Giải bài tập Bài 3: Phương trình đường thẳng (C7 – Toán 10 Cánh diều)
——-
Giải bài tập Bài 1 trang 79 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Lập phương trình tổng quát của đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm A(-1; 2) và
a) Có vectơ pháp tuyến là \(\overrightarrow n = \left( {3{\rm{ }};{\rm{ }}2} \right).\)
b) Có vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( { – 2{\rm{ }};{\rm{ 3}}} \right).\)
Phương pháp giải
Phương trình tổng quát của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \({M_o}\left( {{x_o};{y_o}} \right)\) và nhận \(\overrightarrow n = \left( {{\rm{a }};{\rm{ b}}} \right)\left( {\overrightarrow n \ne 0} \right)\)làm vecto pháp tuyến là: \(a\left( {x – {x_o}} \right) + b\left( {y – {y_o}} \right) = 0\)
Hướng dẫn giải
a) Phương trình tổng quát của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \(A\left( { – 1;{\rm{ }}2} \right)\) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {3{\rm{ }};{\rm{ }}2} \right).\)là: \(3\left( {x + 1} \right) + 2\left( {y – 2} \right) = 0 \Leftrightarrow 3x + 2y – 1 = 0\)
b) Do \(\Delta \) có vecto chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( { – 2{\rm{ }};{\rm{ 3}}} \right).\)nên vecto pháp tuyến của \(\Delta \) là \(\overrightarrow n = \left( {3{\rm{ }};{\rm{ }}2} \right).\)
Phương trình tổng quát của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \(A\left( { – 1;{\rm{ }}2} \right)\) và có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {3{\rm{ }};{\rm{ }}2} \right).\)là: \(3\left( {x + 1} \right) + 2\left( {y – 2} \right) = 0 \Leftrightarrow 3x + 2y – 1 = 0\)
Giải bài tập Bài 2 trang 79 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Lập phương trình đường thẳng trong các Hình 34,35,36,37:
Phương pháp giải
+) Phương trình đoạn chắn của đường thẳng d đi qua hai điểm \(A\left( {a;0} \right),B\left( {0;b} \right)\left( {ab \ne 0} \right)\) có phương trình \(\frac{x}{a} + \frac{y}{b} = 1\)
+) Phương trình đường thằng d đi qua hai điểm \(A\left( {{x_o};{y_o}} \right);B\left( {{x_1};{y_1}} \right)\) là: \(\frac{{x – {x_o}}}{{{x_1} – {x_o}}} = \frac{{y – {y_o}}}{{{y_1} – {y_o}}}\)
+) Phương trình tổng quát của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \({M_o}\left( {{x_o};{y_o}} \right)\) và nhận \(\overrightarrow n = \left( {{\rm{a }};{\rm{ b}}} \right)\left( {\overrightarrow n \ne 0} \right)\)làm vecto pháp tuyến là: \(a\left( {x – {x_o}} \right) + b\left( {y – {y_o}} \right) = 0\)
Hướng dẫn giải
a) Phương trình đoạn chắn của đường thẳng \({\Delta _1}\) đi qua 2 điểm \(\left( {0;4} \right)\) và \(\left( {3;0} \right)\) là: \(\frac{x}{3} + \frac{y}{4} = 1\)
b) Phương trình đường thẳng \({\Delta _2}\) đi qua 2 điểm \(\left( {2;4} \right)\) và \(\left( { – 2; – 2} \right)\) là:
\(\frac{{x – 2}}{{ – 2 – 2}} = \frac{{y – 4}}{{ – 2 – 4}} \Leftrightarrow \frac{{x – 2}}{{ – 4}} = \frac{{y – 4}}{{ – 6}} \Leftrightarrow 3x – 2y + 2 = 0\)
c) Do đường thẳng \({\Delta _3}\) vuông góc với \({\rm{O}}x\) nên vecto pháp tuyến của \({\Delta _3}\) là: \(\overrightarrow {{n_3}} = \left( {1;0} \right)\)
Vậy phương trình đường thẳng \({\Delta _3}\)đi qua điểm \(\left( { – \frac{5}{2};0} \right)\) có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_3}} = \left( {1;0} \right)\)là: \(1\left( {x + \frac{5}{2}} \right) + 0\left( {y – 0} \right) = 0 \Leftrightarrow x = – \frac{5}{2}\)
d) Do đường thẳng \({\Delta _4}\) vuông góc với \({\rm{O}}x\) nên vecto pháp tuyến của \({\Delta _4}\) là: \(\overrightarrow {{n_4}} = \left( {0;1} \right)\)
Vậy phương trình đường thẳng \({\Delta _4}\) đi qua điểm \(\left( {0;3} \right)\) có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_4}} = \left( {0;1} \right)\)là: \(0\left( {x – 0} \right) + 1\left( {y – 3} \right) = 0 \Leftrightarrow y = 3\)
Giải bài tập Bài 3 trang 80 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Cho đường thẳng d có phương trình tham số là: \(\left\{ \begin{array}{l}x = – 1 – 3t\\y = 2 + 2t\end{array} \right.\)
a) Lập phương trình tổng quát của đường thẳng d.
b) Tìm toạ độ giao điểm của đường thẳng d lần lượt với các trục Ox, Oy.
c) Đường thẳng d có đi qua điểm M(-7; 5) hay không?
Phương pháp giải
a) Khử \(t\) để được mối liên hệ giữa \(x\) và \(y\)( cũng chính là PTTQ của đường thẳng d )
b) Giải hệ phương trình gồm 2 phương trình đường thẳng tương giao
c) Thử tọa độ điểm M vào PTTQ của d để đưa ra kết luận.
Hướng dẫn giải
a) Xét phương trình tham số của d: \(\left\{ \begin{array}{l}x = – 1 – 3t\left( 1 \right)\\y = 2 + 2t\left( 2 \right)\end{array} \right.\).
Lấy \(\left( 1 \right) + \frac{3}{2}.\left( 2 \right) \Rightarrow x + \frac{3}{2}y = 2 \Rightarrow 2x + 3y – 4 = 0\)
Vậy phương trình tổng quát của đường thẳng d là: \(2x + 3y – 4 = 0\)
b) Xét hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}2x + 3y – 4 = 0\\x = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}y = \frac{4}{3}\\x = 0\end{array} \right.\) . Vậy giao điểm của d với trục Oy là: \(A\left( {0;\frac{4}{3}} \right)\)
Xét hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}2x + 3y – 4 = 0\\y = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}y = 0\\x = 2\end{array} \right.\) . Vậy giao điểm của d với trục Ox là: \(B\left( {2;0} \right)\)
c) Thay tọa độ điểm \(M\left( { – 7;{\rm{ }}5} \right)\)vào phương trình đường thẳng d ta có: \(2.\left( { – 7} \right) + 3.5 – 4 \ne 0\)
Vậy \(M\left( { – 7;{\rm{ }}5} \right)\)không thuộc đường thẳng d.
Giải bài tập Bài 4 trang 80 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Cho đường thẳng d có phương trình tổng quát là: x – 2y – 5 = 0.
a) Lập phương trình tham số của đường thẳng d.
b) Tìm toạ độ điểm M thuộc d sao cho OM = 5 với O là gốc toạ độ.
c) Tìm toạ độ điểm N thuộc d sao cho khoảng cách từ N đến trục hoành Ox là 3.
Phương pháp giải
a) Phương trình tham số của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \({M_o}\left( {{x_o};{y_o}} \right)\) và nhận \(\overrightarrow u = \left( {{\rm{a }};{\rm{ b}}} \right)\left( {\overrightarrow u \ne 0} \right)\)làm vecto chỉ phương là: \(\left\{ \begin{array}{l}x = {x_o} + at\\y = {y_o} + bt\end{array} \right.\) ( \(t\) là tham số )
b) Tham số hóa điểm M
Nếu \(A\left( {{x_1};{y_1}} \right),B\left( {{x_2};{y_2}} \right)\) thì \(AB = \left| {\overrightarrow {AB} } \right| = \sqrt {{{\left( {{x_2} – {x_1}} \right)}^2} + {{\left( {{y_2} – {y_1}} \right)}^2}} \)
c) Tham số hóa điểm N rồi sử dụng giả thiết khoảng cách
Hướng dẫn giải
a) Từ phương trình tổng quát của đường thẳng, ta lấy được một vecto pháp tuyến là: \(\overrightarrow n = \left( {1; – 2} \right)\) nên ta chọn vecto chỉ phương của đường thẳng d là: \(\overrightarrow u = \left( {2;1} \right)\).
Chọn điểm \(A\left( {1; – 2} \right) \in d\).Vậy phương trình tham số của đường thẳng d là: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 1 + 2t\\y = – 2 + t\end{array} \right.\) (t là tham số)
b) Do điểm M thuộc d nên ta có: \(M\left( {1 + 2m; – 2 + m} \right);m \in \mathbb{R}\).
Ta có: \(OM = 5 \Leftrightarrow \sqrt {{{\left( {1 + 2m} \right)}^2} + {{\left( { – 2 + m} \right)}^2}} = 5 \Leftrightarrow {m^2} = 4 \Leftrightarrow m = \pm 2\)
Với \(m = 2 \Rightarrow M\left( {5;0} \right)\)
Với \(m = – 2 \Rightarrow M\left( { – 3; – 4} \right)\)
Vậy ta có 2 điểm M thỏa mãn điều kiện đề bài.
c) Do điểm N thuộc d nên ta có: \(N\left( {1 + 2n; – 2 + n} \right)\)
Khoảng cách từ N đến trục hoành bằng giá trị tuyệt đối của tung độ điểm N. Do đó, khoảng cách tư N đến trục hoành bằng 3 khi và chỉ khi: \(\left| { – 2 + n} \right| = 3 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}n = 5\\n = – 1\end{array} \right.\)
Với \(n = 5 \Rightarrow N\left( {11;3} \right)\)
Với \(n = – 1 \Rightarrow N\left( { – 1; – 3} \right)\)
Vậy có 2 điểm N thỏa mãn bài toán
Giải bài tập Bài 5 trang 80 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Cho tam giác ABC, biết A(1; 3), B(-1;- 1), C(5 – 3). Lập phương trình tổng quát của:
a) Ba đường thẳng AB, BC, AC;
b) Đường trung trực cạnh AB;
c) Đường cao AH và đường trung tuyến AM của tam giác ABC.
Phương pháp giải
a) Phương trình đường thằng d đi qua hai điểm \(A\left( {{x_o};{y_o}} \right);B\left( {{x_1};{y_1}} \right)\) là: \(\frac{{x – {x_o}}}{{{x_1} – {x_o}}} = \frac{{y – {y_o}}}{{{y_1} – {y_o}}}\)
b) và c) Phương trình tổng quát của đường thẳng\(\Delta \) đi qua điểm \({M_o}\left( {{x_o};{y_o}} \right)\) và nhận \(\overrightarrow n = \left( {{\rm{a }};{\rm{ b}}} \right)\left( {\overrightarrow n \ne 0} \right)\)làm vecto pháp tuyến là: \(a\left( {x – {x_o}} \right) + b\left( {y – {y_o}} \right) = 0\)
Hướng dẫn giải
a) Phương trình đường thẳng AB đi qua 2 điểm A và B là: \(\frac{{x – 1}}{{ – 1 – 1}} = \frac{{y – 3}}{{ – 1 – 3}} \Leftrightarrow \frac{{x – 1}}{{ – 2}} = \frac{{y – 3}}{{ – 4}} \Leftrightarrow 2x – y + 1 = 0\)
Phương trình đường thẳng AC đi qua 2 điểm A và C là: \(\frac{{x – 1}}{{5 – 1}} = \frac{{y – 3}}{{ – 3 – 3}} \Leftrightarrow \frac{{x – 1}}{4} = \frac{{y – 3}}{{ – 6}} \Leftrightarrow 3x + 2y – 9 = 0\)
Phương trình đường thẳng BC đi qua 2 điểm B và C là:
\(\frac{{x + 1}}{{5 + 1}} = \frac{{y + 1}}{{ – 3 + 1}} \Leftrightarrow \frac{{x + 1}}{6} = \frac{{y + 1}}{{ – 2}} \Leftrightarrow x + 3y + 4 = 0\)
b) Gọi d là đường trung trực của cạnh AB.
Lấy N là trung điểm của AB, suy ra \(N\left( {0;1} \right)\).
Do \(d \bot AB\) nên ta có vecto pháp tuyến của d là: \(\overrightarrow {{n_d}} = \left( {1;2} \right)\)
Vậy phương trình đường thẳng d đi qua N có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_d}} = \left( {1;2} \right)\) là:
\(1\left( {x – 0} \right) + 2\left( {y – 1} \right) = 0 \Leftrightarrow x + 2y – 2 = 0\)
c) Do AH vuông góc với BC nên vecto pháp tuyến của AH là \(\overrightarrow {{n_{AH}}} = \left( {3; – 1} \right)\)
Vậy phương trình đường cao AH đi qua điểm A có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_{AH}}} = \left( {3; – 1} \right)\)là: \(3\left( {x – 1} \right) – 1\left( {y – 3} \right) = 0 \Leftrightarrow 3x – y = 0\)
Do M là trung điểm BC nên \(M\left( {2; – 2} \right)\). Vậy ta có: \(\overrightarrow {AM} = \left( {1; – 5} \right) \Rightarrow \overrightarrow {{n_{AM}}} = \left( {5;1} \right)\)
Phương trình đường trung tuyến AM đi qua điểm A có vecto pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_{AM}}} = \left( {5;1} \right)\) là:
\(5\left( {x – 1} \right) + 1\left( {y – 3} \right) = 0 \Leftrightarrow 5x + y – 8 = 0\)
Giải bài tập Bài 6 trang 80 SGK Toán 10 Cánh diều tập 2
Để tham gia một phòng tập thể dục, người tập phải trả một khoản phí tham gia ban đầu và phí sử dụng phòng tập. Đường thẳng \(\Delta \) ở Hình 38 biểu thị tổng chi phí (đơn vị: triệu đồng) để tham gia một phòng tập thể dục theo thời gian tập của một người (đơn vị: tháng).
a) Viết phương trình của đường thẳng \(\Delta \).
b) Giao điểm của đường thẳng \(\Delta \) với trục tung trong tình huống này có ý nghĩa gì?
c) Tính tổng chi phí mà người đó phải trả khi tham gia phòng tập thể dục với thời gian 12 tháng.
Phương pháp giải
a) Phương trình đường thằng d đi qua hai điểm \(A\left( {{x_o};{y_o}} \right);B\left( {{x_1};{y_1}} \right)\) là: \(\frac{{x – {x_o}}}{{{x_1} – {x_o}}} = \frac{{y – {y_o}}}{{{y_1} – {y_o}}}\)
c) Thay giá trị tương ứng vào vào phương trình đường thẳng
Hướng dẫn giải
a) Đường thẳng \(\Delta \) đi qua hai điểm lần lượt có tọa độ \(\left( {0;1,5} \right),\left( {7;5} \right)\) nên \(\Delta \) có phương trình là:
\(\frac{{x – 0}}{{7 – 0}} = \frac{{y – 1,5}}{{5 – 1,5}} \Leftrightarrow \frac{x}{7} = \frac{{y – 1,5}}{{3,5}} \Leftrightarrow x – 2y + 3 = 0\)
b) Giao điểm của đường thẳng \(\Delta \) với trục \(Oy\) ứng với \(x = 0\). Thời điểm \(x = 0\)cho biết khoản phí tham gia ban đầu mà người tập phải trả. Khi \(x = 0\) thì \(y = 1,5\) , vì vậy khoản phí tham gia ban đầu mà người tập phải trả là 1 500 000 đồng.
c) 12 tháng đầu tiên ứng với \(x = 12\)
Từ phương trình đường thẳng \(\Delta \) ta có: \(x – 2y + 3 = 0 \Leftrightarrow y = \frac{1}{2}x + \frac{3}{2}\)
Thay \(x = 12\) vào phương trình đường thẳng ta có: \(y = \frac{1}{2}.12 + \frac{3}{2} = 7.5\)
Vậy tổng chi phí mà người đó phải trả khi tham gia phòng tập thể dục trong 12 tháng là 7tr5 nghìn đồng.
Để lại một bình luận