Phương trình mặt phẳng - Bài tập phần 7

Bài tập: Mặt phẳng (P) qua điểm \( M(1,3,2) \) cắt các tia \(Ox, Oy, Oz\) lần lượt tại A, B, C, sao cho \(\Delta ABC\) đều.  Phương trình mặt phẳng (P) là: 
A. \( x + 3y + 2z - 14 = 0 \quad \)  B. \( x + y + z - 6 = 0 \)  
C. \( 2x + 3y + z - 13 = 0 \quad \)  D. \( x + y - z - 2 = 0 \)  

Đáp án:

Giả sử \( A(a,0,0), B(0,b,0), C(0,0,c) \), \( a,b,c > 0 \):  

- \( AB = BC = CA \Rightarrow a = b = c \).  

- Phương trình mặt phẳng (P):  \( \frac{x}{a} + \frac{y}{a} + \frac{z}{a} = 1 \)

- Mặt phẳng (P) qua \( M(1,3,2) \):  \( \frac{1}{a} + \frac{3}{a} + \frac{2}{a} = 1 \Leftrightarrow a = 6 \)

- Phương trình mặt phẳng (P):  \( x + y + z - 6 = 0 \Rightarrow \boxed{B} \)

Bài tập: Mặt phẳng (P) qua \( M(1,3,2) \) cắt các trục tọa độ \(Ox, Oy, Oz\) lần lượt tại A, B, C, sao cho \(\Delta ABC\) đều. Phương trình là?  
- Khi đó\( a = \pm b, b = \pm c, c = \pm a \).  
+ Có 4 trường hợp:  
\( x + y + z - 6 = 0 \),  
\( x + y - z - 2 = 0 \),  
\( x - y - z + 4 = 0 \),  
\( x - y + z = 0 \).  

(Trường hợp \(A \equiv B \equiv C \equiv 0\) bị loại).  

Bài tập: Có bao nhiêu mặt phẳng qua \( M(1,3,2) \) cắt các trục tọa độ tại A, B, C, sao cho \(\Delta ABC\) đều?  
A. 1 \(\quad\) B. 2  \(\quad\) C. 3  \(\quad\) D. 4.  

Đáp án: \(\boxed{C}\).

page33


Bài tập: Mặt phẳng (P) qua \( M(1,3,2) \) cắt các tia \(Ox, Oy, Oz\) lần lượt tại A, B, C, sao cho thể tích của khối tứ diện \( OABC \) nhỏ nhất. Phương trình của mặt phẳng (P) là:  
A. \( 6x + 2y + 3z - 1 = 0 \quad  \)  B. \( 6x + 2y + 3z - 9 = 0 \),  
C. \( 6x + 2y + 3z - 18 = 0 \quad \)  D. \( 6x + 3y + 2z - 18 = 0 \).  
Nhiều nhiễu quá kém!: Chỉ có phương trình ở \( \boxed{C} \) chứa điểm \( M \).

Đáp án:

Giả sử \( A(a,0,0), B(0,b,0), C(0,0,c), a,b,c > 0 \).  

- Phương trình mặt phẳng (P):  \( \frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1 \quad \text{qua } M(1,3,2) \)

\( \Leftrightarrow \frac{1}{a} + \frac{3}{b} + \frac{2}{c} = 1. \)

- Thể tích \( V_{\Delta ABC} = \frac{1}{6} \cdot a \cdot b \cdot c \).  

(*) \( 1 = \frac{1}{a} + \frac{3}{b} + \frac{2}{c} \geq 3 \sqrt[3]{\frac{6}{abc}} \quad \Rightarrow 1 \geq \frac{27.6}{abc}\)

\(\Rightarrow abc \geq 6.27 \quad \Rightarrow V_{\Delta ABC} \geq 27. \)

Dấu "=" xảy ra: \(\iff \frac{1}{a} = \frac{3}{b} = \frac{2}{c} = \frac{1}{3} \quad \Rightarrow \begin{cases} a = 3\\ b = 9\\ c = 6 \end{cases}. \)

\(\Rightarrow\) Max \( V_{\Delta ABC} = 27. \)

Phương trình mặt phẳng (P):  \( \frac{x}{3} + \frac{y}{9} + \frac{z}{6} = 1 \quad \Rightarrow 6x + 2y + 3z - 18 = 0 \Rightarrow \boxed{C} \)

Đổi nhiễu: 
A. \( x + 3y + 2z - 14 = 0 \quad \)  B. \( 2x + 3y + z - 13 = 0 \),  
C. \( x + y + z - 6 = 0 \quad \)  D. \( 6x + 2y + 3z - 18 = 0 \).

​​​​​​​Đáp án:

- Mặt phẳng (P) qua \( M(1,3,2) \) cắt Ox, Oy, Oz tại \( A(a,0,0), B(0,b,0), C(0,0,c) \).  

\( \Rightarrow V_{\Delta ABC} = \frac{1}{6} \cdot a \cdot b \cdot c \)

- A → \( A(14,0,0), B(0,\frac{14}{3},0), C(0,0,\frac{14}{2}) \):  
\( V = \frac{1}{6} \cdot 14 \cdot \frac{14}{3} \cdot \frac{14}{2} = 76,22... \)

- B → \( V = \frac{1}{6} \cdot 13 \cdot \frac{13}{2} \cdot \frac{13}{3} = 61,02... \)

- C → \( V = \frac{1}{6} \cdot 6 \cdot 6 \cdot 6 = 36 \)

- D → \( V = \frac{1}{6} \cdot 18 \cdot \frac{18}{2} \cdot \frac{18}{3} = 27 \)

\( \Rightarrow \text{Đáp án: D.} \)

Đổi nhiễu: Phương trình mặt phẳng \( P \) có dạng \( 6x + by + cz + d = 0 \).  
- Khi đó: \( b + c + d = \)  
A. -13 \(\quad\) B. 15  \(\quad\) C. 11 \(\quad\) D. 2.  

Đáp án \(\boxed{A}\)

Tổng quát: Với \( M(\alpha, \beta, \gamma) \), \( \alpha, \beta, \gamma > 0 \), thì:  
\( a = 3\alpha, \, b = 3\beta, \, c = 3\gamma \)
Mặt phẳng (P):  \( \frac{x}{3\alpha} + \frac{y}{3\beta} + \frac{z}{3\gamma} = 1 \)

page34, page35 


Bài tập: Cho 3 điểm \( A(a,0,0), B(0,b,0), C(0,0,c) \) với \( a, b, c \) luôn thỏa mãn:  \( \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 1. \)  Khoảng cách lớn nhất từ điểm \( O \) (gốc tọa độ) đến mặt phẳng \((ABC)\) là:  
A. \( 3 \quad \)  B. \( \sqrt{14} \quad \)  C. \( 2\sqrt{3} \quad \)  D. \( \sqrt{15} \).  

Đáp án:

- Mặt phẳng \((ABC)\):  \( \frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1 \quad \text{luôn qua } I(1,2,3). \)

- Khoảng cách \( d(O, (ABC)) = OH \leq OI = \sqrt{1^2 + 2^2 + 3^2} = \sqrt{14}. \)

- Max \( d(O, (ABC)) = \sqrt{14} \), khi mặt phẳng \((ABC) \perp OI \Rightarrow \boxed{B}\). 

page36


Bài tập: ​​​​​​​Viết phương trình mặt phẳng (P) qua \( A(-1,4,2) \) sao cho khoảng cách từ gốc tọa độ \( O \) đến (P) lớn nhất:  
A. \( x - 4y - 2z + 21 = 0 \quad \),  B. \( x - 2y - 4z + 17 = 0 \),  
C. \( x - 4y - 2z - 21 = 0 \quad \),  D. \( 2x + y - 4z + 6 = 0 \).  

Đáp án:

Hạ \( OH \perp \text{mp(P)} \), khi đó \( \Delta OHA \) vuông tại \( H \).  
\( d(O, \text{mp(P)}) = OH \leq OA = \sqrt{1 + 16 + 4} = \sqrt{21} \).  

\( d(O, \text{mp(P)}) \) lớn nhất \(\Leftrightarrow OH = OA \Leftrightarrow H \equiv A \).  

\(\Leftrightarrow\) Mặt phẳng (P) \( \perp \overrightarrow{OA} = (-1,4,2) \), đi qua \( A(-1,4,2) \).  

Phương trình mặt phẳng (P):  \( x - 4y - 2z + 21 = 0 \Rightarrow \boxed{A}\). 

Cách 2: Thử!  

Cho \( A(-1,4,2) \). Biết mặt phẳng (P) qua \( A \) sao cho \( d(O, \text{mp(P)}) \) lớn nhất có phương trình:  \( x + by + cz + d = 0. \)  Khi đó \( b + c + d \) bằng:  

A. 13 \(\quad\) B. 15  \(\quad\) C. 10  \(\quad\)  D. -5.  

Đáp án: \( \boxed{B} \)

page37