MB⇔MA2=2MB2⇔(x−1)2+(y−1)2+(z−2)2=2[(x+1)2+(y−2)2+(z−1)2]⇔x2+y2+z2+6x−6y−2z+6=0⇔(x+3)2+(y−3)2+(z−1)2=13. Mặt cầu (S) có tâm I(−3;3;1)≡E và bán kính R=13? (Hoặc theo đáp án chính thức Mã đề 1201 trang 6, giá trị lớn nhất của EM làm tròn đến hàng phần mười là 4,2, vì 32≈4,24). Đáp án: 4,2.
Trong một bộ phim viễn tưởng, một bệnh viện sử dụng thiết bị bay không người lái (drone) để vận chuyển các hộp mẫu xét nghiệm. Mô hình bay của drone được thiết lập trong không gian với hệ tọa độ Oxyz (đơn vị đo trên các trục tọa độ là mét), trong đó điểm xuất phát của drone trùng với gốc tọa độ O. Bề mặt ngoài của một tòa nhà được xem là một phần của mặt phẳng (P) vuông góc với mặt phẳng (Oxy) và đi qua hai điểm C(20;40;0), D(50;0;0). Drone bắt đầu bay từ O, đi theo một đường thẳng đến vị trí A(10;20;100). Từ vị trí A, drone thay đổi hướng bay, di chuyển theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng (P) và kết thúc hành trình tại vị trí giao hàng là điểm B nằm trên mặt phẳng (P). Xét tính đúng – sai của các khẳng định sau:
a)
Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) có giá vuông góc với đường thẳng CD và trục Oz.
b)
Đường thẳng AB có một vectơ chỉ phương là u=(4;3;0).
c)
Phương trình của mặt phẳng (P) là 4x+3y+z−200=0.
d)
Tổng quãng đường mà drone di chuyển từ điểm xuất phát đến điểm giao hàng (làm tròn đến hàng đơn vị) là 122 mét.
a) Đúng: Mặt phẳng (P) vuông góc với (Oxy) nên song song hoặc chứa trục Oz⇒nP⊥uOz. Đồng thời (P) chứa đường thẳng CD⇒nP⊥CD. b) Đúng: Đường thẳng AB⊥(P)⇒uAB=nP. Ta có CD=(30;−40;0) và kOz=(0;0;1). Tích có hướng [CD,kOz]=(−40;−30;0)∥(4;3;0). Vậy một vectơ chỉ phương của AB là u=(4;3;0). c) Sai: Phương trình mặt phẳng (P) đi qua D(50;0;0) với vectơ pháp tuyến nP=(4;3;0) là 4(x−50)+3y=0⇔4x+3y−200=0. d) Đúng: Tổng quãng đường gồm hai đoạn thẳng OA và AB: OA=102+202+1002=10500≈102,47 m. AB=d(A,(P))=42+32∣4⋅10+3⋅20−200∣=5100=20 m. Tổng quãng đường: 102,47+20=122,47≈122 m.
Theo bảng đáp án chính thức (Mã đề 0101, trang 9), Câu 9 (Phần I) chọn đáp án C.
Đường thẳng d có một vectơ chỉ phương là u=(2;3;1). Mặt phẳng đi qua M(2;−1;2) và vuông góc với d nhận u làm vectơ pháp tuyến, có phương trình: 2(x−2)+3(y+1)+1(z−2)=0⟺2x+3y+z−3=0.
Câu 2. Các nhà thầu xây dựng một bức tường leo núi tại góc tường của một phòng tập thể thao. Trong không gian Oxyz, gốc O(0;0;0) tại vị trí góc tường, các trục Ox,Oy,Oz chứa cạnh tường, đơn vị trên trục tính bằng mét (tham khảo hình minh họa). Ba thanh chống S1,S2,S3 của bức tường đều xuất phát từ O và lần lượt có véc tơ chỉ phương (1;0;0), (0;1;0), (0;0;1). Các điểm A,B,C của bức tường nằm trên các thanh S1,S2,S3. Bức tường nằm trên mặt phẳng (P) có cặp vectơ chỉ phương u=(2;3;−12), v=(1;2;−7) và đi qua điểm M(1;5;−1).
a)
Phương trình mặt phẳng (P):3x+2y+z+12=0.
b)
Một tiêu chuẩn an toàn quy định bức tường phải nghiêng so với mặt phẳng ngang (mặt đất) một góc nhọn không vượt quá 72∘. Trong trường hợp này thì tiêu chuẩn an toàn được thỏa mãn.
c)
Diện tích tam giác OAB bằng 12 m2.
d)
Để tăng độ ổn định, người ta thêm một thanh chống thứ tư từ O đến điểm N trên bức tường. Thanh chống này có chiều dài ngắn nhất. Một xe trượt được gắn trên thanh chống thứ tư và chuyển động từ N đến O. Vận tốc của xe tại thời điểm t (giây) là v(t)=4t (m/s). Thời gian T để xe đi hết thanh thứ tư là 1,27 giaˆy (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).
Theo bảng đáp án chính thức (Mã đề 0101, trang 9), Câu 2 (Phần II): a) Sai, b) Sai, c) Đúng, d) Đúng.
- Ý a: Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) là n=[u,v]=(3;2;1). Mặt phẳng (P) đi qua M(1;5;−1) có phương trình là 3(x−1)+2(y−5)+1(z+1)=0⟺3x+2y+z−12=0. Do đó ý a sai (dấu +12 sai). - Ý b: Mặt đất là mặt phẳng (Oxy) có vectơ pháp tuyến k=(0;0;1). Gọi α là góc nghiêng của bức tường so với mặt đất, ta có cosα=∣n∣∣k∣∣n⋅k∣=141≈0,2673⟹α≈74,5∘>72∘. Tiêu chuẩn an toàn không được thỏa mãn. Do đó ý b sai. - Ý c: Giao điểm của (P) với Ox là A(4;0;0) và với Oy là B(0;6;0). Tam giác OAB vuông tại O có OA=4, OB=6. Diện tích SOAB=21⋅4⋅6=12 m2. Do đó ý c đúng. - Ý d: Thanh chống từ O đến bức tường ngắn nhất chính là khoảng cách từ O đến mặt phẳng (P): d=d(O,(P))=32+22+12∣−12∣=1412 m. Quãng đường xe trượt đi từ N đến O là s=∫0T4tdt=2T2. Cho 2T2=1412⟹T=146≈1,266≈1,27 giaˆy. Do đó ý d đúng.
Phương pháp: Mặt phẳng (P):Ax+By+Cz+D=0 có một vectơ pháp tuyến là n=(A;B;C) hoặc các vectơ cùng phương với nó. Lời giải: Mặt phẳng (P):2x−3y+z−5=0 có một vectơ pháp tuyến là n0=(2;−3;1). Đối chiếu với các phương án, ta thấy vectơ ở phương án D là n=(−2;3;−1)=−n0, cũng là một vectơ pháp tuyến của (P). Chọn D.