Bài 30 trang 103 SGK Hình học 12 Nâng cao

Đề bài

Viết phương trình đường thẳng song song với đường thẳng \({d_1}\) và cắt cả hai đường thẳng \({d_2}\) và \({d_3}\), biết phương trình của \({d_1},{d_2}\) và \({d_3}\) là:

\({d_1}:\left\{ \matrix{
x = 1 \hfill \cr 
y = {- 2 + 4t} \hfill \cr 
z ={ 1 - t} \hfill \cr} \right.\)
\( {d_2}:{{x - 1} \over 1} = {{y + 2} \over 4} = {{z - 2} \over 3}\)
\( {d_3}:\left\{ \matrix{
x ={ - 4 + 5t'} \hfill \cr 
y = {- 7 + 9t'} \hfill \cr 
z = {t'} \hfill \cr} \right.\)

Lời giải chi tiết

Đường thẳng \({d_1}\) có vectơ chỉ phương \({\overrightarrow u _1} = \left( {0;4; - 1} \right)\), \({d_2}\) có phương trình tham số là

\(\left\{ \matrix{
x = 1 + t \hfill \cr 
y = - 2 + 4t \hfill \cr 
z = 2 + 3t \hfill \cr} \right.\)

Lấy điểm \({M_2}\left( {1 + t; - 2 + 4t;2 + 3t} \right)\) trên \({d_2}\) và \({M_3}\left( { - 4 + 5t'; - 7 + 9t';t'} \right)\) trên \({d_3}\). Ta tìm t và t’ để \(\overrightarrow {{M_2}{M_3}} \) cùng phương với \(\overrightarrow {{u_1}} \).
Ta có \(\overrightarrow {{M_2}{M_3}}  = \left( { - 5 + 5t' - t; - 5 + 9t' - 4t; - 2 + t' - 3t} \right)\), \(\overrightarrow {{M_2}{M_3}} \) cùng phương với \(\overrightarrow {{u_1}} \) khi và chỉ khi

\(\left\{ \matrix{
- 5 + 5t' - t = 0 \hfill \cr 
{{ - 5 + 9t' - 4t} \over 4} = {{ - 2 + t' - 3t} \over { - 1}} \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
t = 0 \hfill \cr 
t' = 1 \hfill \cr} \right.\)

Khi đó \({M_2}\left( {1; - 2;2} \right)\) và \(\overrightarrow {{M_2}{M_3}}  = \left( {0;4; - 1} \right)\).
Vậy \(\Delta \) qua \({M_2},{M_3}\) có phương trình:

\(\left\{ \matrix{
x = 1 \hfill \cr 
y = - 2 + 4t \hfill \cr 
z = 2 - t \hfill \cr} \right.\).

Rõ ràng \({M_2} \notin {d_1}\).

Vậy \(\Delta \) chính là đường thẳng cần tìm.

Cách khác:

Gọi Δ là đường cần tìm, thì Δ=(P)∩(Q);

Trong đó (P) là mặt phẳng chứa d₂ và (P) // d₁

(Q) là mặt phẳng chứa d₃ và (Q) // d₁

d₁,d₂,d₃ lần lượt có các vectơ chỉ phương là: \(\overrightarrow {{u_1}}  = \left( {0;4; - 1} \right),\overrightarrow {{u_2}}  = \left( {1;4;3} \right),\) \(\overrightarrow {{u_3}}  = \left( {5;9;1} \right)\)

Ta viết được phương trình mp(P) là: 16x-y-4z-10=0

Phương trình mp(Q) là: 13x-5y-20z+17=0

Vậy phương trình của Δ là: \(\left\{ \begin{array}{l}16x - y - 4z - 10 = 0\\13x - 5y - 20z + 17 = 0\end{array} \right.\)

hay Δ có phương trình tham số là: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 1\\y =  - 2 + 4t\\z = 2 - t\end{array} \right.\)