Bài viết phương trình đường thẳng trong không gian bao gồm: các dạng phương trình đường thẳng trong không gian, cách viết phương trình đường thẳng trong không gian, ví dụ bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian…
Các dạng phương trình đường thẳng trong không gian
Bao gồm 2 dạng là phương trình chính tắc và phương trình tham số.
Đường thẳng d đi qua điểm và có vec tơ chỉ phương
có:
Phương trình tham số
Với
Phương trình chính tắc
Với
Phương trình tổng quát đường thẳng trong không gian
Để viết được phương trình đường thẳng d ta quy d thành giao tuyến của mặt phẳng (P) và (Q). Với
(P):
(Q):
Thì phương trình tổng quát của d là:
Khi đó vector chỉ phương của d là
Phương trình đường thẳng Ox trong không gian
Đường thẳng Ox vuông góc với mặt phẳng Oyz nên nhận véc tơ (1,0,0) của trục Ox làm vector chỉ phương. Mặt khác Ox lại đi qua điểm O (0,0,0) nên phương trình đường thẳng Ox là:
Vị trí tương đối của hai đường thẳng
Đường thẳng đi qua
và có vectơ chỉ phương
và đường thẳng
đi qua
và có vectơ chỉ phương
. Khi đó:
+ và
cùng nằm trong một mặt phẳng
.
+ và
cắt nhau
.
+ .
+
+ và
chéo nhau
Vị trí tương đối của đường thẳng với mặt phẳng
Đường thẳng đi qua
và có vectơ chỉ phương
và mặt phẳng
có vectơ pháp tuyến
. Khi đó:
+ cắt
+
+
+
Góc giữa hai đường thẳng
Cho đường thẳng có vectơ chỉ phương
và đường thẳng
có vectơ chỉ phương
. Gọi
là góc giữa hai đường thẳng đó ta có:
Góc giữa đường thẳng với mặt phẳng
Cho đường thẳng có vectơ chỉ phương
và mặt phẳng
có vectơ pháp tuyến
. Gọi
là góc hợp bởi đường thẳng
và mặt phẳng
ta có:
Khoảng cách từ điểm
đến đường thẳng
có vectơ chỉ phương 
+ Cách
– Viết phương trình mặt phẳng qua
và vuông góc với
.
– Tìm tọa độ giao điểm của
và mặt phẳng
.
– d .
+ Cách Sử dụng công thức: d
Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Cho hai đường thẳng chéo nhau đi qua
và có vectơ chỉ phương
và đường thẳng
đi qua
và có vectơ chỉ phương
.
+ Cách
– Viết phương trình mặt phẳng chứa
và song song với
.
– Tính khoảng cách từ tới mặt phẳng
.
– dd
.
+ Cách Sử dụng công thức: d
.
Ví dụ bài tập viết phương trình đường thẳng trong không gian
Ví dụ 1. Viết phương trình đường thẳng d đi qua điểm và song song với giá của vectơ
.
Giải
Vì d song song với giá của vectơ nên d nhận
làm vectơ chỉ phương.
d đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là
nên có phương trình tham số:
Ví dụ 2. Viết phương trình đường thẳng d đi qua hai điểm ,
.
Giải
Vì d đi qua hai điểm M và N nên vectơ có giá trùng với d
là vectơ chỉ phương của d.
d đi qua điểm và có vectơ chỉ phương là
nên có phương trình tham số:
Ví dụ 3. Cho đường thẳng d có phương trình: . Tìm tọa độ điểm M thuộc d sao cho OM vuông góc với d (với O là góc tọa độ).
Giải
Từ phương trình tham số của d, ta thấy d đi qua điểm và có VTCP là
nên có phương trình tham số là:
Vì .
Vì
Vậy
Cách viết phương trình đường thẳng trong không gian
Dạng I: Viết phương trình đường thẳng bằng cách xác định vectơ chỉ phương
Ví dụ Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng
và mặt phẳng
. Viết phương trình đường thẳng
đi qua
, song song với mặt phẳng
và vuông góc với đường thẳng
Lời giải :
Để tìm một VTCP của ta phải tìm hai VTPT không cùng phương của nó rồi tìm tích có hướng của hai vectơ này.
Như vậy,
Trong đó
đi qua
và có VTCP
nên có phương trình
Ví dụ Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng
và mặt phẳng
. Viết phương trình đường thẳng
đi qua
, cắt và vuông góc với
.
Lời giải :
. Gọi
.
Do nên có thể giả sử
.
Dạng II: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến một đường thẳng khác
Ví dụ Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho đường thẳng
và mặt phẳng . Lập phương trình đường thẳng
song song với mặt phẳng
đi qua
và cắt đường thẳng
Lời giải :
Đường thẳng có PT tham số :
.
Mặt phẳng có VTPT
Giả sử
Để thì
Do nên chọn
Phương trình đường thẳng
Dạng III: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến hai đường thẳng khác
Ví dụ Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, viết phương trình đường thẳng
đi qua điểm
và cắt cả hai đường thẳng:
và
Lời giải :
Viết lại phương trình các đường thẳng:
Gọi
thẳng hàng
cùng phương
Đường thẳng qua
và có VTCP
Dạng IV: Viết phương trình đường thẳng liên quan đến khoảng cách
Ví dụ Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng
và mặt phẳng
. Viết phương trình đường thẳng
nằm trong
song song với
và cách
một khoảng là
.
Lời giải :
Chọn mà thấy rằng
nên
Gọi là VTCP của
, qua
và vuông góc với
thì
nên ta chọn .
Phương trình của đường thẳng
Lấy .
là đường thẳng qua
và song song với
Theo đề :
Với
Với
Ví dụ Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , cho đường thẳng
và mặt phẳng
. Gọi
là giao điểm của
và
Viết phương trình của đường thẳng
nằm trong
, vuông góc với
sao cho khoảng cách từ
đến
bằng
.
Lời giải :
có VTPT
và
có VTCP
Vì có véc tơ chỉ phương
Gọi là hình chiếu của
trên
qua
và vuông góc
Phương trình
Gọi có VTCP
và
qua
Giả sử
Ta có:
Với
Với
Sotayhoctap chúc các bạn học tốt!