50 bài toán về phương trình đường thẳng (có đáp án 2025) và cách giải
Với cách giải các dạng toán về Các dạng toán về phương trình đường thẳng và cách giải môn Toán lớp 12 Hình học gồm phương pháp giải chi tiết, bài tập minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập các dạng toán về Các dạng toán về phương trình đường thẳng và cách giải lớp 12. Mời các bạn đón xem:
Các dạng toán về phương trình đường thẳng và cách giải
I. LÝ THUYẾT
1. Vectơ chỉ phương của đường thẳng
- Vectơ →a khác vectơ – không được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng d nếu giá của vectơ →a song song hoặc trùng với đường thẳng d.
- Nếu →a là vectơ chỉ phương của đường thẳng d thì vectơ k→a với k≠0 cũng là vectơ chỉ phương của đường thẳng d ⇒ đường thẳng d có vô số vectơ chỉ phương và các vectơ chỉ phương này cùng phương.
- Một đường thẳng d trong không gian hoàn toàn xác định nếu biết một điểm A thuộc d và một vectơ chỉ phương →a của nó.
2. Phương trình tham số – Phương trình chính tắc của đường thẳng
- Phương trình tham số của đường thẳng d đi qua điểm M0(x0;y0;z0) và có vectơ chỉ phương →a=(a1;a2;a3) (với a21+a22+a23≠0 ) là phương trình có dạng d:{x=x0+a1ty=y0+a2tz=z0+a3t trong đó t là tham số.
- Nếu a1a2a3≠0 thì ta có thể viết phương trình đường thẳng d dưới dạng chính tắc như sau: d:x−x0a1=y−y0a2=z−z0a3
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ VÍ DỤ MINH HỌA
Dạng 1: Xác định vectơ chỉ phương (VTCP) của đường thẳng
Phương pháp giải:
Đường thẳng (d):{x=x0+aty=y0+btz=z0+ct (t∈ℝ), hoặc (d):x−x0a=y−y0b=z−z0c thì d đi qua M(x0;y0;z0) và có 1 VTCP →u=(a;b;c).
→u là 1 VTCP của d thì k→u cũng là 1 VTCP của d.
Một số dạng thường gặp:
+) d qua hai điểm A, B thì →AB là 1 VTCP của d.
+) (d)⊥(P): Ax + By + Cz + D = 0 thì (A; B; C) là 1 VTCP của d.
+) (d)∥(Δ) mà (Δ) có VTCP →u thì →u cũng là 1 VTCP của d.
+) (d)=(P)∩(Q) thì →u=[→nP,→nQ] là 1 VTCP của d.
+) (d)⊥(d1) và (d)⊥(d2) thì →u=[→ud1,→ud2] là 1 VTCP của d.
+) (d)∥(P) và (d)⊥(Δ) thì →u=[→nP,→uΔ] là 1 VTCP của d.
Ví dụ 1: Trong không gian cho A (1; 1; 0) và B (0; 1; 2). Vectơ nào sau đây là một VTCP của đường thẳng AB?
A. →c=(1;2;2)
B. →a=(−1;0;2)
C. →b=(− 1;1;2)
D. →d=(−1;0;−2)
Hướng dẫn giải:
Một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB là →AB=(−1; 0; 2).
Chọn B.
Ví dụ 2: Cho (P): 3x – y + 2z – 7 = 0 và (Q): x + 3y – 2z + 3 = 0. Biết d là giao tuyến của (P) và (Q), một VTCP của d là:
A. →u=(−2;4;5)
B. →u=(3;−1;2)
C. →u=(1;3;−2)
D. →u=(5;4;−2)
Hướng dẫn giải:
(P) có vectơ pháp tuyến là →n(P)=(3; −1; 2)
(Q) có vectơ pháp tuyến là →n(Q)=(1; 3; −2)
Vì d là là giao tuyến của (P) và (Q) nên ta có :
→ud=[→nP,→nQ]=(−4;8;10)=2(−2;4;5)
Ta chọn VTCP là →u=(−2;4;5)
Chọn A.
Dạng 2: Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm và biết vectơ chỉ phương
Phương pháp giải:
a) Loại 1: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm M(xo; yo; zo) và có vectơ chỉ phương →u=(u1; u2; u3).
+) Phương trình tham số của đường thẳng Δ là: {x=xo+u1ty=yo+u2tz=zo+u3t. (t∈ℝ)
+) Phương trình chính tắc của đường thẳng Δ là: x−x0u1=y−you2=z−zou3.
b) Loại 2: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua hai điểm A, B.
+) Xác định vectơ chỉ phương của Δ là →uΔ=→AB.
+) Viết phương trình đường thẳng Δ qua điểm A và có VTCP là →AB
c) Loại 3: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm M và song song với đường thẳng d.
+) Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ là →uΔ=→ud
+) Viết phương trình đường thẳng Δ qua điểm M và có VTCP là →u△
Chú ý: Các trường hợp đặc biệt.
Nếu đường thẳng Δ song song với trục Ox thì có VTCP là →uΔ=→i=(1; 0; 0).
Nếu đường thẳng Δ song song với trục Oy thì có VTCP là →uΔ=→j=(0; 1; 0).
Nếu đường thẳng Δ song song với trục Oz thì có VTCP là →uΔ=→k=(0; 0; 1)
d) Loại 4: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm M và vuông góc với mặt phẳng (α).
+) Xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ là →uΔ=→nα
+) Viết phương trình đường thẳng Δ qua điểm M và có VTCP là →u△.
Chú ý: Các trường hợp đặc biệt.
Nếu Δ vuông góc với mặt phẳng (Oxy) thì có VTCP là →uΔ=→k=(0; 0; 1).
Nếu Δ vuông góc với mặt phẳng (Oxz) thì có VTCP là →uΔ=→j=(0; 1; 0).
Nếu Δ vuông góc với mặt phẳng (Oyz) thì có VTCP là→uΔ=→i=(1; 0; 0)
Ví dụ 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua điểm M (1; 2; -3) và có vectơ chỉ phương →u=(3; −2; 7).
A. {x=1+3ty=2−2tz=−3+7t.
B. {x=3+ty=−2+2tz=7−3t.
C. {x=−3+7ty=2−2tz=1+3t.
D. {x=1+3ty=2+2tz=3+7t.
Hướng dẫn giải:
Phương trình tham số của đường thẳng Δ là: {x=1+3ty=2−2tz=−3+7t.
Chọn A.
Ví dụ 4: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A (2; 3; -1), B (1; 2; 4), phương trình đường thẳng d đi qua hai điểm A, B là
A. {x=2+ty=3+2tz=−1+4t.
B. {x=1+2ty=2+3tz=4−t.
C. {x=2−ty=3−tz=−1+5t.
D. {x=−1+2ty=−1+3tz=5−t.
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d đi qua điểm A và nhận →AB=(−1; −1; 5) làm vectơ chỉ phương.
Nên phương trình đường thẳng d là: d:x+24=y−52=z−23.
Chọn C.
Ví dụ 5: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz hãy viết phương trình đường thẳng ∆ đi qua điểm M (4; -2; 2) và song song với đường thẳng {x=2−ty=3−tz=−1+5t.
A. {x=4+4ty=−2+2tz=2+3t.
B. {x=4+4ty=2−2tz=3+2t.
C. {x=4−2ty=−2+5tz=2+2t.
D. {x=2+4ty=5−2tz=2+2t.
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là →ud=(4; 2; 3).
Vì đường thẳng Δ song song với đường thẳng d nên →uΔ=→ud=(4; 2; 3).
Vì Δ đi qua điểm M nên ta có phương trình đường thẳng Δ là: {x=4+4ty=−2+2tz=2+3t.
Chọn A.
Ví dụ 6: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm A (-2; 4; 3) và vuông góc với mặt phẳng (α):2x – 3y + 6z + 19 = 0.
A. x−22=y+4−3=z+36.
B. x+22=y+34=z−63.
C. x+22=y−4−3=z−36.
D. x+22=y−34=z+63.
Hướng dẫn giải:
Mặt phẳng (α) có vectơ pháp tuyến là →nα=(2; −3; 6).
Vì đường thẳng Δ vuông góc với mặt phẳng (α) nên →uΔ=→nα=(2; −3; 6).
Vì Δ đi qua điểm A (-2; 4; 3) nên phương trình đường thẳngΔ là: x+22=y−4−3=z−36.
Chọn C.
Dạng 3: Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm, cắt d1 và thỏa mãn điều kiện khác
a) Loại 1: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm M(xo; yo; zo), vuông góc và cắt đường thẳng d.
Phương pháp giải:
ΔGọi H=(Δ)∩d.
Tìm tọa độ điểm H từ điều kiện →MH.→ud=0
là đường thẳng đi qua 2 điểm M và H.
Ví dụ 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho điểm M (2; 3; -1) và đường thẳng (d):x2=y4=z−31. Gọi Δ là đưởng thẳng qua M, vuông góc và cắt d. Viết phương trình của Δ
A. x−26=y+3−5=z+132
B. x+26=y+35=z−132
C. x−26=y−35=z+1−32
D. x−26=y−35=z+132
Hướng dẫn giải:
Đường thẳng d có vectơ chỉ phương là →ud=(2; 4; 1).
Gọi N là giao điểm của Δ và d. Vì N∈d⇒ N (2t; 4t; 3 + t).
Suy ra →MN=(2t−2; 4t−3; t+4)
Vì Δ⊥d⇒→MN.→ud=0
⇔2(2t−2)+4(4t−3)+t+4=0⇔t=47.
Khi đó:
→MN=(−67; −57; 327)=−7(6; 5; −32)
Suy ra Δ có một vectơ chỉ phương là →uΔ=(6; 5; −32). Mà Δ đi qua M nên phương trình đường thẳng (Δ):x−26=y−35=z+1−32
Chọn C
b) Loại 2: Viết phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm A vuông góc với đường thẳng d1 và cắt đường thẳng d2.
Phương pháp giải:
Gọi B=Δ∩d2
Tìm tọa độ điểm B từ điều kiện →AB.→ud1=0
Δ là đường thẳng đi qua 2 điểm A, B.
Ví dụ 8: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A (1; -1; 3) và hai đường thẳng: d1:x−41=y+24=z−1−2, d2:x−21=y+1−1=z−11.
Viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm A vuông góc với đường thẳng d1và cắt đường thẳng d2.
A. x−14=y+11=z−34.
B. x−12=y+11=z−33
C. x−12=y+1−1=z−3−1
D. x−1−2=y+12=z−33
Hướng dẫn giải:
Gọi M=d∩d2,
d2:{x=2+ty=−1−tz=1+t⇒M(t+2, −t−1, t+1).
Đường thẳng d nhận →AM=(t+1; −t; t−2) là một VTCP.
Đường thẳng d1 có vectơ chỉ phương là →u1=(1; 4; −2).
Ta có:
d⊥d1⇔→AM.→u=0⇔(t+1)−4t−2(t−2)=0⇔t=1⇒→AM=(2; −1; −1).
Đường thẳng d qua A (1; -1; 3) và nhận →AM=(2; −1; −1) là một VTCP nên phương trình đường thẳng d là d: x−12=y+1−1=z−3−1.
Chọn C
Loại 3: Viết phương trình đường thẳng ∆ đi qua điểm M và cắt hai đường thẳng d1 và d2 .
Phương pháp giải:
Gọi A, B lần lượt là giao điểm của d và d1, d và d2.
Đường thẳng d đi qua M nên A, B, M thẳng hàng
⇒→MA, →MB cùng phương →MA=k→MB. Từ đó tìm ra A và B.
Ví dụ 9: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm M (2; -1; -6) và hai đường thẳng d1:x−12=y−1−1=z+11 , d2:x+23=y+11=z−22. Đường thẳng đi qua điểm M và cắt cả hai đường thẳng d1, d2tại hai điểm A, B. Độ dài đoạn thẳng AB bằng
A. √38.
B. 2√10.
C. 8.
D. 12.
Hướng dẫn giải
Vì A thuộc d1:x−12=y−1−1=z+11 nên A (1 + 2t; 1 – t; -1 + t).
Vì B thuộc d2:x+23=y+11=z−22 nên B (-2 + 3t’; -1 + t’; 2 + 2t’).
Suy ra →MA=(2t−1;2−t;5+t),
→MB=(−4+3t';t';8+2t').
Ta có A, B, M thẳng hàng khi và chỉ khi
→MA=k→MB⇔{2t−1=k(3t'−4)2−t=kt't+5=k(2t'+8)⇔{t=1t'=2k=12
Với t = 1, t’ = 2 ta được A (3; 0; 0), B (4; 1; 6), suy ra AB=√(4−3)2+12+62=√38
Chọn A.
III. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Câu 1: Trong không gian cho đường thẳng d:{x=3+2ty=−tz=2. Một vectơ chỉ phương của d là:
A. →u=(2;−1;2)
B. →u=(3;0;2)
C. →u=(2;0;2)
D. →u=(2;−1;0)
Câu 2: Trong không gian cho M (1; 2; 3). Gọi M1M2 lần lượt là hình chiếu của M lên Ox, Oy. Vectơ nào sau đây là VTCP của M1,M2 ?
A. →u=(0;2;0)
B. →u=(1;2;0)
C. →u=(1;0;0)
D. →u=(−1;2;0)
Câu 3: Trong không gian cho điểm A (0; 1; 2) và mặt phẳng (P): 2x – y + z – 4 = 0. Đường thẳng Δ qua A, cắt d:{x=2+ty=−4tz=3 và song song với (P) có một VTCP là:
A. →u=(2;−1;1)
B. →u=(1;3;1)
C. →u=(1;1;−1)
D. →u=(2;2;1)
Câu 4: Trong không gian cho đường thẳng d có phương trình x−2−1=y2=z−13. Một vectơ chỉ phương của d là
A. →u=(0;2;1)
B. →u=(−2;0;−1)
C. →u=(−1;2;3)
D. →u=(1;2;3)
Câu 5: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A (3; -2; 0), B (1; 1; 4), C (-5; 3; 2), viết phương trình đường thẳng AM với M là trung điểm của đoạn thẳng BC
A. x−3−6=y+22=z−2.
B. x−3−2=y+22=z3.
C. x+3−5=y+24=z3.
D. x−3−5=y+24=z3.
Câu 6: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz hãy viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm M (5; -1; 3) và vuông góc với mặt phẳng (Oxy).
A. {x=5+ty=−1+tz=3.
B. {x=5y=−1z=3+t.
C. {x=5ty=−tz=1+3t.
D. {x=1+5ty=1−tz=3t.
Câu 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A (1; 2; 4), B (-1; 5; 1), C (3; 2; 1) và mặt phẳng (α) - x + 4y – 2z + 6 = 0. Phương trình nào dưới đây là phương trình của đường thẳng đi qua trọng tâm của tam giác ABC và vuông góc với (α).
A. x+1−1=y+34=z+2−2.
B. x+11=y−43=z+22.
C. x−11=y+43=z−22.
D. x−1−1=y−34=z−2−2.
Câu 8: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz cho d: x2=y4=z+31,điểm A (3; 2; 1). Viết phương trình đường thẳng ∆ qua A, cắt đồng thời vuông góc với đường thẳng d.
A. {x=3+3ty=2−5tz=1+4t
B. {x=1+3ty=1−5tz=1+4t
C. {x=1+9ty=1−10tz=1+22t
D. {x=3+9ty=2−10tz=1+22t
Câu 9: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, viết phương trình tham số của đường thẳng Δ đi qua điểm M (-1; 2; -3) và song song với đường thẳngd:x2=y+12=1−z3.
A. {x=−1+2ty=2+2tz=−3+3t.
B. {x=1+2ty=2+2tz=3+3t.
C. {x=−1+2ty=2−2tz=−3−3t.
D. {x=−1+2ty=2+2tz=−3−3t.
Câu 10: Viết phương trình chính tắc của đường thẳng Δ đi qua điểm A (3; -1; -4) cắt trục Oy và song song với mặt phẳng (P): 2x + y = 0.
A. x−3−3=y−16=z+44
B. x−3−3=y+16=z+4−4
C. x−3−3=y+16=z+44
D. x+33=y−16=z+44
ĐÁP ÁN
Xem thêm các dạng bài tập Toán lớp 12 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Xem thêm các chương trình khác:
- Giải sgk Hóa học 12 (sách mới) | Giải bài tập Hóa 12
- Lý thuyết Hóa học 12
- Giải sbt Hóa học 12
- Các dạng bài tập Hoá học lớp 12
- Giáo án Hóa học lớp 12 mới nhất
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn 12
- Soạn văn 12 (hay nhất) | Để học tốt Ngữ văn 12 (sách mới)
- Soạn văn 12 (ngắn nhất)
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn lớp 12
- Văn mẫu lớp 12
- Giải sgk Sinh học 12 (sách mới) | Giải bài tập Sinh học 12
- Lý thuyết Sinh học 12 | Kiến thức trọng tâm Sinh 12
- Giải sgk Địa Lí 12 (sách mới) | Giải bài tập Địa lí 12
- Lý thuyết Địa Lí 12
- Giải Tập bản đồ Địa Lí 12
- Giải sgk Vật Lí 12 (sách mới) | Giải bài tập Vật lí 12
- Giải sbt Vật Lí 12
- Lý thuyết Vật Lí 12
- Các dạng bài tập Vật lí lớp 12
- Giáo án Vật lí lớp 12 mới nhất
- Giải sgk Lịch sử 12 (sách mới) | Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải Tập bản đồ Lịch sử 12
- Lý thuyết Lịch sử 12
- Giải sgk Giáo dục công dân 12
- Lý thuyết Giáo dục công dân 12
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng - an ninh 12 (sách mới) | Giải bài tập GDQP 12
- Lý thuyết Giáo dục quốc phòng 12 | Kiến thức trọng tâm GDQP 12
- Lý thuyết Tin học 12
- Lý thuyết Công nghệ 12