Bài tập Vận dụng phương trình đường thẳng vào giải quyết bài toán liên quan đến thực tế lớp 12 (có lời giải)
Đề thi

Bài tập Vận dụng phương trình đường thẳng vào giải quyết bài toán liên quan đến thực tế lớp 12 (có lời giải)

A
Admin
ToánLớp 1245 lượt thi
25 câu hỏi
1. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Một phần mềm mô phỏng vận động viên đang tập bắn súng trong không gian Oxyz. Cho biết trục d của nòng súng có phương trình \(\frac{{x - 1}}{1} = \frac{{y - 2}}{{ - 3}} = \frac{{z - 3}}{{ - 5}}\) và hồng tâm A(8; −19; 6m + 4). Hỏi m bằng bao nhiêu để vận động viên đó bắn trúng hồng tâm.

m = 6;

m = −6;

m = 3;

m = −3.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: B

Để vận động viên đó bắn trúng hồng tâm thì trục d phải đi qua hồng tâm.

Thay điểm A(8; −19; 6m + 4) vào phương trình trục d ta được:

\(\frac{{8 - 1}}{1} = \frac{{ - 19 - 2}}{{ - 3}} = \frac{{6m + 4 - 3}}{{ - 5}}\) 6m = −36 m = −6.

2. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz, một cabin cáp treo ở Bà Nà Hill xuất phát từ điểm A(−2; 1; 5) và chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u = \left( {0; - 2;6} \right)\) với tốc độ là 4 m/s (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Giả sử sau 5 giây kể từ lúc xuất phát, cabin đến điểm M. Gọi tọa độ M(a; b; c). Tính a + 3b + c.

6;

−6;

3;

−3.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Phương trình tham số của đường cáp là \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = - 2\\y = 1 - 2k\\z = 5 + 6k\end{array} \right.\).

Sau 5 giây kể từ lúc xuất phát, cabin đến điểm M thì AM = 4.5 = 20 (m).

Vì M d M(−2; 1 – 2k; 5 + 6k) nên suy ra \(\overrightarrow {AM} = \left( {0; - 2k;6k} \right)\).

Do 2 vectơ \(\overrightarrow {AM} ;\overrightarrow u \) cùng hướng nên k > 0.

Mà AM = 20 \(\sqrt {{0^2} + 4{k^2} + 36{k^2}} = 20\) 40k2 = 400 \( \Leftrightarrow k = \pm \sqrt {10} \).

Vì k > 0 \(k = \sqrt {10} \).

Vậy tọa độ \(M\left( { - 2;1 - 2\sqrt {10} ;5 + 6\sqrt {10} } \right)\).

Khi đó a + 3b + c = \( - 2 + 3\left( {1 - 2\sqrt {10} } \right) + 5 + 6\sqrt {10} = 6\).

3. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, một Cabin cáp treo xuất phát từ điểm A(10; 3; 0) kết thúc tại điểm B có hoành độ xB = 550 chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( {2; - 2;1} \right)\). Tính độ dài đường cáp AB.

Tính độ dài đường cáp AB. (ảnh 1)

840;

830;

820;

810.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Đường thẳng AB đi qua điểm A(10; 3; 0) và nhận \(\overrightarrow u = \left( {2; - 2;1} \right)\) làm vectơ chỉ phương có phương trình là \(\frac{{x - 10}}{2} = \frac{{y - 3}}{{ - 2}} = \frac{z}{1}\).

Ta có \(B\left( {550;{y_B};{z_B}} \right)\) nằm trên đường thẳng AB.

Theo giải thiết ta có xB = 550 nên \(\frac{{550 - 10}}{2} = \frac{{{y_B} - 3}}{{ - 2}} = \frac{{{z_B}}}{1}\) \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{y_B} = - 537\\{z_B} = 270\end{array} \right.\).

Vậy B(550; −537; 270).

Do đó \(AB = \sqrt {{{\left( {550 - 10} \right)}^2} + {{\left( { - 537 - 3} \right)}^2} + {{\left( {270 - 0} \right)}^2}} = 810\).

4. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz, một quả tên lửa được phóng ra từ bệ phóng đặt tại điểm A(2; 1; 3) và trong 5 giây, tên lửa chuyển động với vận tốc không đổi, vận tốc (trên giây) là \(\overrightarrow v = \left( {2;4;5} \right)\). Mục tiêu nào sau đây nằm trên quỹ đạo chuyển động của tên lửa?

M(4; 5; 8);

N(4; 5; −8);

P(2; 1; 0);

Q(−4; 5; 2).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Phương trình quỹ đạo chuyển động của tên lửa là \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2t\\y = 1 + 4t\\z = 3 + 5t\end{array} \right.\).

Vì M(4; 5; 8) thuộc phương trình đường thẳng nên mục tiêu nằm trên quỹ đạo chuyển động của tên lửa.

5. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Anh Hùng là một nhiếp ảnh gia chuyên săn ảnh chim hoang dã. Giả sử với hệ trục Oxyz cho trước, anh Hùng đang ngắm và ống kính ở vị trí A có tọa độ (200; 685; 436) thì có một con gà lôi tía xuất hiện ở vị trí B có tọa độ (640; 550; 474). Nếu một quả đồi có tọa độ đỉnh C là (420; 617,5; 450). Hỏi C có thuộc đường ngắm AB không? Anh Hùng có ngắm thấy con gà lôi tía này không?

Điểm C không thuộc, anh Hùng nhìn thấy con gà;

Điểm C thuộc, anh Hùng nhìn thấy con gà;

Điểm C không thuộc, anh Hùng không nhìn thấy con gà;

Điểm C thuộc, anh Hùng nhìn thấy con gà.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Đường thẳng AB đi qua điểm A(200; 685; 436) và có một vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {AB} = \left( {440; - 135;38} \right)\) nên có phương trình tham số là \(\left\{ \begin{array}{l}x = 200 + 440t\\y = 685 - 135t\\z = 436 + 38t\end{array} \right.\).

Thay tọa độ điểm C vào phương trình đường thẳng AB ta được

\(\left\{ \begin{array}{l}420 = 200 + 440t\\617,5 = 685 - 135t\\450 = 436 + 38t\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}t = \frac{1}{2}\\t = \frac{1}{2}\\t = \frac{7}{{19}}\end{array} \right.\).

Hệ này vô nghiệm nên điểm C không thuộc đường ngắm AB, anh Hùng ngắm thấy con gà lôi tía này.

6. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz, một viên đạn được bắn ra từ điểm A(2; 1; −1) và trong 3 giây đầu đạn đi với vận tốc không đổi, vectơ vận tốc (trên giây) là \(\overrightarrow v = \left( {1;3; - 2} \right)\). Hỏi viên đạn bắn trúng mục tiêu nằm ở điểm nào sau đây?

M(4; 0; −2);

N(−1; 1; −3);

P(4; 7; −5);

Q(3; 9; −6).

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Phương trình mô tả quỹ đạo chuyển động của viên đạn là \(\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + t\\y = 1 + 3t\\z = - 1 - 2t\end{array} \right.\).

Lần lượt thay tọa độ các điểm vào phương trình quỹ đạo chuyển động của viên đạn ta thấy tọa độ các điểm M, N, Q không thỏa mãn phương trình. Do đó viên đạn không bắn trúng mục tiêu ở các điểm này.

Thay tọa độ điểm P vào phương trình mô tả quỹ đạo chuyển động của viên đạn ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}4 = 2 + t\\7 = 1 + 3t\\ - 5 = - 1 - 2t\end{array} \right. \Leftrightarrow t = 2\). Vậy viên đạn bắn trúng mục tiêu đặt ở điểm P.

7. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trên phần mềm mô phỏng 3D một máy khoan trong không gian Oxyz cho biết phương trình trục d của mũi khoan và một đường rãnh d' trên vật cần khoan (tham khảo hình) lần lượt là \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 1\\y = 2\\z = 3t\end{array} \right.\) và \(d':\left\{ \begin{array}{l}x = 1 + 4k\\y = 2 + 2k\\z = 6\end{array} \right.\). Tọa độ giao điểm của d và d' là M(a; b; c). Tính S = a + b + c.

Tính S = a + b + c. (ảnh 1)

3;

6;

9;

10.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: C

Vì M là giao điểm của d và d' nên ta có \(d':\left\{ \begin{array}{l}1 = 1 + 4k\\2 = 2 + 2k\\3t = 6\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}t = 2\\k = 0\end{array} \right.\) M(1; 2; 6).

Vậy S = 1 + 2 + 6 = 9.

8. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz, một cabin cáp treo xuất phát từ điểm A(10; 0; 3) và chuyển động theo đường cáp có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u = \left( {2;2;1} \right)\). Hai cột trục cáp treo đặt tại điểm B, C biết xB = 20; yC = 120. Thời gian cabin đi từ điểm B đến điểm C là 55 giây. Hỏi vận tốc của cabin bằng bao nhiêu m/s?

3;

6;

9;

10.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: A

Phương trình tham số của đường cáp treo là \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 10 + 2t\\y = 2t\\z = 3 + t\end{array} \right.\).

Với xB = 20 B(20; 10; 8); yC = 120 C(130; 120; 63).

Do đó \(BC = \sqrt {{{110}^2} + {{110}^2} + {{55}^2}} = 165\).

Vậy vận tốc của cabin đi là v = 165 : 55 = 3 (m/s).

9. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz một cabin cáp trên được đặt xuất phát tại điểm A(3; 4; 20) và chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u = \left( {1;2;2} \right)\) với tốc độ 5 m/s (đơn vị trên mỗi trục tọa độ là mét). Sau 30 giây di chuyển cáp treo dừng lại tại điểm M(a; b; c). Tính a + b + c.

53;

104;

120;

277.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Phương trình tham số của đường cáp là \(\left\{ \begin{array}{l}x = 3 + t\\y = 4 + 2t\\z = 20 + 2t\end{array} \right.\).

Sau 30 giây cáp treo đến điểm M(3 + t; 4 + 2t; 20 + 2t).

Ta có \(\overrightarrow {AM} = \left( {t;2t;2t} \right)\)cùng hướng với \(\overrightarrow u \) và AM = 5.30 = 150 nên ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}t > 0\\\sqrt {{t^2} + 4{t^2} + 4{t^2}} = 150\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}t > 0\\3t = 150\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow t = 50\).

Do đó M(53; 104; 120). Suy ra a + b + c = 277.

10. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, một cabin cáp treo xuất phát từ điểm A(10; 3; 0) và chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( {2; - 2;1} \right)\) với tốc độ là 4,5 m/s. Sau thời gian 180 giây, Cabin dừng ở điểm B. Tung độ của điểm B là

550;

270;

207;

−537.

Xem đáp án

Đáp án đúng là: D

Phương trình tham số của đường cáp là \(\left\{ \begin{array}{l}x = 10 + 2t\\y = 3 - 2t\\z = t\end{array} \right.\).

Sau 180 giây, ta có AB = 4,5.180 = 810 mét.

Gọi B(10 + 2t; 3 – 2t; t).

Ta có AB = 810 \( \Leftrightarrow \sqrt {4{t^2} + 4{t^2} + {t^2}} = 810 \Leftrightarrow 3t = 810 \Leftrightarrow t = 270\).

Tung độ của điểm B là 3 – 2.270 = −537.

11. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Quỹ đạo của một tia sáng được theo dõi. Tia sáng xuất phát từ điểm A(0; 6; 6) theo hướng của vectơ \(\overrightarrow v  = \left( {1;1;2} \right)\) và đi tới mặt phẳng (xOy), tại đó nó bị phản xạ. Tia sáng phản xạ theo hướng của vectơ \(\overrightarrow u  = \left( {1;1; - 2} \right)\) cắt mặt phẳng (xOz) tại điểm C(a; b; c) . Tính a + b + c?

0.

1.

2.

3.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Phương trình tia sáng g đi qua điểm A(0; 6; 6), vectơ chỉ phương (1; 1; 2):

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0 + t}\\{y = 6 + t}\\{z = 6 + 2t}\end{array}} \right.\).

Gọi B là giao điểm của tia sáng g với mặt phẳng (xOy): z = 0.

Ta có: 6 + 2t = 0 hay t = −3.

Do đó B(−3; 3; 0).

Phương trình tia phản xạ h tại B(−3; 3; 0) có vectơ chỉ phương (1; 1; −2) là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x =  - 3 + s}\\{y = 3 + s}\\{z = 0 - 2s}\end{array}} \right.\)

Gọi C là giao điểm của tia phản xạ h và mặt phẳng (xOz): y = 0.

Ta có:  3 + s = 0 hay s = −3.

Vậy C(−6; 0; 6).

Vật a + b + c = 0.

12. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Cho các điểm A(0; 0; 0), B(12; 0; 0), C(12; 12; 0) và D(0; 12; 0) là các đỉnh của đáy hình chóp cụt bằng kính. Các đỉnh mặt trên là E(2; 2; 3), F(10; 2; 3), G(10; 10; 3) và H(2; 10; 3). Tại điểm P(0; 4; 0) đặt một tia laser, bắn theo hướng vectơ \(\overrightarrow v  = \left( {2;2;3} \right)\). Tia laser sẽ cắt mặt phẳng CDH tại điểm T(a; b; c). Tính a + b + c?

Cho các điểm A(0; 0; 0), B(12; 0; 0), C(12; 12; 0) và D(0; 12; 0) là các đỉnh của đáy hình chóp cụt bằng kính. Các đỉnh mặt trên là E(2; 2; 3), F(10; 2; 3), G(10; 10; 3) và H(2; 10; 3) (ảnh 1)

18.

19.

20.

21.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Mặt phẳng (CDH) chứa mặt bên CDHG.

\(\overrightarrow {CD}  = \left( { - 12;0;0} \right)\), \(\overrightarrow {CH}  = \left( { - 10; - 2;3} \right)\).

\(\overrightarrow n  = \left[ {\overrightarrow {CD} ,\overrightarrow {CH} } \right] = \left( {0;36;24} \right)\).

 Mặt phẳng (CDH) đi qua C(12; 12; 0) và nhận \(\overrightarrow n  = \left( {0;36;24} \right)\) làm vectơ pháp tuyến có phương trình là: 0(x – 12) + 36(y – 12) + 24(z – 0) = 0 ⇔ 36y + 24z – 432 = 0 hay 3y + 2z – 36 = 0.

Tia laser từ P(0; 4; 0) theo \(\overrightarrow v  = \left( {2;2;3} \right)\) có phương trình là d:\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 2t}\\{y = 4 + 2t}\\{z = 3t}\end{array}} \right.\) (t ≥ 0).

Gọi T là giao điểm của đường thẳng d và mặt phẳng (CDH).

Ta có T ∈ d nên T(2t; 4 + 2t; 3t) mà T ∈ (CDH) nên ta có

3∙(4 + 2t) + 2∙3t – 36 = 0 ⇔ t = 2.

Do đó T(4; 8; 6).

Vậy a + b + c = 4 + 8 + 6 = 18.

13. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Khi phát triển hệ thống hỗ trợ đỗ xe ô tô, các nhà khoa học đã sao chép hệ thống định vị của loài rơi và tích hợp các cảm biến tương ứng vào cảm sau của xe. Các cảm biến được cài đặt sao cho chúng sẽ phát tín hiệu khi khoảng cách đến vật cản nhỏ hơn 0,4 m. Một người lái xe đang lùi về phía một mặt phẳng nghiêng, được cho bởi phương trình mặt phẳng (E): 6x + 2y + 3z = 49. Xác định được điểm R(a; b; c) trên đoạn PQ trong đó P(6; 3; 1) và Q(6; 4; 1) mà tại đó cảm biến bắt đầu báo động. Tính giá trị của biểu thức a – b + c?

Khi phát triển hệ thống hỗ trợ đỗ xe ô tô, các nhà khoa học đã sao chép hệ thống định vị của loài rơi và tích hợp các cảm biến tương ứng vào cảm sau của xe. Các cảm biến được cài đặt sao cho chúng sẽ phát tín hiệu khi khoảng cách đến vật cản nhỏ hơn 0,4 m (ảnh 1)

3,2.

3,1.

3,3.

3,4.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: D

Điểm R trên đoạn PQ khi cảm biến bắt đầu báo động.

\(\overrightarrow {PQ}  = \left( {0;1;0} \right)\).

Phương trình tham số của đường thẳng PQ đi qua P(6; 3; 1) và nhận \(\overrightarrow {PQ}  = \left( {0;1;0} \right)\) làm vectơ pháp tuyến là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 6}\\{y = 3 + t}\\{z = 1}\end{array}} \right.\).

Mặt phẳng nghiêng (E) có phương trình: 6x + 2y + 3z = 49.

Gọi R(6; 3 + t; 1) là một điểm bất kì nằm trên đoạn PQ (0 ≤ t ≤ 1)

Khi đó d(R, (E)) = \(\frac{{\left| {36 + 2 \cdot \left( {3 + t} \right) + 3 - 49} \right|}}{{\sqrt {{6^2} + {2^2} + {3^2}} }} = \frac{{\left| { - 4 + 2t} \right|}}{7} = 0,4\).

Cảm biến bắt đầu báo động nên 4 – 2t = 2,8 hay t = 0,6.

Suy ra R(6; 3,6; 1)

Vậy a – b + c = 3,4.

14. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Một sân bóng đá tiêu chuẩn có dạng hình chữ nhật với kích thước đường biên ngang là 60 m, khung thành rộng 7,2 m và cao 2,4 m nằm ở chính giữa đường biên ngang. Chọn hệ trục toạ độ Oxyz sao cho gốc toạ độ O là điểm đá phạt góc, trục Ox nằm trên đường biên ngang, trục Oy nằm trên đường biên dọc, trục Oz nằm vuông góc với sân bóng, đơn vị trên mỗi trục là mét (tham khảo hình vẽ). Một quả bóng được đá từ vị trí P(3; 12; 0) với vận tốc 38m/s theo hướng của vectơ \(\overrightarrow v  = \left( {18; - 6;1} \right)\) về phía khung thành. Giả sử quả bóng là một điểm, quỹ đạo bay của bóng là một đường thẳng và khung thành là một phần của mặt phẳng (Oxz). Tính thời gian bóng bay từ vị trí điểm P đến khung thành là bao nhiêu giây?

Một sân bóng đá tiêu chuẩn có dạng hình chữ nhật với kích thước đường biên ngang là 60 m, khung thành rộng 7,2 m và cao 2,4 m nằm ở chính giữa đường biên ngang. Chọn hệ trục toạ độ Oxyz sao cho gốc toạ độ O là điểm đá phạt góc (ảnh 1)

0,5.

2.

1.

3.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: C

Phương trình quỹ đạo đường thẳng d đi qua điểm P(3; 12; 0) theo \(\overrightarrow v  = \left( {18; - 6;1} \right)\) là: d: \[\left\{ \begin{array}{l}x = 3 + 18t\\y = 12 - 6t\\z = t\end{array} \right.\] (t ≥ 0).

Quả bóng di chuyển theo đường thẳng d, khung thành là một phần của (Oxz). Khi đó, gọi M là giao điểm giữa đường thẳng d và mặt phẳng (Oxz): y = 0.

Do đó M ∈ d nên M(3 + 18t; 12 – 6t; t).

M ∈ (Oxz) ⇒ 12 – 6t = 0 ⇔ t = 2.

Khi đó M(39; 0; 2).

Ta có \(PM = \sqrt {{{\left( {39 - 3} \right)}^2} + {{\left( {0 - 12} \right)}^2} + {{\left( {2 - 0} \right)}^2}}  = 38\).

Thời gian quả bóng từ vị trí điểm P đến khung thành là:

\(\frac{{PM}}{v} = \frac{{38}}{{38}} = 1\) giây.

15. Trắc nghiệm
• 1 điểm

Một kim tự tháp cổ có các đỉnh A(100; 0; 0), B(100; 100; 0), C(0; 100; 0), D(0; 0; 0) và đỉnh S(50; 50; 100). Từ mặt bên BCS nhô ra một thanh PQ thẳng đứng (là một phần của cơ cấu nâng), trung điểm T của thanh PQ được đỡ bởi cột thẳng đứng RT. Biết P(50; 60; 80), Q(50; 100; 100). Tính chiều dài cột TR.

Một kim tự tháp cổ có các đỉnh A(100; 0; 0), B(100; 100; 0), C(0; 100; 0), D(0; 0; 0) và đỉnh S(50; 50; 100). Từ mặt bên BCS nhô ra một thanh PQ thẳng đứng (là một phần của cơ cấu nâng), trung điểm T của thanh PQ được đỡ bởi cột thẳng đứng RT (ảnh 1)

50.

60.

70.

80.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

\(\overrightarrow {BC}  = \left( { - 100;0;0} \right)\), \(\overrightarrow {BS}  = \left( { - 50; - 50;100} \right)\).

\(\overrightarrow n  = \left[ {\overrightarrow {BC} ,\overrightarrow {BS} } \right] = \left( {0;10000;5000} \right) = 5000 \cdot \left( {0;2;1} \right)\).

Chọn \(\overrightarrow v  = \frac{1}{{5000}} \cdot \overrightarrow n \) là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (BCS).

Vậy phương trình mặt phẳng (BCS) là 2y + z – 200 = 0.

Gọi T là trung điểm của PQ có T(50; 80; 90).

Cột RT thẳng đứng (song song Oz) có phương trình \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 50}\\{y = 80}\\{z = 90 + t}\end{array}} \right.\)(t ∈ ℝ).

R là giao điểm của đường thẳng RT và mặt phẳng (BCS) nên R(50; 80; 90 + t).

Thay điểm R vào phương trình mặt phẳng (BCS):

Ta có: 2∙80  + 90 + t – 200 = 0 hay t = −50.

Vậy R(50; 80; 40) nên TR = 50.

16. Đúng sai
• 1 điểm

Một chiếc bàn gấp gọn đã được thiết lập hệ toạ độ Oxyz. Điểm A là chân bàn tiếp xúc với mặt đất thuộc đường thẳng a: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x =  - 3 + t}\\{y = 1 + t}\\{z =  - 2 + 4t}\end{array}} \right.\) và a cắt mặt bàn (P): x + y – 2z + 6 = 0 tại điểm F. Độ dài chân bàn FA = 80\(\sqrt 3 \) cm.

Một chiếc bàn gấp gọn đã được thiết lập hệ toạ độ Oxyz. Điểm A là chân bàn tiếp xúc với mặt đất thuộc đường thẳng a: x =  - 3 + t; y = 1 + t; z =  - 2 + 4t và a cắt mặt bàn (P): x + y – 2z + 6 = 0 tại điểm F (ảnh 1)

Khi đó:

a

Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n = \left( {1;1; - 2} \right)\).

ĐúngSai
b

Đường thẳng a có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u = \left( {1;1;1} \right)\).

ĐúngSai
c

Độ cao của mặt bàn tính từ mặt đất là 40\(\sqrt 2 \) cm.

ĐúngSai
d

Gọi H là hình chiếu vuông góc của F lên mặt đất. Toạ độ của điểm H là \(\left( {\frac{{ - 5}}{3};\frac{7}{3};0} \right)\).

ĐúngSai
Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng.                   b) Sai.                    c) Đúng.         d) Đúng.

a) Đúng. Mặt phẳng (P) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n  = \left( {1;1; - 2} \right)\).

b) Sai. Đường thẳng a có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow u  = \left( {1;1;4} \right)\).

c) Sai. Phương trình tham số của đường thẳng a: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x =  - 3 + t}\\{y = 1 + t}\\{z =  - 2 + 4t}\end{array}} \right.\).

Ta có: a \( \cap \) (P) = F. Khi đó F(−3 + t; 1 + t; −2 + 4t) thay vào phương trình mặt phẳng (P), ta được: – 3 + t + 1 + t – 2(− 2 + 4t) + 6 = 0 ⇔ t = \(\frac{4}{3}\).

Þ \(F\left( {\frac{{ - 5}}{3};\frac{7}{3};\frac{{10}}{3}} \right)\).

Vì A thuộc đường thẳng a nên toạ độ của điểm  A được biểu diễn theo tham số u như sau: A(− 3 + u, 1 + u, − 2 + 4u).

Mặt khác FA = 80\(\sqrt 3 \).

Nên \(\sqrt {{{\left( { - 3 + u + \frac{5}{3}} \right)}^2} + {{\left( {1 + u - \frac{7}{3}} \right)}^2} + {{\left( { - 2 + 4u - \frac{{10}}{3}} \right)}^2}}  = 80\sqrt 3 \)

 \(\sqrt {{{\left( {u - \frac{4}{3}} \right)}^2} + {{\left( {u - \frac{4}{3}} \right)}^2} + 16 \cdot {{\left( {u - \frac{4}{3}} \right)}^2}}  = 80\sqrt 3  \Leftrightarrow \sqrt {18 \cdot {{\left( {u - \frac{4}{3}} \right)}^2}}  = 80\sqrt 3 \)

\( \Leftrightarrow {\left( {u - \frac{4}{3}} \right)^2} = \frac{{3200}}{3} \Leftrightarrow \left| {u - \frac{4}{3}} \right| = \sqrt {\frac{{3200}}{3}}  \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{u - \frac{4}{3} = \frac{{40\sqrt 6 }}{3}}\\{u + \frac{4}{3} =  - \frac{{40\sqrt 6 }}{3}}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{u = \frac{{40\sqrt 6  + 4}}{3}}\\{u = \frac{{40\sqrt 6  - 4}}{3}}\end{array}} \right.\).

Trường hợp 1:\(u = \frac{{40\sqrt 6  + 4}}{3}\) nên \(A\left( {\frac{{ - 5 + 40\sqrt 6 }}{3};\frac{{7 + 40\sqrt 6 }}{3};\frac{{10 + 160\sqrt 6 }}{3}} \right)\) khi đó độ cao của mặt bàn tính từ mặt đất là:

d(A, (P)) = \(\frac{{\left| {\frac{{ - 5 + 40\sqrt 6 }}{3} \cdot 1 + \frac{{7 + 40\sqrt 6 }}{3} \cdot 1 + \frac{{10 + 160\sqrt 6 }}{3} \cdot \left( { - 2} \right) + 6} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {1^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }} = 80\).

Trường hợp 2: u = \(\frac{{4 - 40\sqrt 6 }}{3}\) nên \(A\left( {\frac{{ - 5 - 40\sqrt 6 }}{3};\frac{{7 - 40\sqrt 6 }}{3};\frac{{10 - 160\sqrt 6 }}{3}} \right)\).

d(A, (P)) = \(\frac{{\left| {\frac{{ - 5 - 40\sqrt 6 }}{3} \cdot 1 + \frac{{7 - 40\sqrt 6 }}{3} \cdot 1 + \frac{{10 - 160\sqrt 6 }}{3} \cdot \left( { - 2} \right) + 6} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {1^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }} = 80\).

Vậy độ cao của mặt bàn tính từ mặt đất là 80 cm.

d) Đúng. Gọi H là hình chiếu vuông góc của F lên mặt đất.

Toạ độ của điểm H là \(\left( {\frac{{ - 5}}{3};\frac{7}{3};0} \right)\).

17. Đúng sai
• 1 điểm

Các thiên thạch có đường kính lớn hơn 150 m và có thể lại gần Trái Đất ở khoảng cách nhỏ hơn 7500000 km được coi là những vật thể có khả năng va chạm gây nguy hiểm cho Trái Đất. Để theo dõi những thiên thạch này, người ta đã thiết lập các trạm quan sát các vật thể bay gần Trái Đất. Giả sử có một hệ thống quan sát có khả năng theo dõi các vật thể ở độ cao không vượt quá 6600 km so với mực nước biển. Coi Trái Đất là khối cầu có bán kính 6400 km. Chọn hệ trục toạ độ Oxyz trong không gian có gốc toạ độ O tại tâm Trái Đất và đơn vị độ dài trên mỗi trục toạ độ là 1000 km. Một thiên thạch (coi như một hạt) chuyển động với tốc độ không đổi theo một đường thẳng từ điểm M(0; 16; 12) đến điểm N(0; −24; −18).

Các thiên thạch có đường kính lớn hơn 150 m và có thể lại gần Trái Đất ở khoảng cách nhỏ hơn 750 00 00 km được coi là những vật thể có khả năng va chạm gây nguy hiểm cho Trái Đất (ảnh 1)

Khi đó:

a

Đường thẳng MN có phương trình tham số là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{y = 16 - 4t}\\{z = 12 - 3t}\end{array}} \right.\).

ĐúngSai
b

Vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là A(0; 12; −9).

ĐúngSai
c

Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà thiên thạch di chuyển trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là 26000 km (kết quả làm tròn đến hàng trăm đơn vị ki – lô – mét).

ĐúngSai
d

Nếu thời gian di chuyển của thiên thạch trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là 6 phút thì thời gian nó di chuyển từ M đến N là 10 phút.

ĐúngSai
Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng.                 b) Sai.               c) Đúng.                  d) Sai.

a) Đúng. Ta có \(\overrightarrow {MN} = \left( {0; - 40; - 30} \right) = 10 \cdot \left( {0; - 4; - 3} \right)\).

Chọn \(\overrightarrow v = \frac{1}{{10}} \cdot \overrightarrow {MN} \) là vectơ chỉ phương của đường thẳng MN.

Phương trình tham số của đường thẳng MN là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{y = 16 - 4t}\\{z = 12 - 3t}\end{array}} \right.\).

b) Sai. Gọi A và B lần lượt là vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát.

Vì A thuộc đường thẳng chuyển động của thiên thạch MN nên toạ độ của A có dạng theo tham số t: A(0; 16 – 4t; 12 – 3t).

Ngoài thực tế, khoảng cách từ tâm Trái Đất đến vị trí giới hạn tối đa mà hệ thống quan sát có thể bắt đầu theo dõi được là độ cao so với mực nước biển cộng với bán kính Trái Đất là 6400 + 6600 = 13000 km.

Ứng với hệ trục tọ độ chọn đơn vị là 1000 km, bán kính vùng theo dõi này tương đương với 13 đơn vị. Do đó, điểm A nằm trên biên của vùng theo dõi phải thoả mãn: OA = 13

02 + (16 – 4t)2 + (12 – 3t)2 = 169 ⇔ 25t2 – 200t + 400 = 169

⇔25t2 – 200t + 231 = 0 ⇔\(\left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = 1,4}\\{t = 6,6}\end{array}} \right.\).

Gọi A là vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát. B là vị trí cuối cùng thiên thạch còn trong phạm vi theo dõi.

Với t = 1,4 thì A(0; 10,4; 7,8).

Với t = 6,6 thì B(0; −10,4; −7,8).

Vậy vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là A(0; 10,4; 7,8).

c) Đúng. Ta có A(0; 10,4; 7,8).

Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà thiên thạch di chuyển trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là AB.

\(AB = \sqrt {{{\left( {0 - 0} \right)}^2} + {{\left( { - 10,4 - 10,4} \right)}^2} + {{\left( { - 7,8 - 7,8} \right)}^2}} = 26\).

Vì một đơn vị độ dài trên hệ trục tọa độ tương ứng với 1000 km, nên khoảng cách thực tế là: 26 ∙1000 = 26000 km.

d) Sai. Ta có: \(MN = \sqrt {{{\left( {0 - 0} \right)}^2} + {{\left( { - 24 - 16} \right)}^2} + {{\left( { - 18 - 12} \right)}^2}} = 50\).

Thời gian di chuyển từ M đến N là: \(t = \frac{{MN}}{{AB}} \cdot 6 = \frac{{50}}{{26}} \cdot 6 = \frac{{150}}{{13}} \approx 11,54\) (phút).

18. Đúng sai
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz cho trước (1 đơn vị = 1cm), có một chú kiến vàng và một chú kiến đen bò trên hai sợi dây thẳng khác nhau. Giả sử tại thời điểm t (tính bằng phút), kiến vàng (kiến bên trái) ở tại vị trí (6 + t; 8 – t; 3 + t) trên đường thẳng d1. Cùng thời điểm đó, kiến đen ở tại vị trí (1 + t; 2 + t; 2t) trên đường thẳng d2 được mô hình hoá như hình vẽ bên cạnh.

Trong không gian Oxyz cho trước (1 đơn vị = 1cm), có một chú kiến vàng và một chú kiến đen bò trên hai sợi dây thẳng khác nhau. Giả sử tại thời điểm t (tính bằng phút), kiến vàng (kiến bên trái) ở tại vị trí (6 + t; 8 – t; 3 + t) trên đường thẳng d1 (ảnh 1)

Khi đó:

a

Hai chú kiến bò trên hai đường thằng chéo nhau.

ĐúngSai
b

Khoảng cách giữa hai chú kiến tại các thời điểm t = 0 là 80 cm.

ĐúngSai
c

Khoảng cách giữa hai chú kiến tại các thời điểm t = 10 là 3\(\sqrt {30} \) cm.

ĐúngSai
d

Khoảng cách ngắn nhất giữa hai chú kiến gần bằng 7,33 cm.

ĐúngSai
Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng.               b) Sai.                        c) Đúng.                     d) Sai.

a) Đúng. Vectơ chỉ phương của đường thẳng d1 là \(\overrightarrow {{u_1}} = \left( {1; - 1;1} \right)\).

Vectơ chỉ phương của đường thẳng d2 là \(\overrightarrow {{u_2}} = \left( {1;1;2} \right)\).

Ta có \(\frac{1}{1} \ne \frac{{ - 1}}{1} \ne \frac{1}{2}\) .

Nên đường thẳng d1 không song song với đường thẳng d2.

Gọi M1(6 + t; 8 – t; 3 + t) thuộc d1, M2(1+ t; 2 + t; 2t) thuộc d2.

Ta có hệ phương trình: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{6 + t = 1 + t}\\{8 - t = 2 + t}\\{3 + t = 2t}\end{array}} \right.\).

Hệ phương trình vô nghiệm. Do đó, hai đường thẳng không cắt nhau nên hai đường thẳng chéo nhau.

b) Sai. Tại t = 0, toạ độ của hai chú kiến là:

Kiến vàng M1(6; 8; 3).

Kiến đen M2(1; 2; 0).

Khoảng cách giữa hai chú kiến:

\(d = \sqrt {{{\left( {1 - 6} \right)}^2} + {{\left( {2 - 8} \right)}^2} + {{\left( {0 - 3} \right)}^2}} = \sqrt {70} \approx 8,37\).

c) Đúng. Tại t = 10, toạ độ của hai chú kiến là:

Kiến vàng M1(16; -2; 13).

Kiến đen M2(11; 12; 20).

Khoảng cách giữa hai chú kiến là:

\(d = \sqrt {{{\left( {11 - 16} \right)}^2} + {{\left( {12 + 2} \right)}^2} + {{\left( {20 - 13} \right)}^2}} = \sqrt {270} = 3\sqrt {30} \).

d) Sai. Khoảng cách giữa hai chú kiến là hàm số:

\(d\left( t \right) = \sqrt {{{\left( { - 5} \right)}^2} + {{\left( { - 6 + 2t} \right)}^2} + {{\left( {t - 3} \right)}^2}} = \sqrt {5{t^2} - 30t + 70} \)(t ≥ 0).

\(d'\left( t \right) = \frac{1}{{2\sqrt {5{t^2} - 30t + 70} }} \cdot \left( {10t - 30} \right) = 0 \Leftrightarrow 10t - 30 = 0 \Leftrightarrow t = 3\).

Xét bảng biến thiên của hàm số \(d\left( t \right) = \sqrt {5{t^2} - 30t + 70} \) (t ≥ 0).

Trong không gian Oxyz cho trước (1 đơn vị = 1cm), có một chú kiến vàng và một chú kiến đen bò trên hai sợi dây thẳng khác nhau. Giả sử tại thời điểm t (tính bằng phút), kiến vàng (kiến bên trái) ở tại vị trí (6 + t; 8 – t; 3 + t) trên đường thẳng d1 (ảnh 2)

Dựa vào bảng biến biên ta thấy hàm số d(t) đạt giá trị nhỏ nhất tại t = 3.

\(d\left( 3 \right) = \sqrt {5 \cdot {3^2} - 30 \cdot 3 + 70} = \sqrt {25} = 5\) cm.

Khoảng cách ngắn nhất giữa hai chú kiến bằng 5 cm.

19. Đúng sai
• 1 điểm

Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, một carbin cáp treo xuất phát từ điểm A(10; 3; 0) và chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u  = \left( {2; - 2;1} \right)\) với vận tốc là 6 m/s (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là mét).

Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, một carbin cáp treo xuất phát từ điểm A(10; 3; 0) và chuyển động đều theo đường cáp có vectơ chỉ phương là vecto u  =(2; - 2;1) với vận tốc là 6 m/s (đơn vị trên mỗi trục toạ độ là mét). (ảnh 1)

Khi đó:

a

Phương trình tham số của đường cáp là \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 10 + 2t}\\{y = 3 - 2t}\\{z = t}\end{array}} \right.\).

ĐúngSai
b

Giả sử sau thời gian t giây kể từ lúc xuất phát (t ≥ 0), carbin đến điểm M. Khi đó toạ độ điểm M là \(\left( {3t + 10; - 3t + 3;\frac{{3t}}{2}} \right)\).

ĐúngSai
c

Carbin dừng ở điểm B có hoành độ xB = 600. Khi đó AB = 800 m.

ĐúngSai
d

Thời gian để carbin di chuyển từ vị trí xuất phát đến điểm dừng B là 100 giây.

ĐúngSai
Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng.            b) Sai.                    c) Sai.             d) Sai.

a) Đúng. Phương trình tham số của đường cáp là \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 10 + 2t}\\{y = 3 - 2t}\\{z = t}\end{array}} \right.\).

b) Sai. Do tốc độ chuyển động của carbin là 6 m/s nên độ dài AM bằng 6t (m).

Vì vậy \(\left| {\overrightarrow {AM} } \right| = 6t\left( {t \ge 0} \right)\).

Do hai vectơ \(\overrightarrow {AM} \) và \(\overrightarrow u \) cùng phương và cùng hướng nên \(\overrightarrow {AM} = k\overrightarrow u \) với k là số thực dương nào đó. Suy ra: \(\left| {\overrightarrow {AM} } \right| = k\left| {\overrightarrow u } \right| = k \cdot \sqrt {2{}^2 + {{\left( { - 2} \right)}^2} + 1} = 3k\). Do đó 3k = 6t nên k = 2t.

Vì vậy, ta có \(\overrightarrow {AM} = 2t \cdot \overrightarrow u = \left( {4t; - 4t;2t} \right)\).

Gọi toạ độ của điểm M là (xM; yM; zM).

Do \(\overrightarrow {AM} = \left( {4t; - 4t;2t} \right)\)

Nên \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{x_M} = 4t + 10}\\{{y_M} = - 4t + 3}\\{{z_M} = 2t}\end{array}} \right.\).

c) Sai. Do xB = 610 nên 4t + 10 = 610 hay t = 150. Do đó, ta có điểm B(610; −597; 300).

Vậy \(AB = \sqrt {{{\left( {610 - 10} \right)}^2} + {{\left( { - 597 - 3} \right)}^2} + {{\left( {300 - 0} \right)}^2}} = \)900m

d) Sai. Thời gian để cabin di chuyển từ vị trí xuất phát đến điểm dừng B là 150 giây.

20. Đúng sai
• 1 điểm

Anh Quý là một nhiếp ảnh gia chuyên săn ảnh chim hoang dã. Giả sử với hệ trục Oxyz cho trước, anh Quý đang ngắm và ống kính ở vị trí A có toạ độ (200; 675; 400) thì có một con gà lôi tía xuất hiện ở vị trí B có toạ độ (640; 550; 474). Nếu một quả đồi có toạ độ đỉnh C là (420; 610; 450).

Anh Quý là một nhiếp ảnh gia chuyên săn ảnh chim hoang dã. Giả sử với hệ trục Oxyz cho trước, anh Quý đang ngắm và ống kính ở vị trí A có toạ độ (200; 675; 400) thì có một con gà lôi tía xuất hiện ở vị trí B có toạ độ (640; 550; 474) (ảnh 1)

Khi đó:

a

Phương trình tham số của đường thẳng chứa đoạn thẳng nối hai vị trí ống kính ngắm của anh Quý và con gà lôi tía là: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 200 + 440t}\\{y = 675 - 125t}\\{z = 400 + 74t}\end{array}} \right.\)

ĐúngSai
b

Nếu một quả đồi có toạ độ đỉnh C là (420; 610; 450). Khi đó C thuộc đường ngắm AB.

ĐúngSai
c

Với t là tham số trong phương trình đường thẳng AB ở câu a, vị trí trên đường ngắm có hoành độ bằng hoành độ đỉnh đồi C ứng với giá trị t = 1.

ĐúngSai
d

Giả sử quả đồi có dạng hình nón với đỉnh C và trục song song với trục Oz. Đường ngắm từ vị trí anh Quý đến con gà lôi tía không bị đỉnh đồi C che khuất theo phương thẳng đứng.

ĐúngSai
Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: a) Đúng.                 b) Sai.                         c) Sai.                   d) Sai.

a) Đúng. Vectơ chỉ phương của đường thẳng AB là:

\(\overrightarrow {AB} = \left( {640 - 200;550 - 675;474 - 400} \right) = \left( {440; - 125;74} \right)\).

Phương trình tham số của đường thẳng AB đi qua điểm A(200; 675; 400) và có vec tơ chỉ phương \(\overrightarrow {AB} = \left( {440; - 125;74} \right)\) là:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 200 + 440t}\\{y = 675 - 125t}\\{z = 400 + 74t}\end{array}} \right.\)

b) Sai. Thay toạ độ C vào phương trình tham số của đường thẳng AB:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{420 = 200 + 440t}\\{610 = 675 - 125t}\\{450 = 400 + 74t}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{440t = 220}\\{ - 125t = - 65}\\{74t = 50}\end{array} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{t = 0,5}\\{t = 0,52}\\{t = \frac{{50}}{{74}}}\end{array}} \right.} \right.\).

Với các giá trị t tìm được khác nhau nên phương trình vô nghiệm.

c) Sai.Để tìm điểm trên đường ngắm AB có cùng hoành độ với đỉnh đồi C(420; 610; 450) ta xét x = 420 ⇔ 200 + 440t = 420 hay t = 0,5.

d) Sai. Để xét xem đường ngắm có bị đỉnh đồi che khuất hay không, ta tìm tọa độ điểm M nằm trên đường ngắm AB sao cho M có cùng hoành độ với đỉnh đồi C (xM = 420).

Từ kết quả câu c, ứng với xM = 420 thì t = 0,5. Thay t = 0,5 vào phương trình đường thẳng AB để tìm tung độ và cao độ của M:\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{y_M} = 675 - 125 \cdot 0,5 = 612,5}\\{{z_M} = 400 + 74 \cdot 0,5 = 437}\end{array}} \right.\).

Xét zC = 450 > zM = 437 đỉnh đồi nằm cao hơn đường ngắm của anh Quý tại vị trí cắt ngang này. Do đó, tia sáng/tầm nhìn thẳng từ A đến B sẽ bị phần đỉnh đồi che khuất (đường thẳng đi dưới đỉnh đồi).

21. Tự luận
• 1 điểm

Trong không gian Oxyz, một khinh khí cầu ở toạ độ A(−16; −16; −8) bắt đầu bay với vectơ vận tốc không đổi \(\overrightarrow v  = \left( {2;2;1} \right)\) (đơn vị vận tốc là km/h) và dự kiến bay trong thời gian 12 giờ. Biết trạm kiểm soát không lưu đặt ở vị trí gốc toạ độ O kiểm soát được các vật thể cách trạm một khoảng tối đa bằng 6 km. Thời gian kể từ khi trạm kiểm soát không lưu phát hiện ra khinh khí cầu đến khi khinh khí cầu ra khỏi vùng kiểm soát là bao nhiêu phút.

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 240

Sau khoảng thời gian t (h) giả sử khinh khí cầu di chuyển đến vị trí M(x; y; z).

\(\overrightarrow {AM}  = \left( {x + 16;y + 16;z + 8} \right)\).

Ta có: \(\overrightarrow {AM}  = t\overrightarrow v  \Leftrightarrow \left( {x + 16;y + 16;z + 8} \right) = t\overrightarrow v  \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x =  - 16 + 2t}\\{y =  - 16 + 2t}\\{z =  - 8 + t}\end{array}} \right.\) (0 ≤ t ≤ 6).

Nên M(−16 + 2t; −16 + 2t; −8 + t).

Để hệ thống kiểm soát không lưu quan sát được khinh khí cầu ở vị trí M thì:

\[OM \le 6 \Leftrightarrow \sqrt {{{\left( { - 16 + 2t} \right)}^2} + {{\left( { - 16 + 2t} \right)}^2} + {{\left( { - 8 + t} \right)}^2}}  \le 6 \Leftrightarrow \sqrt {9{t^2} - 144t + 576}  \le 6\]

\( \Leftrightarrow 6 \le t \le 10\)

Do đó hệ thống kiểm soát không lưu có thể quan sát khinh khí cầu trong khoảng thời gian 4 giờ hay 240 phút.

22. Tự luận
• 1 điểm

Khi gắn hệ toạ độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tính theo kilomet) vào một sân bay, mặt phẳng (Oxy) trùng với sân bay. Một máy bay bay theo đường thẳng từ vị trí A(5; 0; 5) đến vị trí B(10; 10; 3) và hạ cánh tại vị trí M(a; b; c). Giá trị của b + c bằng bao nhiêu?

Khi gắn hệ toạ độ Oxyz (đơn vị trên mỗi trục tính theo kilomet) vào một sân bay, mặt phẳng (Oxy) trùng với sân bay. Một máy bay bay theo đường thẳng từ vị trí A(5; 0; 5) đến vị trí B(10; 10; 3) (ảnh 1)

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 25

Ta có M là chính là giao điểm của mặt phẳng (Oxy) và đường thẳng AB

Phương trình đường thẳng AB: \(\frac{{x - 5}}{5} = \frac{y}{{10}} = \frac{{z - 5}}{{ - 2}}\).

Vì M thuộc AB nên tồn tại một số thực t sao cho M(5t + 5; 10t; −2t + 5).

Ngoài ra M thuộc mặt phẳng (Oxy) nên −2t + 5 = 0 hay t = \(\frac{5}{2}\).

Nên \(M\left( {\frac{{35}}{2};25;0} \right)\)

Vậy b + c = 25.

23. Tự luận
• 1 điểm

Một phần mềm mô phỏng vận động viên đang tập bắn súng trong không gian Oxyz. Cho biết trục d của nòng súng có phương trình: \(\frac{{x - 1}}{1} = \frac{{y - 2}}{2} = \frac{{z - 3}}{3}\) và hồng tâm A(3; 6; 2m + 5). Hỏi m bằng bao nhiêu thì vận động viên đó bắn trúng hồng tâm?

Một phần mềm mô phỏng vận động viên đang tập bắn súng trong không gian Oxyz. Cho biết trục d của nòng súng có phương trình: (x - 1)/1 = (y - 2)/2 = (z - 3)/3 (ảnh 1)

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 2

Để vận động viên đó bắn trúng hồng tâm thì A thuộc trục d.

Thay A(3; 6; 2m + 5) vào phương trình trục d ta có:

\(\frac{{3 - 1}}{1} = \frac{{6 - 2}}{2} = \frac{{2m + 5 - 3}}{3} = 2\)

 Suy ra \(2m + 5 - 3 = 6 \Leftrightarrow 2m = 4 \Leftrightarrow m = 2\).

24. Tự luận
• 1 điểm

Trong một khu du lịch, người ta cho du khách trải nghiệm thiên nhiên bằng cách đu theo đường trượt từ zipline từ vị trí A cao 18 m của một tháp này sang vị trí B cao 12 m của tháp hai trong khung cảnh tuyệt đẹp xung quanh. Với hệ trục toạ độ Oxyz cho trước (đơn vị: mét), toạ độ của A và B lần lượt là A(3; 2; 18) và B(23; 27; 12). Khi du khách ở độ cao 15 m thì toạ độ của du khách lúc đó là M(a; b; c). Tính giá trị của biểu thưc T = a + b + c?

Trong một khu du lịch, người ta cho du khách trải nghiệm thiên nhiên bằng cách đu theo đường trượt từ zipline từ vị trí A cao 18 m của một tháp này sang vị trí B cao 12 m của tháp hai trong khung cảnh tuyệt đẹp xung quanh (ảnh 1)

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 42,5

Phương trình tham số đường thẳng chứa đường trượt zipline là đường thẳng AB.

Ta có \(\overrightarrow {AB}  = \left( {20;25; - 6} \right)\).

Phương trình đường thẳng chứa đường trượt zipline là \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 3 + 20t}\\{y = 2 + 25t}\\{z = 18 - 6t}\end{array}} \right.\).

Khi du khách ở độ cao 15 m nên z = 15 ⇔ 18 – 6t = 15 hay t = \(\frac{1}{2}\).

Thay t = \(\frac{1}{2}\) vào phương trình đường thẳng AB ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 13}\\{y = \frac{{29}}{2}}\\{z = 15}\end{array}} \right.\).

Nên M\(\left( {13;\frac{{29}}{2};15} \right)\).

Vậy a + b + c = 42,5.

25. Tự luận
• 1 điểm

Tại một sân bay, người ta chọn hệ toạ độ Oxyz có gốc toạ độ O tại vị trí chân của đài quan sát, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt sân bay (đơn vị trên mỗi trục toạ độ tính theo kilomet). Trên màn hình Rađa người ta quan sát một máy bay đang hạ cánh theo đường thẳng từ vị trí A(16; 14; 10) đến vị trí B(8; 2; 5) và tiếp đất tại vị trí C(0; b; c). Hỏi vị trí tiếp đất của máy bay cách chân quan sát bao nhiêu kilomet? (làm tròn kết quả đến hàng phần mười).

Tại một sân bay, người ta chọn hệ toạ độ Oxyz có gốc toạ độ O tại vị trí chân của đài quan sát, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt sân bay (đơn vị trên mỗi trục toạ độ tính theo kilomet). (ảnh 1)

Xem đáp án

Hướng dẫn giải:

Đáp án: 10

Đường bay của máy bay là đường thẳng AB đi qua A(16; 14; 10) và có vec tơ chỉ phương \(\overrightarrow {AB}  = \left( { - 8; - 12; - 5} \right)\).

Phương trình tham số của AB: \(\frac{{x - 16}}{{ - 8}} = \frac{{y - 14}}{{ - 12}} = \frac{{z - 10}}{{ - 5}}\).

Vì C(0; b; c) thuộc AB nên \(\frac{{ - 16}}{{ - 8}} = \frac{{b - 14}}{{ - 12}} = \frac{{c - 10}}{{ - 5}} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{b - 14}}{{ - 12}} = 2}\\{\frac{{c - 10}}{{ - 5}} = 2}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{b =  - 10}\\{c = 0}\end{array}} \right.\).

Ta có OC = \(\sqrt {{0^2} + {{\left( { - 10} \right)}^2} + {0^2}}  = 10\).

Vậy vị trí tiếp đất của máy bay cách chân đài quan sát là 10 km.