THCS
THCS
Chào mừng bạn đến với bài học lý thuyết Phương trình đường thẳng Toán 12 Cánh Diều trên montoan.com.vn. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một cách hệ thống và đầy đủ kiến thức về phương trình đường thẳng, một trong những chủ đề quan trọng nhất trong chương trình Toán 12.
Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các khái niệm cơ bản, các dạng phương trình đường thẳng, và cách ứng dụng chúng vào giải quyết các bài toán thực tế.
1. Phương trình đường thẳng a) Vecto chỉ phương của đường thẳng
1. Phương trình đường thẳng
a) Vecto chỉ phương của đường thẳng
| Vecto \(\overrightarrow u \ne \overrightarrow 0 \) được gọi là vecto chỉ phương của đường thẳng \(\Delta \) nếu giá của \(\overrightarrow u \) song song hoặc trùng với \(\Delta \). |
b) Phương trình tham số của đường thẳng
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm \(A({x_0};{y_0};{z_0})\) và có vecto chỉ phương \(\overrightarrow u = (a;b;c)\). Hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}x = {x_0} + at\\y = {y_0} + bt\\z = {z_0} + ct\end{array} \right.\) được gọi là phương trình tham số của đường thẳng \(\Delta \) (t là tham số, \(t \in R\)). |
c) Phương trình chính tắc của đường thẳng
Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm \(A({x_0};{y_0};{z_0})\) và có vecto chỉ phương \(\overrightarrow u = (a;b;c)\) với a, b, c là các số khác 0. Hệ phương trình \(\frac{{x - {x_0}}}{a} = \frac{{y - {y_0}}}{b} = \frac{{z - {z_0}}}{c}\) được gọi là phương trình chính tắc của đường thẳng \(\Delta \). |
d) Lập phương trình đường thẳng đi qua hai điểm
Trong không gian Oxyz, cho hai điểm phân biệt \({A_1}({x_1};{y_1};{z_1})\) và \({A_2}({x_2};{y_2};{z_2})\). Đường thẳng \({A_1}{A_2}\) có vecto chỉ phương \(\overrightarrow {{A_1}{A_2}} = ({x_2} - {x_1};{y_2} - {y_1};{z_2} - {z_1})\). - Đường thẳng \({A_1}{A_2}\) có phương trình tham số là \(\left\{ \begin{array}{l}x = {x_1} + ({x_2} - {x_1})t\\y = {y_1} + ({y_2} - {y_1})t\\z = {z_1} + ({z_2} - {z_1})t\end{array} \right.\) \((t \in R)\). - Trong trường hợp \({x_1} \ne {x_2},{y_1} \ne {y_2},{z_1} \ne {z_2}\) thì đường thẳng \({A_1}{A_2}\) có phương trình chính tắc là: \(\frac{{x - {x_1}}}{{{x_2} - {x_1}}} = \frac{{y - {y_1}}}{{{y_2} - {y_1}}} = \frac{{z - {z_1}}}{{{z_2} - {z_1}}}\). |
2. Vị trí tương đối giữa hai đường thẳng
Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng \({\Delta _1},{\Delta _2}\) lần lượt đi qua các điểm \({A_1}({x_1};{y_1};{z_1})\), \({A_2}({x_2};{y_2};{z_2})\) và tương ứng có vecto chỉ phương \(\overrightarrow {{u_1}} ({x_1};{y_1};{z_1})\), \(\overrightarrow {{u_2}} ({x_2};{y_2};{z_2})\). Khi đó: + \({\Delta _1}//{\Delta _2} \Leftrightarrow \overrightarrow {{u_1}} \) cùng phương với \(\overrightarrow {{u_2}} \) và \({A_1} \notin {\Delta _2}\). + \({\Delta _1} \equiv {\Delta _2} \Leftrightarrow \overrightarrow {{u_1}} \) cùng phương với \(\overrightarrow {{u_2}} \) và \({A_1} \in {\Delta _2}\). + \({\Delta _1},{\Delta _2}\) cắt nhau \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] \ne \overrightarrow 0 \\\overrightarrow {{A_1}{A_2}} \bot \left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right]\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] \ne \overrightarrow 0 \\\overrightarrow {{A_1}{A_2}} \cdot \left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] = 0\end{array} \right.\). + \({\Delta _1},{\Delta _2}\) chéo nhau \( \Leftrightarrow \overrightarrow {{A_1}{A_2}} \cdot \left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] \ne 0\). |
3. Góc
a) Góc giữa hai đường thẳng
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng \({\Delta _1},{\Delta _2}\) có vecto chỉ phương lần lượt là \(\overrightarrow {{u_1}} ({a_1};{b_1};{c_1})\), \(\overrightarrow {{u_2}} ({a_2};{b_2};{c_2})\). Khi đó, ta có: \(\cos ({\Delta _1},{\Delta _2}) = \frac{{\left| {{a_1}{a_2} + {b_1}{b_2} + {c_1}{c_2}} \right|}}{{\sqrt {a_1^2 + b_1^2 + c_1^2} .\sqrt {a_2^2 + b_2^2 + c_2^2} }}\) |
b) Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng \(\Delta \) có vecto chỉ phương lần lượt là \(\overrightarrow u ({a_1};{b_1};{c_1})\) và mặt phẳng (P) có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow n ({a_2};{b_2};{c_2})\). Gọi \((\Delta ,(P))\) là góc giữa đường thẳng \(\Delta \) và mặt phẳng (P). Khi đó, ta có: \(\sin (\Delta ,(P)) = \left| {\cos (\overrightarrow u ,\overrightarrow n )} \right| = \frac{{\left| {\overrightarrow u .\overrightarrow n } \right|}}{{\left| {\overrightarrow u } \right|.\left| {\overrightarrow n } \right|}} = \frac{{\left| {{a_1}{a_2} + {b_1}{b_2} + {c_1}{c_2}} \right|}}{{\sqrt {a_1^2 + b_1^2 + c_1^2} .\sqrt {a_2^2 + b_2^2 + c_2^2} }}\) |
c) Góc giữa hai mặt phẳng
Góc giữa hai mặt phẳng \(({P_1}),({P_2})\) là góc giữa hai đường thẳng lần lượt vuông góc với hai mặt phẳng đó, kí hiệu là \(\left( {({P_1}),({P_2})} \right)\).
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng \(({P_1}),({P_2})\) có vecto pháp tuyến lần lượt là \(\overrightarrow {{n_1}} ({A_1};{B_1};{C_1})\), \(\overrightarrow {{n_2}} ({A_2};{B_2};{C_2})\). Khi đó, ta có: \(\cos \left( {({P_1}),({P_2})} \right) = \frac{{\left| {{A_1}{A_2} + {B_1}{B_2} + {C_1}{C_2}} \right|}}{{\sqrt {A_1^2 + B_1^2 + C_1^2} .\sqrt {A_2^2 + B_2^2 + C_2^2} }}\) |
Phương trình đường thẳng là một khái niệm nền tảng trong hình học giải tích, đóng vai trò quan trọng trong việc mô tả và phân tích các đường thẳng trên mặt phẳng tọa độ. Trong chương trình Toán 12 Cánh Diều, việc nắm vững lý thuyết phương trình đường thẳng là điều kiện cần thiết để giải quyết các bài toán liên quan đến đường thẳng, khoảng cách, và các bài toán ứng dụng khác.
Có ba dạng phương trình đường thẳng phổ biến:
Trong đó:
Có thể chuyển đổi giữa các dạng phương trình khác nhau:
Cho hai đường thẳng:
Δ1: a1x + b1y + c1 = 0
Δ2: a2x + b2y + c2 = 0
Khoảng cách d từ điểm M(x0, y0) đến đường thẳng Δ: ax + by + c = 0 được tính theo công thức:
d = |ax0 + by0 + c| / √(a2 + b2)
Lý thuyết phương trình đường thẳng được ứng dụng rộng rãi trong việc giải quyết các bài toán thực tế, như:
Ví dụ 1: Tìm phương trình đường thẳng đi qua điểm A(1, 2) và có vectơ chỉ phương m = (3, -1).
Giải: Phương trình tham số của đường thẳng là:
{ x = 1 + 3t y = 2 - t
Ví dụ 2: Tính khoảng cách từ điểm B(0, 1) đến đường thẳng Δ: 2x - y + 3 = 0.
Giải: d = |2*0 - 1 + 3| / √(22 + (-1)2) = 2 / √5 = (2√5) / 5
Để nắm vững lý thuyết phương trình đường thẳng, bạn nên luyện tập thêm nhiều bài tập khác nhau. Hãy tìm các bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, hoặc trên các trang web học toán online như montoan.com.vn. Chúc bạn học tốt!
