\(\S2.\) ĐƯỜNG THẲNG TRONG MẶT PHẲNG TỌA ĐỘ

Lỗi khi trích xuất lý thuyết từ dữ liệu

Phần 1. Trắc nghiệm bốn lựa chọn

Xác định véctơ chỉ phương, véctơ pháp tuyến

Dạng 2. Xác định điểm thuộc đường thẳng

Dạng 3. Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm và có một vtcp hoặc vtpt

Dạng 4. Viết phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm

Dạng 5. Viết phương trình đường thẳng song song hoặc vuông góc với một đường thẳng cho trước

Dạng 6. Tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng

Dạng 7. Tính góc giữa hai đường thẳng

Dạng 8. Bài toán chứa tham số

Dạng 1. Xác định véctơ chỉ phương, véctơ pháp tuyến

Câu 1:

Trong mặt phẳng \(Oxy\), cho đường thẳng \(d\colon 2x+3y-4=0\). Véc-tơ nào sau đây là véc-tơ pháp tuyến của \(d\)?

Đáp án: \(\overrightarrow{n}_2=(-4;-6)\)

Lời giải:

Véc-tơ \(\overrightarrow{n}_2=(-4;-6)\) là một véc-tơ pháp tuyến của đường thẳng \(d\).

Câu 2:

Cho đường thẳng \( (d)\colon 2x+y-3=0 \). Véc-tơ nào sau đây là véc-tơ pháp tuyến của \( (d) \)?

Đáp án: \( \overrightarrow{n}=(2;1) \)

Lời giải:

Đường thẳng \( ax+by+c=0 \) có một véc-tơ pháp tuyến là \( (a;b) \). Vậy đường thẳng \( 2x+y-3=0 \) có một véc-tơ pháp tuyến là \( (2;1) \).

Dạng 2. Xác định điểm thuộc đường thẳng

Câu 1:

Trong các điểm sau, điểm nào thuộc đường thẳng \(\begin{cases} x=1+t \\ y=2-t.\end{cases}\)

Đáp án: \(D(0;3)\)

Lời giải:

Gọi \(\Delta\) là đường thẳng \(\begin{cases} x=1+t \\ y=2-t.\end{cases}\)

Xét các trường hợp

\(\bullet\,\) Giả sử \(A(2;3)\) thuộc \(\Delta\) khi đó \(\begin{cases} 2=1+t \\ 3=2-t\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} t=1 \\ t=-1\end{cases}\) (vô nghiệm). Vậy \(A(2;3)\) không thuộc \(\Delta\).

\(\bullet\,\) Giả sử \(B(3;1)\) thuộc \(\Delta\) khi đó \(\begin{cases} 3=1+t \\ 1=2-t\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} t=2 \\ t=1\end{cases}\) (vô nghiệm). Vậy \(B(3;1)\) không thuộc \(\Delta\).

\(\bullet\,\) Giả sử \(C(1;-2)\) thuộc \(\Delta\) khi đó \(\begin{cases} 1=1+t \\ -2=2-t\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} t=0 \\ t=4\end{cases}\) (vô nghiệm). Vậy \(C(1;-2)\) không thuộc \(\Delta\).

\(\bullet\,\) Giả sử \(D(0;3)\) thuộc \(\Delta\) khi đó \(\begin{cases} 0=1+t \\ 3=2-t\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases} t=-1 \\ t=-1\end{cases}\Leftrightarrow t=-1\) (thỏa mãn).

Vậy \(D(0;3)\) thuộc \(\Delta\).

Câu 2:

Đường thẳng \(d\colon \begin{cases} x=4-2t \\ y=5+t\end{cases}\) đi qua điểm nào sau đây?

Đáp án: \((2;6)\)

Lời giải:

Thay \(t=1\) vào phương trình đường thẳng \(d\) ta được

\( \begin{cases} x=4-2\cdot 1=2 \\ y=5+1=6 \end{cases} \Rightarrow (2;6)\in d. \)

Dạng 3. Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm và có một vtcp hoặc vtpt

Câu 1:

Chuyển phương trình đường thẳng sau về dạng tổng quát \(\begin{cases} x=1+2t \\ y=2+t.\end{cases}\)

Đáp án: \(x-2y+3=0\)

Lời giải:

Gọi \(d\) là đường thẳng đã cho.

Từ phương trình tham số trên ta có \(M\left( 1;2 \right)\) thuộc \(d\), \(\overrightarrow{u}= \left( 2;1 \right)\) là véc-tơ chỉ phương của đường thẳng.

Suy ra \(\overrightarrow{n} = \left( -1;2 \right)\) là véc-tơ pháp tuyến.

Đường thẳng \(d\) đi qua \(M\left( 1;2 \right)\), nhận \(\overrightarrow{n}=\left( -1;2 \right)\) làm véc-tơ pháp tuyến có phương trình là \(-1 \left( x-1 \right)+2\left( y-2 \right)=0\) \(\Leftrightarrow -x+2y-3=0 \Leftrightarrow x-2y+3=0.\)

Câu 2:

Phương trình tham số của đường thẳng \(d\) đi qua điểm \(M(1;-5)\) và có véc-tơ chỉ phương \(\overrightarrow{u}=(2;-3)\) là

Đáp án: \(\begin{cases}x=1+2t\\y=-5-3t\end{cases}\)

Lời giải:

Phương trình tham số đường thẳng \(d\) qua \(M(1;-5)\) và có véc-tơ chỉ phương \(\overrightarrow{u} = (2;-3)\) là \\ \centerline\(\begin{cases}x=1+2t\\y=-5-3t.\end{cases}\)

Dạng 4. Viết phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm

Câu 1:

Phương trình tổng quát của đường thẳng đi qua hai điểm \(A\left(12;8\right)\) và \(B\left(25;4\right)\) là

Đáp án: \(4x+13y-152=0\)

Lời giải:

Ta có \(\overrightarrow{AB}=\left(13;-4\right)\) nên \(\overrightarrow{n}=\left(4;13\right)\) là một véc-tơ pháp tuyến của đường thẳng \(AB\).

Khi đó phương trình tổng quát của đường thẳng \(AB\) là

\(4\left(x-25\right)+13\left(y-4\right)=0\) \(\Leftrightarrow 4x+13y-152=0\).

Câu 2:

Viết phương trình tổng quát của đường thẳng đi qua hai điểm \(M(3;4)\) và \(N(0;1)\).

Đáp án: \(x-y+1=0\)

Lời giải:

Ta có \(\overrightarrow{MN}=(-3;-3)=(-3)(1;1)\), suy ra đường thẳng \(MN\) có một véc-tơ pháp tuyến \(\overrightarrow{u}=(1;1)\) nên có một véc-tơ pháp tuyến là \(\overrightarrow{n}=(1;-1)\).

Phương trình tổng quát của đường thẳng đi qua hai điểm \(M\), \(N\) là \(x-3-(y-4)=0 \Leftrightarrow x-y+1=0\).

Dạng 5. Viết phương trình đường thẳng song song hoặc vuông góc với một đường thẳng cho trước

Câu 1:

Cho tam giác \(ABC\), biết \(A(-2;3)\), \(B(4;1)\), \(C(1;-2)\). Đường cao hạ từ đỉnh \(A\) của tam giác có phương trình là

Đáp án: \(x+y-1=0\)

Lời giải:

Gọi \(d\) là đường thẳng chứa đường cao cao hạ từ đỉnh \(A\) của tam giác \(ABC\).

\(d\) đi qua \(A\) và nhận \(\overrightarrow{BC}=(-3;-3)\) làm véc-tơ pháp tuyến nên có phương trình là

\(a(x-x_0)+b(y-y_0)=0\) \(\Leftrightarrow -3(x+2)-3(y-3)=0\) \(\Leftrightarrow x+y-1=0.\)

Câu 2:

Phương trình đường trung trực của đoạn \(AB\) với \(A(-2;1)\) và \(B(4;5)\) là

Đáp án: \(3x+2y=9\)

Lời giải:

Đường trung trực của \(AB\) đi qua trung điểm \(I(1;3)\) và nhận \(\overrightarrow{AB} =(6;4)\) làm véc-tơ pháp tuyến, có phương trình là

\(3(x-1)+2(y-3)=0\) \(\Leftrightarrow 3x+2y=9. \)

Dạng 6. Tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng

Câu 1:

Khoảng cách từ \(M(4;2)\) đến đường thẳng \(d \colon \begin{cases}x=1-2t\\y=1+t\end{cases}\) là

Đáp án: \(\sqrt{5}\)

Lời giải:

Ta có \(d\) qua \(N(1;1)\) và có \(\overrightarrow{u}=(-2;1)\) là véc-tơ chỉ phương nên \(\overrightarrow{n}=(1;2)\) là một véc-tơ pháp tuyến của \(d\). Do đó \(d\colon x+2y-3=0\).

Suy ra \(\mathrm{d}(M,d)=\displaystyle\frac{|4+2 \cdot 2-3|}{\sqrt{1^2+2^2}}=\sqrt{5}\).

Câu 2:

Trong mặt phẳng \(Oxy\), khoảng cách từ \(M(3;-4)\) đến đường thẳng \(\Delta \colon 3x-4y-1=0\) là

Đáp án: \(\displaystyle\frac{24}{5}\)

Lời giải:

Ta có \(\mathrm{d}(M,\Delta)=\displaystyle\frac{|3\cdot 3-4\cdot (-4)-1|}{\sqrt{3^2+(-4)^2}}=\displaystyle\frac{24}{5}\).

Dạng 7. Tính góc giữa hai đường thẳng

Câu 1:

Góc giữa hai đường thẳng \(d_1 \colon x+2y+4=0\) và \(d_2 \colon x-3y+6=0\) là

Đáp án: \(45^{\circ}\)

Lời giải:

Véc-tơ pháp tuyến của hai đường thẳng \(d_1\), \(d_2\) lần lượt là \(\overrightarrow{n}_1=(1;2)\) và \(\overrightarrow{n}_2=(1;-3)\).

Ta có \(\overrightarrow{n}_1 \cdot \overrightarrow{n}_2=-5\), \(\left|\overrightarrow{n}_1\right|=\sqrt{5}\) và \(\left|\overrightarrow{n}_2\right|=\sqrt{10}\).

Do đó \(\cos (d_1, d_2)=\displaystyle\frac{\left|\overrightarrow{n}_1 \cdot \overrightarrow{n}_2\right|}{\left|\overrightarrow{n}_1\right| \cdot \left|\overrightarrow{n}_2\right|}\) \(=\displaystyle\frac{5}{\sqrt{5} \cdot \sqrt{10}}=\displaystyle\frac{\sqrt{2}}{2}\).

Hay \((d_1, d_2)=45^{\circ}\).

Câu 2:

Cho đường thẳng \(d_1\colon x+2y-2=0\) và \(d_2\colon x-y=0\). Tính cosin của góc tạo bởi giữa hai đường thẳng đã cho.

Đáp án: \(\displaystyle\frac{\sqrt{10}}{10}\)

Lời giải:

\(\bullet\,\) Hai đường thẳng \(d_1\) và \(d_2\) có các véc-tơ pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow{n}_1=(1;2)\), \(\overrightarrow{n}_2=(1;-1)\).

\(\bullet\,\) Góc \(\alpha\) giữa hai đường thẳng \(d_1\) và \(d_2\) được tính theo công thức

\(\cos\alpha=\left|\cos\left(\overrightarrow{n}_1,\overrightarrow{n}_2\right)\right|\) \(=\displaystyle\frac{|1\cdot 1+2\cdot(-1)|}{\sqrt{1^2+2^2}\cdot\sqrt{1^2+(-1)^2}}=\displaystyle\frac{\sqrt{10}}{10}.\)

Dạng 8. Bài toán chứa tham số

Câu 1:

Vị trí tương đối của hai đường thẳng \(\Delta_1\colon 2x+y+3=0\); \(\Delta_2\colon x+2y+3=0\) là

Đáp án: Cắt nhau nhưng không vuông góc

Lời giải:

\(\Delta_1\colon 2x+y+3=0\) có véc-tơ pháp tuyến \(\overrightarrow{n}_1=(2;1)\).

\(\Delta_2\colon x+2y+3=0\) có véc-tơ pháp tuyến \(\overrightarrow{n}_2=(1;2)\).

Ta có \(\begin{cases}\displaystyle\frac{2}{1}\neq\displaystyle\frac{1}{2}\\\overrightarrow{n}_1\cdot \overrightarrow{n}_2\neq 0.\end{cases}\)

Vậy \(\Delta_1\), \(\Delta_2\) cắt nhau nhưng không vuông góc.

Câu 2:

Đường thẳng \(\Delta\colon 3 x-2 y-7=0\) cắt đường thẳng nào sau đây?

Đáp án: \(d_1\colon 3 x+2 y=0\)

Lời giải:

Do \( \overrightarrow{n}_{\Delta}=(3;-2) \) không cùng phương với \( \overrightarrow{n}_{d_1}=(3;2) \) nên đường thẳng \(\Delta\) cắt đường thẳng \( d_1 \).

Phần 2. Trắc nghiệm đúng sai

Dạng 1.

Dạng 2.

Dạng 3.

Dạng 4.

Dạng 1.

Dạng 2.

Dạng 3.

Dạng 4.

Phần 3. Tự luận

Dạng 1. Biết biểu thức

Dạng 2. Hàm hợp

Dạng 3. Ứng dụng thực tế

Dạng 1. Biết biểu thức

Dạng 2. Hàm hợp

Dạng 3. Ứng dụng thực tế