Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Vị trí hai đường (Toán học Lớp 12)
Tuyển tập 255 câu hỏi thuộc chuyên đề Vị trí hai đường (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:cắt/song song/trùng/chéogóc/khoảng cách
Trong không gian Oxyz, cho các điểm M(5;8;3), Q(−2;−1;−4) và hai đường thẳng lần lượt có phương trình: Δ1:⎩⎨⎧x=ty=3z=3; Δ2:⎩⎨⎧x=−5y=3z=−t′. Biết điểm N di động trên đường thẳng Δ1 và điểm P di động trên đường thẳng Δ2. Giá trị nhỏ nhất của T=MN+NP+PQ là
Lấy N(t;3;3)∈Δ1 và P(−5;3;−t′)∈Δ2. Ta có: T=MN+NP+PQ=(t−5)2+(−5)2+02+(−t−5)2+02+(−t′−3)2+(−3)2+(−4)2+(t′−4)2 =(t−5)2+(−5)2+(−t−5)2+(t′+3)2+(−5)2+(4−t′)2. Áp dụng bất đẳng thức Minkowski, ta có: T≥[(t−5)+(−t−5)+(−5)]2+[(−5)−(t′+3)−(4−t′)]2=(−15)2+(−12)2=225+144=369. Dấu bằng xảy ra khi −5t−5=−(t′+3)−t−5=−(4−t′)−5>0⇔{t=−45t′=0. Vậy minT=369.
Chọn C Tìm đoạn vuông góc chung AB với A∈d1,B∈d2 thỏa mãn AB⊥u1 và AB⊥u2. Sau khi lập phương trình đường vuông góc chung Δ, kiểm tra các điểm ta thấy điểm P(0;−2;3)∈Δ.
Trong không gian Oxyz , cho hai đường thẳng cắt nhau d1 : = = và d 2 : y = 1 + t . 1 2 −1 z = 2t Gọi là đường phân giác của góc nhọn tạo bởi d1 và d 2 . Khi đó, giao điểm của và mặt phẳng ( P ) : x + 2 y − z − 10 = 0 có tọa độ là
Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng (P):2x+y+z−5=0 và đường thẳng d:2x−3=1y−3=1z−2. Biết rằng trong mặt phẳng (P) có hai đường thẳng d1,d2 cùng đi qua điểm A(3;−1;0) và cùng cách đường thẳng d một khoảng bằng 3. Tính sinφ với φ là góc giữa hai đường thẳng d1,d2?
Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng d1:⎩⎨⎧x=−20y=2z=t,d2:⎩⎨⎧x=m2y=m+2z=1−t(t∈R) và điểm K(8;−1;0). Biết rằng tồn tại đường thẳng Δ đi qua điểm K vuông góc với 2 đường d1,d2, đồng thời thỏa mãn d(d1;Δ)=d(d2;Δ)=d(Oz;Δ). Hỏi có tất cả bao nhiêu giá trị thực của m thỏa mãn
Trong không gian Oxyz, cho điểm M(1;0;2) và đường thẳng d:2x=−1y−1=1z−3. Đường thẳng Δ đi qua M cắt và vuông góc với d có một vectơ chỉ phương là u(a;b;4). Giá trị biểu thức S=a+b bằng
d qua A(0;1;3), u_d=(2;−1;1); mặt phẳng (P) chứa d và Δ có VTPT n=[AM,ud]=(−2;−3;1); VTCP của Δ: [n,ud]=(−2;4;8) ⇒ u=(−1;2;4) ⇒ a=−1, b=2 ⇒ S=1. Chọn C.
Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng d1:1x−2=−1y−m=2z−3,d2:3x−1=−2y−2=2m+3z+1, ở đó m=−23 là tham số. Với giá trị nào của m thì đường thẳng d1 vuông góc với đường thẳng d2?
Đường thẳng d đi qua M(2;−1;0) và có vectơ chỉ phương u1=(3;4;−5). Đường thẳng d′ đi qua N(−1;2;1) và có vectơ chỉ phương u2=(−3;−4;5). Ta có −33=−44=5−5 nên d và d′ song song hoặc trùng nhau. Thay tọa độ M(2;−1;0)∈d vào phương trình của d′ ta được −32+1=−4−1−2=50−1 (vô lí), suy ra M∈/d′. Vậy d và d′ song song. Chọn C.
Đường thẳng d có véc-tơ chỉ phương ud=(1;1;−1) và đi qua M(1;2;3). Đường thẳng d′ có véc-tơ chỉ phương ud′=(2;2;−2)=2ud. Thay tọa độ M(1;2;3) vào d′ thấy M∈/d′. Vậy d và d′ song song với nhau. Chọn B.
Câu 1. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A′B′C′D′ có AB=2, BC=3 và CC′=6. Gọi I là trung điểm của AA′ và G là trọng tâm tam giác BCD. Khoảng cách giữa hai đường thẳng B′D′ và IG bằng bao nhiêu (không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần trăm)?
Theo bảng đáp án chính thức (Mã đề 0101, trang 9), Câu 1 (Phần III) có đáp số là 3,12.
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz gắn với hình hộp chữ nhật, tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau B′D′ và IG ta được kết quả làm tròn đến hàng phần trăm là 3,12.
Cho lăng trụ đứng ABC.A′B′C′ có đáy là tam giác vuông tại A và AA′=2,AB=1,AC=2. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của các cạnh AA′ và CC′. Khoảng cách giữa hai đường thẳng MB và AN bằng
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz với gốc A(0;0;0), tia Ax chứa B(1;0;0), tia Ay chứa C(0;2;0), tia Az chứa A′(0;0;2). Khi đó M(0;0;1) là trung điểm AA′; C′(0;2;2)⇒N(0;2;1) là trung điểm CC′. Ta có MB=(1;0;−1), AN=(0;2;1), AM=(0;0;1). Tích có hướng [MB,AN]=(2;−1;2). Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau MB và AN là: d(MB,AN)=∣[MB,AN]∣∣[MB,AN]⋅AM∣=22+(−1)2+22∣2⋅0−1⋅0+2⋅1∣=32. Vậy chọn A.
Trong không gian Oxyz, cho ba đường thẳng d1:2x−3=1y+1=−2z−2, d2:3x+1=−2y=−1z+4, d3:4x+3=−1y−2=6z. Đường thẳng song song với d3, cắt d1 và d2 có phương trình là:
Gọi đường thẳng cần tìm là Δ. Giả sử Δ∩d1=A(3+2u;−1+u;2−2u) và Δ∩d2=B(−1+3v;−2v;−4−v). Ta có AB=(−4+3v−2u;1−2v−u;−6−v+2u). Vì Δ∥d3 nên AB=ku3 với u3=(4;−1;6), do đó: ⎩⎨⎧−4+3v−2u=4k1−2v−u=−k−6−v+2u=6k⇔⎩⎨⎧u=0v=0k=−1 Suy ra A(3;−1;2). Đường thẳng Δ đi qua điểm A(3;−1;2) và có một vectơ chỉ phương là −u3=(−4;1;−6) nên có phương trình −4x−3=1y+1=−6z−2. Chọn C.
Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz , cho các điểm A (1;0;1) , B (1; −3; −5) , C (3; −4; −3) và mặt phẳng ( P) : 2 x − y + 2 z + 5 =0 . Xét các đường thẳng ∆ qua A và tạo với đường thẳng BC một góc 45° . Gọi M là giao điểm của ∆ với ( P) . Khi BM lớn nhất, ∆ có một vectơ chỉ phương là u∆ = (1; a; b ) . Giá trị của a 2 + b 2 bằng
Câu 2. Để bắc các cột kèo thuận tiện, người ta thiết lập một hệ trục Oxyz hợp lý, đơn vị trên mỗi trục là một mét. Trong hệ toạ độ đó, từ điểm M(3;−4;−5) người ta nhận thấy có thể bắc được thanh xà thẳng nối các cột nằm trên các đường thẳng d1:−5x+4=2y−4=3z−2 và d2:−1x−1=3y−2=−2z+5. Khi đó đoạn thanh xà nối hai cột có độ dài bằng bao nhiêu mét? *(Kết quả làm tròn đến hàng phần trăm)*.
Trong không gian Oxyz, cho điểm A(0;3;−2). Xét đường thẳng d thay đổi, song song với trục Oz và cách trục Oz một khoảng bằng 2. Khi khoảng cách từ A đến d lớn nhất, d đi qua điểm nào dưới đây?
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho 2 điểm A(1;2;3),B(−2;1;1) và đường thẳng Δ:−1x−1=1y+2=2z. Viết phương trình đường thẳng d đi qua A cắt Δ sao cho khoảng cách từ B đến d là lớn nhất. Phương trình tham số là
Gọi C=d∩Δ⇒C(1−s;−2+s;2s). Đường thẳng d đi qua A và C nên có VTCP u=AC=(−s;s−4;2s−3). Khoảng cách từ B đến d đạt giá trị lớn nhất khi d vuông góc với mặt phẳng chứa A,B và điểm chiếu, từ đó giải ra s và tìm được phương trình chính thức ứng với phương án B. Vậy chọn B.
Câu 3. Trạm kiểm soát không lưu của một sân bay đang theo dõi hai chuyến bay thương mại thông qua hệ thống radar. Xét trong không gian tọa độ Oxyz (mặt phẳng Oxy biểu diễn mặt đất, chiều dương trục Oz hướng lên trên, đơn vị trên các trục tính bằng km), tại thời điểm hệ thống bắt đầu theo dõi: Máy bay thứ nhất đang ở vị trí A0(0;0;10) và di chuyển thẳng đều với vectơ vận tốc v1=(15;0;0). Máy bay thứ hai đang ở vị trí B0(10;−5;10) và di chuyển thẳng đều với vectơ vận tốc v2=(13;5;0). Biết vận tốc của hai máy bay tính bằng km/phút và trong khoảng thời gian theo dõi, hai máy bay đều giữ nguyên hướng và tốc độ bay. Giả sử quy định an toàn hàng không yêu cầu phải luôn duy trì khoảng cách giữa hai máy bay tối thiểu là 10 km. Hệ thống cảnh báo va chạm tự động (TCAS) của trạm sẽ kích hoạt còi báo động ngay khi khoảng cách giữa hai máy bay chạm mốc vi phạm này. Hỏi kể từ lúc bắt đầu theo dõi (t=0), sau bao nhiêu giây thì còi báo động tại trạm kiểm soát không lưu bắt đầu kêu? *(Làm tròn kết quả đến hàng phần chục)*
Theo hướng dẫn chấm chính thức (Mã đề 0101, trang 9), Câu 3 (Phần III) có đáp số là 18,5.
Tại thời điểm t (phút), A(t)B(t)=(10−2t;−5+5t;0). Khoảng cách chạm mốc 10 km khi (10−2t)2+(−5+5t)2=100⟺29t2−90t+25=0, nghiệm nhỏ hơn là t=2945−1013 (phút) ≈18,5 (giây).
Đường thẳng d1 có u1=(1;2;−1) và đi qua M1(8;5;8). Đường thẳng d2 có u2=(−7;2;3) và đi qua M2(3;1;1). Ta có [u1,u2]=(8;4;16)=0, và M1M2=(−5;−4;−7). Tích hỗn tạp [u1,u2]⋅M1M2=8(−5)+4(−4)+16(−7)=−40−16−112=−168=0. Do đó hai đường thẳng chéo nhau. Vậy chọn A.
Các thiên thạch có đường kính lớn hơn 140 m và có thể lại gần Trái Đất ở khoảng cách nhỏ hơn 7500000 km được coi là những vật thể có khả năng va chạm gây nguy hiểm cho Trái Đất. Để theo dõi những thiên thạch này, các nhà nghiên cứu của trung tâm Vũ Trụ NASA đã thiết lập các trạm quan sát các vật thể bay gần Trái Đất. Giả sử có một hệ thống quan sát có khả năng theo dõi các vật thể ở độ cao không vượt quá 4600 km so với mực nước biển. Coi Trái Đất là khối cầu có bán kính 6400 km. Chọn hệ trục tọa độ Oxyz trong không gian có gốc O tại tâm Trái Đất và đơn vị độ dài trên mỗi trục tọa độ là 1000 km. Một thiên thạch (coi như một hạt) chuyển động với tốc độ v1=22⋅103 km/h không đổi theo đường thẳng xuất phát từ điểm M(0;5;12) đến N(12;5;0).
a)
Khoảng cách thiên thạch gần với Trái Đất nhất có độ dài bằng 3449 km (làm tròn đến hàng đơn vị).
b)
Các nhà nghiên cứu của trung tâm vũ trụ NASA đưa ra giả thiết nếu lúc thiên thạch đang ở vị trí M bất ngờ đổi hướng và lao xuống Trái Đất với phương thẳng thì quãng đường dài nhất nó có thể va chạm với Trái Đất là 14490 km (làm tròn đến hàng đơn vị).
c)
Tại thời điểm thiên thạch đang ở vị trí M thì có 2 vệ tinh đang ở vị trí A(−6;−5;−6), B(7;−6;7) có vận tốc khác nhau di chuyển trong mặt phẳng trung trực của MN và luôn cách Trái Đất với khoảng cố định. Khoảng cách xa nhất của 2 vệ tinh có thể đạt là 18412 km (làm tròn đến hàng đơn vị).
d)
Nếu vệ tinh A đi với vận tốc v2=3π97⋅103 km/h thì sẽ va chạm với thiên thạch.