Bài tập Xác định tâm, bán kính của mặt cầu và lập phương trình mặt cầu lớp 12 (có lời giải)

Xác định vị trí tương đối của hai đường thẳng ∆1 và ∆2 trong mỗi trường hợp sau:

Giải thích

a) Đường thẳng \({\Delta _1}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_1}( - 1; - 5;5)\) và có \(\overrightarrow {{u_1}}  = (3;4; - 1)\) là vectơ chỉ phương.

Đường thẳng \({\Delta _2}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_2}( - 13;5; - 17)\) và có \(\overrightarrow {{u_2}}  = (5; - 2;7)\) là vectơ chỉ phương.

Ta có \(\frac{3}{5} \ne \frac{4}{{ - 2}}\), suy ra hai vectơ \(\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} \) không cùng phương.

\(\overrightarrow {{M_1}{M_2}}  = ( - 12;10; - 22),{\rm{ }}\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}4&{ - 1}\\{ - 2}&7\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 1}&3\\7&5\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}3&4\\5&{ - 2}\end{array}} \right|} \right) = (26; - 26; - 26).\)

Do \(\left[ {\overrightarrow {{u_1}}  \cdot \overrightarrow {{u_2}} } \right] \cdot \overrightarrow {{M_1}{M_2}}  = 26 \cdot ( - 12) + ( - 26) \cdot 10 + ( - 26) \cdot ( - 22) = 0\) nên \(\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} ,\overrightarrow {{M_1}{M_2}} \) đồng phẳng.

Vậy \({\Delta _1}\) cắt \({\Delta _2}\).

b) Đường thẳng \({\Delta _1}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_1}(2; - 1;4)\) và có \(\overrightarrow {{u_1}}  = (2;3; - 7)\) là vectơ chỉ phương.

Đường thẳng \({\Delta _2}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_2}( - 10; - 19;45)\) và có \(\overrightarrow {{u_2}}  = ( - 6; - 9;21)\) là vectơ chỉ phương.

Ta có \(\overrightarrow {{u_2}}  =  - 3\overrightarrow {{u_1}} \), suy ra hai vectơ \(\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} \) cùng phương.

\(\overrightarrow {{M_1}{M_2}}  = ( - 12; - 18;41){\rm{ và  }}\frac{{ - 12}}{2} = \frac{{ - 18}}{3} \ne \frac{{41}}{{ - 7}}{\rm{ n\^e n }}\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{M_1}{M_2}} \) không cùng phương.

Vậy \({\Delta _1}//{\Delta _2}\).

c) Đường thẳng \({\Delta _1}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_1}( - 3;5;2)\) và có \(\overrightarrow {{u_1}}  = (1;1;3)\) là vectơ chỉ phương.

Đường thẳng \({\Delta _2}\) đi qua điểm \({{\rm{M}}_2}( - 13;9; - 13)\) và có \(\overrightarrow {{u_2}}  = (5; - 2;7)\) là vectơ chỉ phương.

Ta có \(\frac{1}{5} \ne \frac{1}{{ - 2}}\), suy ra hai vectơ \(\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} \) không cùng phương.

\(\overrightarrow {{M_1}{M_2}}  = ( - 10;4; - 15),{\rm{ }}\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&3\\{ - 2}&7\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{l}}3&1\\7&5\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&1\\5&{ - 2}\end{array}} \right|} \right) = (13;8; - 7).\)

Do \(\left[ {\overrightarrow {{u_1}}  \cdot \overrightarrow {{u_2}} } \right] \cdot \overrightarrow {{M_1}{M_2}}  = 13 \cdot ( - 10) + 8 \cdot 4 + ( - 7) \cdot ( - 15) = 7 \ne 0\) nên \(\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} ,\overrightarrow {{M_1}{M_2}} \) không đồng phẳng.

Vậy \({\Delta _1}\) và \({\Delta _2}\) chéo nhau.