Giải bài 8 trang 91 SGK hình học lớp 12 Phương trình đường thẳng trong không gian:
Cho điểm \(M(1 ; 4 ; 2)\) và mặt phẳng \((α): x + y + z -1 = 0\).
a) Tìm tọa độ điểm \(H\) là hình chiếu vuông góc của điểm \(M\) trên mặt phẳng \((α)\) ;
b) Tìm tọa độ điểm \(M'\) đối xứng với \(M\) qua mặt phẳng \((α)\).
c) Tính khoảng cách từ điểm \(M\) đến mặt phẳng \((α)\).
Vectơ \(\overrightarrow{n}(1 ; 1 ; 1)\) là vectơ pháp tuyến của \((α)\) nên \(\overrightarrow{n}\) là vectơ chỉ phương của \(d\).
Phương trình tham số của đường thẳng \(d\) có dạng: \(\left\{\begin{matrix} x=1+t & \\ y=4+t & \\ z=2+t & \end{matrix}\right.\).
Gọi \(H = d \cap \left( P \right)\), \(H \in d \Rightarrow H\left( {1 + t;4 + t;2 + t} \right)\), vì \(H \in \alpha\) nên ta có:
\(1 + t + 4 + t + 2 + t - 1 = 0 \Leftrightarrow 3t + 6 = 0\)
\(\Leftrightarrow t = - 2 \Rightarrow H\left( { - 1;2;0} \right)\)
b) Gọi \(M'(x ; y ; z)\) là điểm đối xứng của \(M\) qua mặt phẳng \((α)\), thì hình chiếu vuông góc \(H\) của \(M\) xuống \((α)\) chính là trung điểm của \(MM'\).
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}{x_{M'}} = 2{x_H} - {x_M} = 2.\left( { - 1} \right) - 1 = - 3\\{y_{M'}} = 2{y_H} - {y_M} = 2.2 - 4 = 0\\{z_{M'}} = 2{z_H} - {z_M} = 2.0 - 2 = - 2\end{array} \right. \Rightarrow M'\left( { - 3;0; - 2} \right)\)
c) Tính khoảng cách từ điểm \(M\) đến mặt phẳng \((α)\)
Cách 1: \(d(M,(\alpha ))=\frac{|1+4+2-1|}{\sqrt{1+1+1}}=\frac{6}{\sqrt{3}}=2\sqrt{3}\).
Cách 2: Khoảng cách từ M đến (α) chính là khoảng cách MH:
\(d(M,(α) )= MH\) = \(\sqrt{2^{2}+2^{2}+2^{2}}=2\sqrt{3}\).
Cho điểm \(M(1 ; 4 ; 2)\) và mặt phẳng \((α): x + y + z -1 = 0\).
a) Tìm tọa độ điểm \(H\) là hình chiếu vuông góc của điểm \(M\) trên mặt phẳng \((α)\) ;
b) Tìm tọa độ điểm \(M'\) đối xứng với \(M\) qua mặt phẳng \((α)\).
c) Tính khoảng cách từ điểm \(M\) đến mặt phẳng \((α)\).
Lời giải bài tập
a) Xét đường thẳng \(d\) qua \(M\) và \(d ⊥ (α)\).Vectơ \(\overrightarrow{n}(1 ; 1 ; 1)\) là vectơ pháp tuyến của \((α)\) nên \(\overrightarrow{n}\) là vectơ chỉ phương của \(d\).
Phương trình tham số của đường thẳng \(d\) có dạng: \(\left\{\begin{matrix} x=1+t & \\ y=4+t & \\ z=2+t & \end{matrix}\right.\).
Gọi \(H = d \cap \left( P \right)\), \(H \in d \Rightarrow H\left( {1 + t;4 + t;2 + t} \right)\), vì \(H \in \alpha\) nên ta có:
\(1 + t + 4 + t + 2 + t - 1 = 0 \Leftrightarrow 3t + 6 = 0\)
\(\Leftrightarrow t = - 2 \Rightarrow H\left( { - 1;2;0} \right)\)
b) Gọi \(M'(x ; y ; z)\) là điểm đối xứng của \(M\) qua mặt phẳng \((α)\), thì hình chiếu vuông góc \(H\) của \(M\) xuống \((α)\) chính là trung điểm của \(MM'\).
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}{x_{M'}} = 2{x_H} - {x_M} = 2.\left( { - 1} \right) - 1 = - 3\\{y_{M'}} = 2{y_H} - {y_M} = 2.2 - 4 = 0\\{z_{M'}} = 2{z_H} - {z_M} = 2.0 - 2 = - 2\end{array} \right. \Rightarrow M'\left( { - 3;0; - 2} \right)\)
c) Tính khoảng cách từ điểm \(M\) đến mặt phẳng \((α)\)
Cách 1: \(d(M,(\alpha ))=\frac{|1+4+2-1|}{\sqrt{1+1+1}}=\frac{6}{\sqrt{3}}=2\sqrt{3}\).
Cách 2: Khoảng cách từ M đến (α) chính là khoảng cách MH:
\(d(M,(α) )= MH\) = \(\sqrt{2^{2}+2^{2}+2^{2}}=2\sqrt{3}\).