20 câu Trắc nghiệm Toán 12 Cánh diều Bài 2. Phương trình đường thẳng có đáp án

Đáp án đúng là: A

Trong hệ tọa độ \[Oxyz\], đường thẳng \[d\] đi qua điểm \[A\left( {{x_0};{y_0};{z_0}} \right)\] và có vectơ chỉ phương \[\overrightarrow u = \left( {a;b;c} \right)\] với \[a,b,c\] đều là các số khác 0, ta có phương trình chính tắc của đường thẳng \[d:\frac{{x - {x_0}}}{a} = \frac{{y - {y_0}}}{b} = \frac{{z - {z_0}}}{c}.\]

Do đó, đường thẳng \[d\] có một vectơ chỉ phương là \[\overrightarrow u = \left( { - 1;2;1} \right).\]

Đáp án đúng là: C

Vectơ chỉ phương của đường thẳng \[AB\] là \[\overrightarrow u = \overrightarrow {AB} = \left( {0;2; - 11} \right).\]

Đáp án đúng là: D

Ta có phương trình tham số của đường thẳng \[d:\left\{ \begin{array}{l}x = {x_0} + at\\y = {y_0} + bt\\z = {z_0} + ct\end{array} \right.\], trong đó điểm \[A\left( {{x_0};{y_0};{z_0}} \right)\] là điểm thuộc đường thẳng và \[\overrightarrow u = \left( {a;b;c} \right)\] là vectơ chỉ phương của đường thẳng.

Vậy điểm \[Q\left( {1; - 3;4} \right)\] thuộc đường thẳng \[d:\left\{ \begin{array}{l}x = 1 + 2t\\y = - 3 + t\\z = 4 + 5t\end{array} \right.\].

Đáp án đúng là: C

Thay tọa độ điểm \[A\] vào các đáp án, ta được đường thẳng \[\frac{{x - 3}}{{ - 1}} = \frac{{y + 3}}{{ - 3}} = \frac{{z - 2}}{2}\] đi qua điểm \[A\left( {3; - 3;2} \right)\].

Đáp án đúng là: D

Ta có vectơ chỉ phương của đường thẳng \[AB\] là \[\overrightarrow u = \overrightarrow {AB} = \left( {4;2; - 4} \right) = - 2\left( { - 2; - 1;2} \right)\].

Suy ra \[\overrightarrow u = \left( { - 2; - 1;2} \right)\] là một vectơ chỉ phương của đường thẳng.

Do đó, phương trình đường thẳng thỏa mãn là: \[\frac{{x - 3}}{{ - 2}} = \frac{{y - 3}}{{ - 1}} = \frac{{z - 1}}{2}.\]

Đáp án đúng là: A

Do đường thẳng vuông góc với mặt phẳng \[\left( P \right):2x - y + z + 3 = 0\] nên vectơ chỉ phương của đường thẳng là \[\overrightarrow u = \overrightarrow {{n_P}} = \left( {2; - 1;1} \right)\].

Phương trình tham số của đường thẳng là: \[\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2t\\y = - t\\z = - 1 + t\end{array} \right.{\rm{ }}\left( {t \in \mathbb{R}} \right).\]

Đáp án đúng là: B

Ta có: \[{\overrightarrow u _{{\Delta _1}}} = \left( { - 2;3;2} \right),{\overrightarrow u _{{\Delta _2}}} = \left( {1; - 2;4} \right)\].

Suy ra \[\cos \left( {{\Delta _1},{\Delta _2}} \right) = \left| {\cos \left( {{{\overrightarrow u }_{{\Delta _1}}},{{\overrightarrow u }_{{\Delta _2}}}} \right)} \right| = \frac{{\left| { - 2.1 + 3.\left( { - 2} \right) + 2.4} \right|}}{{\sqrt {{{\left( { - 2} \right)}^2} + {3^2} + {2^2}} .\sqrt {{1^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {4^2}} }} = 0.\]

Vậy góc giữa hai đường thẳng \[{\Delta _1}\] và \[{\Delta _2}\] bằng \[90^\circ .\]

Đáp án đúng là: A

Ta có: đường thẳng \[{d_1}\] có vectơ chỉ phương là \[\overrightarrow {{u_1}} = \left( {1;1; - 2} \right)\] và điểm \[A\left( {1;0; - 2} \right).\]

đường thẳng \[{d_2}\] có vectơ chỉ phương là \[\overrightarrow {{u_2}} = \left( { - 2; - 1;2} \right)\] và điểm \[B\left( { - 2; - 1;2} \right).\]

Xét: \[\left\{ \begin{array}{l}\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_1}} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 2}\\{ - 1}&2\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&1\\2&{ - 2}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&1\\{ - 2}&{ - 1}\end{array}} \right|} \right) = \left( {0;2;3} \right)\\\overrightarrow {AB} .\left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_1}} } \right] = - 3.0 + \left( { - 1} \right).2 + 4.3 = 10\end{array} \right.\]

Do đó, hai đường thẳng chéo nhau.

Đáp án đúng là: A

Ta có: \[{\overrightarrow u _d} = \left( {1;2; - 1} \right)\] và \[{\overrightarrow n _{\left( P \right)}} = \left( {2;1;1} \right).\]

Suy ra \[\sin \left( {d,\left( P \right)} \right) = \left| {\cos \left( {{{\overrightarrow u }_d},{{\overrightarrow u }_{\left( P \right)}}} \right)} \right| = \frac{{\left| {1.2 + 2.1 + \left( { - 1} \right).1} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2}} .\sqrt {{2^2} + {1^2} + {1^2}} }} = \frac{1}{2}.\]

Vậy góc giữa đường thẳng \[d\] và mặt phẳng \[\left( P \right)\] là \[30^\circ .\]

Đáp án đúng là: B

Ta có: \[\overrightarrow {BC} = \left( {2; - 1;1} \right)\], \[\overrightarrow {AB} = \left( {0;1; - 2} \right)\].

\[\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {BC} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 2}\\{ - 1}&1\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 2}&0\\1&2\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}0&1\\2&{ - 1}\end{array}} \right|} \right) = \left( { - 1; - 2; - 2} \right)\].

Khoảng cách từ điểm \[A\] đến đường thẳng \[BC\] là

\[d\left( {A,BC} \right) = \frac{{\left| {\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {BC} } \right]} \right|}}{{\left| {\overrightarrow {BC} } \right|}} = \frac{{\sqrt {{{\left( { - 1} \right)}^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2} + {1^2}} }} = \frac{{\sqrt 6 }}{2}.\]

Đáp án đúng là: A

Ta có: \[{\overrightarrow u _d} = \left( { - 2;2;1} \right)\], \[{\overrightarrow n _P} = \left( {3; - 4;14} \right)\] và \[M\left( { - 1;5;2} \right) \in d\]

Có \[\left\{ \begin{array}{l}{\overrightarrow u _d}.{\overrightarrow n _P} = - 2.3 + 2.\left( { - 4} \right) + 1.14 = 0\\3.\left( { - 1} \right) - 4.5 + 14.2 - 5 = 0\end{array} \right.\]

Suy ra \[\left\{ \begin{array}{l}{\overrightarrow u _d}.{\overrightarrow n _P} = 0\\M \in \left( P \right)\end{array} \right.\].

Do đó, \[d \subset \left( P \right).\]

Đáp án đúng là: D

Ta có: \[{\overrightarrow u _d} = \left( {2; - 4;1} \right)\], \[{\overrightarrow n _P} = \left( {1; - 2;m} \right)\] và \[M\left( {1; - 1;3} \right) \in d\]

Để \[d \bot \left( P \right)\] \[ \Leftrightarrow {\overrightarrow u _d} = k{\overrightarrow n _P} \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2 = k.1\\ - 4 = k.\left( { - 2} \right)\\1 = k.m\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}k = 2\\m = \frac{1}{2}\end{array} \right.\].

Đáp án đúng là: B

Ta có: \[{\overrightarrow u _d} = \left( { - 2;1;1} \right)\], \[{\overrightarrow n _P} = \left( {2;1 - 2m;{m^2}} \right)\] và \[M\left( {2;1;0} \right) \in d\].

Để \[d\parallel \left( P \right)\] thì \[\left\{ \begin{array}{l}{\overrightarrow u _d}.{\overrightarrow n _P} = 0\\M \notin \left( P \right)\end{array} \right.\] \[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} - 2.2 + 1 - 2m + {m^2} = 0\\2.2 + 1 - 2m + {m^2}.0 + 1 \ne 0\end{array} \right.\]

\[\left\{ \begin{array}{l}{m^2} - 2m - 3 = 0\\6 - 2m \ne 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ \begin{array}{l}m = - 1\\m = 3\end{array} \right.\\m \ne 3.\end{array} \right.\]

Suy ra \[m = - 1.\]

Đáp án đúng là: D

Ta có: \[{\overrightarrow u _d} = \overrightarrow {BC} = \left( { - 2;1;1} \right)\].

Phương trình đường thẳng \[d\] đi qua điểm \[A\] và song song với \[BC\] là

\[\frac{x}{{ - 2}} = \frac{{y + 1}}{1} = \frac{{z - 3}}{1}.\]

Đáp án đúng là: B

Ta có: \[\overrightarrow {{u_\Delta }} = \overrightarrow {{n_P}} = \left( {1;3; - 1} \right)\].

Phương trình đường thẳng \[\Delta \] là: \[\left\{ \begin{array}{l}x = 1 + t\\y = 3t\\z = 1 - t.\end{array} \right.\]

Đáp án đúng là: B

Tọa độ trọng tâm tam giác \[OAB\] là \[G\left( {0;2;2} \right)\].

Ta có: \[\overrightarrow {OA} = \left( {1;4;2} \right)\], \[\overrightarrow {OB} = \left( { - 1;2;4} \right)\];

\[{\overrightarrow n _P} = \left[ {\overrightarrow {OA} ,\overrightarrow {OB} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}4&2\\2&4\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}2&1\\4&{ - 1}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&2\\{ - 1}&4\end{array}} \right|} \right)\]\[ = \left( {12; - 6;6} \right) = 6\left( {2; - 1;1} \right).\]

Do \[d\] vuông góc với \[\left( {OAB} \right)\] nên \[{\overrightarrow u _d} = {\overrightarrow n _P} = \left( {2; - 1;1} \right)\].

Phương trình đường thẳng \[d\] là: \[d:\frac{x}{2} = \frac{{y - 2}}{{ - 1}} = \frac{{z - 2}}{1}.\]

Đáp án đúng là: B

Gọi \[M\left( {x;y;z} \right) \in \Delta \] khi tọa độ của \[M\] là nghiệm của hệ phương trình:

\[\left\{ \begin{array}{l}x - y + z + 3 = 0\\2x + 3y - z - 3 = 0\end{array} \right.\]

Cho \[y = 0\], giải hệ phương trình ta có: \[\left\{ \begin{array}{l}x = 0\\y = 0\\z = - 3\end{array} \right.\], suy ra \[M\left( {0;0; - 3} \right)\].

Ta có: \[\overrightarrow {{n_P}} = \left( {1; - 1;1} \right)\], \[\overrightarrow {{n_Q}} = \left( {2;3; - 1} \right)\]

Có: \[\overrightarrow {{u_\Delta }} = \left[ {\overrightarrow {{n_P}} ,\overrightarrow {{n_Q}} } \right] = \left( {\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{ - 1}&1\\3&{ - 1}\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&1\\{ - 1}&2\end{array}} \right|;\left| {\begin{array}{*{20}{c}}1&{ - 1}\\2&3\end{array}} \right|} \right) = \left( { - 2;3;5} \right)\].

Phương trình đường thẳng \[\Delta \] là \[\frac{x}{{ - 2}} = \frac{y}{3} = \frac{{z + 3}}{5}.\]

Đáp án đúng là: C

Giả sử \[A = \Delta \cap {d_1}\], \[B = \Delta \cap {d_2}\].

Ta có: \[A \in {d_1}\] nên \[A\left( {t + 6; - 4t + 4;t + 4} \right)\], \[B \in {d_2}\] nên \[B\left( {a + 2;2a + 2; - 2a} \right)\].

Suy ra \[\overrightarrow {AB} = \left( {a - t - 4;2a + 4t - 2; - 2a - t - 4} \right)\].

Vì \[\overrightarrow {AB} \bot {d_1},\overrightarrow {AB} \bot {d_2}\] nên ta có:

\[\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {AB} \bot {\overrightarrow u _{{d_1}}} = 0\\\overrightarrow {AB} \bot {\overrightarrow u _{{d_2}}} = 0\end{array} \right.\]\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a - t - 4 + \left( { - 4} \right)\left( {2a + 4t - 2} \right) - 2a - t - 4 = 0\\a - t - 4 + 2\left( {2a + 4t - 2} \right) - 2\left( { - 2a - t - 4} \right) = 0\end{array} \right.\]

\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} - 9a - 18t = 0\\9a + 9t = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 0\\t = 0\end{array} \right.\]

Suy ra \[A\left( {6;4;4} \right)\] và \[B\left( {2;2;0} \right)\].

Do đường thẳng \[\Delta \] đi qua \[A\] và \[B\] nên có vectơ chỉ phương

\[\overrightarrow u = \overrightarrow {AB} = \left( { - 4; - 2; - 4} \right) = - 2\left( {2;1;2} \right)\].

Gọi \[I\] là trung điểm của đoạn thẳng \[AB\] nên tọa độ điểm \[I\left( {4;3;2} \right)\].

Do đó, phương trình đường thẳng \[\Delta \] là \[\frac{{x - 4}}{2} = \frac{{y - 3}}{1} = \frac{{z - 2}}{2}.\]

Đáp án đúng là: A

Gọi \[M \in d\] nên \[M\left( {2 + t;3 + t;3} \right)\].

Ta có: \[G\] là trọng tâm tam giác \[OMN\] thì

\[\left\{ \begin{array}{l}{x_G} = \frac{{{x_O} + {x_M} + {x_N}}}{3}\\{y_G} = \frac{{{y_O} + {y_M} + {y_N}}}{3}\\{z_G} = \frac{{{z_O} + {z_M} + {z_N}}}{3}\end{array} \right.\]\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2 = 0 + 2 + t + {x_N}\\3 = 0 + 3 + t + {y_N}\\2 = 0 + 3 + {z_N}\end{array} \right.\] \[ \Rightarrow N\left( { - t; - t; - 1} \right)\].

Mà \[N \in \left( \alpha \right)\] nên \[ - t - t - 1 - 1 = 0 \Leftrightarrow t = - 1.\]

Suy ra \[M\left( {1;2;3} \right)\], \[N\left( {1;1; - 1} \right)\].

Ta có: \[\overrightarrow {MN} = \left( {0; - 1; - 4} \right) = - 1\left( {0;1;4} \right).\]

Vậy phương trình đường thẳng \[\Delta \]:\[\left\{ \begin{array}{l}x = 1\\y = 2 + t\\z = 3 + 4t.\end{array} \right.\]

Đáp án đúng là: A

Ta có phương trình tham số \[{d_1}:\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + t\\y = 1 - t\\z = - 1 + 2t.\end{array} \right.\]

Đường thẳng \[{d_1}\] có một vectơ chỉ phương là \[\overrightarrow {{u_1}} = \left( {1; - 1;2} \right)\].

Điểm \[H \in {d_1}\] nên \[H\left( {2 + t;1 - t; - 1 + 2t} \right)\]\[ \Rightarrow \overrightarrow {AH} = \left( {2 + t; - 1 - t;3 + 2t} \right)\].

Vì \[H\] là hình chiếu của \[A\] trên đường thẳng \[{d_1}\] nên \[\overrightarrow {AH} \bot \overrightarrow {{u_1}} \]\[ \Leftrightarrow \overrightarrow {AH} .\overrightarrow {{u_1}} = 0\] hay

\[\left( {2 + t} \right).1 + \left( { - 1 - t} \right).\left( { - 1} \right) + \left( {3 + 2t} \right).2 = 0\] \[ \Leftrightarrow 6t + 9 = 0 \Leftrightarrow t = - \frac{3}{2}.\]

Khi đó \[\overrightarrow {AH} = \left( {\frac{1}{2};\frac{1}{2};0} \right).\]

Vì \[a,b,c \in \mathbb{Z}\] nên đường thẳng \[AH\] có một vectơ chỉ phương là \[\overrightarrow u = 2\overrightarrow {AH} = \left( {1;1;0} \right)\].

Vậy \[2a - b + c = 2.1 - 1 + 0 = 1.\]