Với giải sách bài tập Toán 10 Bài 2: Đường thẳng trong mặt phẳng tọa độ sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Toán 10. Mời các bạn đón xem:
Giải SBT Toán lớp 10 Bài 2: Đường thẳng trong mặt phẳng tọa độ
Giải SBT Toán 10 trang 65 Tập 2
Các bài toán sau đây được xét trong mặt phẳng Oxy.
Lời giải:
a) Giả sử đường thẳng cần tìm có dạng y = a’x + b’
Đường thẳng đi qua điểm ; B(0; 3)
Ta có hệ
Suy ra đường thẳng có dạng y = 2x + 3 2x – y + 3 = 0
Vì vậy a = 2; b = – 1; c = 3.
b) Giả sử đường thẳng cần tìm có dạng y = a’x + b’
Đường thẳng đi qua điểm A(1; 0) ; B(0; 1)
Ta có hệ
Suy ra đường thẳng có dạng y = – x + 1 x + y – 1 = 0
Vì vậy a = 1; b = 1; c = – 1.
c) Giả sử đường thẳng cần tìm có dạng y = a’x + b’
Đường thẳng đi qua điểm A(0; 3) và song song với trục hoành nên đường thẳng có dạng y c 3 = 0
Vì vậy a = 0; b = 1; c = – 3.
d) Giả sử đường thẳng cần tìm có dạng y = a’x + b’
Đường thẳng đi qua điểm A(– 2; 0) và song song với trục Oy nên đường thẳng có dạng x + 2 = 0.
Vì vậy a = 1; b = 0; c = 2.
a) d đi qua điểm M(2; 2) và có vectơ chỉ phương = (4; 7);
b) d đi qua điểm N(0; 1) và có vectơ pháp tuyến là = (-5; 3);
c) d đi qua A(-2; -3) và có hệ số góc k = 3,
d) d đi qua hai điểm P(1; 1) và Q(3; 4).
Lời giải:
a) Đường thẳng d đi qua điểm M(2; 2) và có vectơ chỉ phương = (4; 7) nên ta có phương trình tham số của đường thẳng d là:
Đường thẳng d đi qua điểm M(2; 2) và có vectơ chỉ phương = (4; 7) nên vectơ pháp tuyến của đường thẳng d là (7; –4) phương trình tổng quát của đường thẳng d là: 7(x – 2) – 4(y – 2) = 0 7x – 4y – 6 = 0
b) Đường thẳng d đi qua điểm N(0; 1) và có vectơ pháp tuyến là = (– 5; 3) nên ta có phương trình tổng quát của đường thẳng d là: – 5(x – 0) + 3(y – 1) = 0 ⇔ – 5x + 3y – 3 = 0.
Đường thẳng d đi qua điểm N(0; 1) và có vectơ pháp tuyến là = (–5 ; 3) nên ta có vectơ chỉ của đường thẳng d là (3; 5) phương trình tham số của đường thẳng d là: .
c) Đường thẳng d đi qua A(–2; –3) và có hệ số góc k = 3 nên phương trình tổng quát của đường thẳng d là: y = 3(x + 2) – 3 ⇔ 3x – y + 3 = 0.
Khi đó vectơ pháp tuyến của đường thẳng d là suy ra vectơ chỉ phương . Vì vậy phương trình tham số của đường thẳng d là: .
d) Đường thẳng d đi qua hai điểm P(1; 1) và Q(3; 4) nên vectơ chỉ phương = (2; 3) và có vectơ pháp tuyến là vectơ (3; – 2).
Phương trình tham số của đường thẳng d là: .
Phương trình tổng quát của đường thẳng d là: 3(x – 1) – 2(y – 1) = 0 3x – 2y – 1 = 0.
Giải SBT Toán 10 trang 66 Tập 2
Bài 3 trang 66 SBT Toán 10 Tập 2: Cho tam giác ABC, biết A(1; 4), B(0; 1) và C(4; 3).
a) Lập phương trình tổng quát của đường thẳng BC.
b) Lập phương trình tham số của đường trung tuyến AM.
c) Lập phương trình tổng quát của đường cao AH.
Lời giải:
a) Đường thẳng BC có vectơ chỉ phương là vectơ và có vectơ pháp tuyến là vectơ nên phương trình tổng quát của đường thẳng d là: 1(x – 0) – 2(y – 1) = 0 ⇔ x – 2y + 2 = 0.
b) Ta có M là trung điểm của BC nên toạ độ của M là: M(2; 2).
Đường thẳng AM có vectơ chỉ phương là vectơ = (1; – 2) nên phương trình tham số của đường thẳng AM là:
c) Đường cao AH đi qua điểm A(1; 4) và có vectơ pháp tuyến là = (2; 1) nên phương trình tổng quát của đường cao AH là: 2(x – 1) + 1(y – 4) = 0 ⇔ 2x + y – 6 = 0.
a) đi qua M(3; 3) và song song với đường thẳng x + 2y – 2022 = 0;
b) đi qua N(2; – 1) và vuông góc với đường thẳng 3x + 2y + 99 = 0.
Lời giải:
a) Đường thẳng đi qua M(3; 3) và song song với đường thẳng x + 2y – 2022 = 0 nên đường thẳng ∆ có vectơ pháp tuyến là vectơ (1; 2) phương trình tổng quát của đường thẳng ∆ là: 1(x – 3) + 2(y – 3) = 0 x + 2y – 9 = 0
b) Đường thẳng đi qua N(2; –1) và vuông góc với đường thẳng 3x + 2y + 99 = 0 nên đường thẳng ∆ có vectơ pháp tuyến là vectơ (2; – 3) phương trình tổng quát của đường thẳng ∆ là: 2(x – 2) – 3(y + 1) = 0 ⇔ 2x – 3y – 7 = 0.
Bài 5 trang 66 SBT Toán 10 Tập 2: Xét vị trí tương đối của các cặp đường thẳng d1 và d2 sau đây:
a) và ;
Lời giải:
a) d1 và d2 có véc tơ pháp tuyến lần lượt là (2; 1) và (2; 3)
Ta có: a1.b2 – a2.b1 = 2.3 – 1.2 = 4 ≠ 0, suy ra véc tơ và là hai vectơ không cùng phương. Do đó d1 và d2 cắt nhau tại một điểm M.
Giải hệ phương trình ta được M(- 9; 9).
Vậy hai đường thẳng d1 và d2 cắt nhau tại một điểm M.
b) Ta có d1: suy ra phương trình tổng quát của d1 là: 2x + y – 5 = 0
d1 và d2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là (2; 1) và (2; 1).
Ta có: a1.b2 – a2.b1 = 2.1 – 1.2 = 0, suy ra vectơ và là hai vectơ cùng phương. Do đó d1 và d2 song song hoặc trùng nhau. Ta lấy M(– 4; – 2) thuộc d2 , thay toạ độ M vào d1 ta được 2.(– 4) + (– 2) – 5 = – 15 ≠ 0 suy ra M không thuộc d1. Vậy d1 song song với d2.
c) Ta có d1: suy ra phương trình tổng quát của d1 là: 5x – y + 3 = 0.
Khi đó d1 và d2 đều có phương trình tổng quát là 5x – y + 3 = 0
Vậy d1 trùng với d2.
Lời giải:
Ta có d:
Suy ra phương trình tổng quát của đường thẳng d là: 2x – y = 0
Tạo độ giao điểm của d với đường thẳng ∆ là nghiệm của hệ phương trình:
Vậy toạ độ giao điểm của đường thẳng d với đường thẳng ∆ là: .
a) và ;
Lời giải:
a) d1 và d2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là (5; – 3) và (10; – 6).
Ta có .
Suy ra (d1, d2) = 0o
b) d1 và d2 có véc tơ pháp tuyến lần lượt là (7; – 3) và (3; 7)
Ta có a1.a2 +b1.b2 = 7.3 + (– 3).7 = 0, suy ra (d1, d2) = 90o.
c) d1 và d2 có véc tơ pháp tuyến lần lượt là (2; – 4) và (6; – 2)
Ta có
Suy ra (d1, d2) = 45o.
a) M(2; 3) và
Lời giải:
a) Ta có .
Vậy khoảng cách từ điểm M(2; 3) đến đường thẳng ∆ là: .
b) Ta có .
Vậy khoảng cách từ điểm M(0;1) đến đường thẳng ∆ là: .
c) Ta có .
Vậy khoảng cách từ điểm M(1; 1) đến đường thẳng ∆ là: .
d) Ta có .
Vậy khoảng cách từ điểm M(4; 9) đến đường thẳng ∆ là: 21.
Lời giải:
Vì đường thẳng ∆ tiếp xúc với đường tròn (C) nên ta có
Xét phương trình (1) ta có – 2 + c = 15 c = 17
Xét phương trình (2) ta có – 2 + c = – 15 c = – 13
Vậy c = 17 hoặc c = – 13 thoả mãn bài toán.
Bài 10 trang 66 SBT Toán 10 Tập 2: Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng:
và
Lời giải:
Ta có ∆ và ∆’ có vectơ pháp tuyến lần lượt là (6; 8) và (6; 8) hai vectơ này cùng phương. Do đó ∆ và ∆’ song song hoặc trùng nhau.
Dễ dàng nhận thấy ∆ và ∆’ song song với nhau, thật vậy:
Ta lấy thuộc ∆, thay tọa độ điểm vào phương trình ∆’ ta được:
6.0 + 8. – 1 = 10 ≠ 0 nên M ∉ ∆’.
Khi đó, ta có: .
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng ∆ và ∆’ bằng 1.
Lời giải:
Giả sử người ngồi trên xe khách là điểm M đang di chuyển trên đường cao tốc có dạng là đường thẳng ∆ như hình vẽ. Ta thấy khoảng cách ngắn nhất giữa người đó và trạm viễn thông S khi người đó di chuyển đến điểm C và SC ∆. Vậy khoảng cách ngắn nhất giữa người đó và trạm viễn thông S bằng đoạn SC = d(S, ∆).
Ta có
Vậy khoảng cách ngắn nhất giữa người đó và trạm viễn thông S bằng km.
Xem thêm các bài giải SBT Toán 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 3: Đường tròn trong mặt phẳng tọa độ
Bài 4: Ba đường conic trong mặt phẳng tọa độ
Lý thuyết Đường thẳng trong mặt phẳng tọa độ
1. Phương trình đường thẳng
1.1. Vectơ chỉ phương và vectơ pháp tuyến của đường thẳng
Vectơ được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng ∆ nếu và giá của song song hoặc trùng với ∆.
Vectơ được gọi là vectơ pháp tuyến của đường thẳng ∆ nếu và vuông góc với vectơ chỉ phương của ∆.
Chú ý:
• Nếu đường thẳng ∆ có vectơ pháp tuyến thì ∆ sẽ nhận hoặc là một vectơ chỉ phương.
• Nếu là vectơ chỉ phương của đường thẳng ∆ thì (k ≠ 0) cũng là vectơ chỉ phương của ∆.
• Nếu là vectơ pháp tuyến của đường thẳng ∆ thì (k ≠ 0) cũng là vectơ pháp tuyến của ∆.
Ví dụ:
a) Cho đường thẳng d có vectơ chỉ phương . Tìm một vectơ pháp tuyến của d.
b) Cho đường thẳng d’ có vectơ pháp tuyến . Tìm ba vectơ chỉ phương của d’.
Hướng dẫn giải
a) Đường thẳng d có vectơ chỉ phương .
Suy ra d cũng có vectơ chỉ phương và có vectơ pháp tuyến .
Vậy d có vectơ pháp tuyến .
b)
• d’ có vectơ pháp tuyến .
Suy ra d’ có vectơ chỉ phương ; .
• d’ có vectơ chỉ phương .
Suy ra d’ cũng có vectơ chỉ phương .
Vậy ba vectơ chỉ phương của d’ là ; ; .
1.2. Phương trình tham số của đường thẳng
Trong mặt phẳng Oxy, ta gọi:
(với )
là phương trình tham số của đường thẳng ∆ đi qua điểm M0(x0; y0), có vectơ chỉ phương .
Chú ý: Cho t một giá trị cụ thể thì ta xác định được một điểm trên đường thẳng ∆ và ngược lại.
Ví dụ:
a) Viết phương trình tham số của đường thẳng d đi qua điểm M(1; 3) và nhận làm vectơ chỉ phương.
b) Trong các điểm A(2; 5), B(3; 12), C(–4; 6) thì điểm nào thuộc đường thẳng d?
Hướng dẫn giải
a) Đường thẳng d đi qua điểm M(1; 3) và có vectơ chỉ phương .
Vậy phương trình tham số của đường thẳng d:
b)
• Thay tọa độ điểm A vào phương trình tham số của đường thẳng d, ta được:
(vô lý).
Khi đó A(2; 5) ∉ d.
• Thay tọa độ điểm B vào phương trình tham số của đường thẳng d, ta được:
.
Khi đó B(3; 12) ∈ d.
• Thay tọa độ điểm C vào phương trình tham số của đường thẳng d, ta được:
(vô lý).
Khi đó C(–4; 6) ∉ d.
Vậy chỉ có điểm B thuộc đường thẳng d.
1.3. Phương trình tổng quát của đường thẳng
Trong mặt phẳng Oxy, mỗi đường thẳng đều có phương trình tổng quát dạng: ax + by + c = 0, với a và b không đồng thời bằng 0.
Chú ý:
• Mỗi phương trình ax + by + c = 0 (a và b không đồng thời bằng 0) đều xác định một đường thẳng có vectơ pháp tuyến .
• Khi cho phương trình đường thẳng ax + by + c = 0, ta hiểu a và b không đồng thời bằng 0.
Ví dụ: Viết phương trình tổng quát của đường thẳng ∆ trong mỗi trường hợp sau:
a) Đường thẳng ∆ đi qua điểm H(2; 1) và có vectơ pháp tuyến .
b) Đường thẳng ∆ đi qua điểm K(5; –8) và có vectơ chỉ phương .
c) Đường thẳng ∆ đi qua hai điểm M(6; 3), N(9; 1).
Hướng dẫn giải
a) Đường thẳng ∆ đi qua điểm H(2; 1) và có vectơ pháp tuyến nên ta có phương trình tổng quát của ∆ là: –2(x – 2) – 1(y – 1) = 0
⇔ –2x – y + 5 = 0.
Vậy phương trình tổng quát của ∆ là –2x – y + 5 = 0.
b) ∆ có vectơ chỉ phương nên ∆ nhận làm vectơ pháp tuyến.
Đường thẳng ∆ đi qua điểm K(5; –8) và có vectơ pháp tuyến nên ta có phương trình tổng quát của ∆ là: 4(x – 5) + 3(y + 8) = 0
⇔ 4x + 3y + 4 = 0.
Vậy phương trình tổng quát của ∆ là 4x + 3y + 4 = 0.
c) Với M(6; 3), N(9; 1) ta có: .
∆ có vectơ chỉ phương nên ∆ nhận làm vectơ pháp tuyến.
Đường thẳng ∆ đi qua điểm M(6; 3) và có vectơ pháp tuyến nên phương trình tổng quát của ∆ là: 2(x – 6) + 3(y – 3) = 0
⇔ 2x + 3y – 21 = 0.
Vậy phương trình tổng quát của ∆ là 2x + 3y – 21 = 0.
Nhận xét:
• Phương trình đường thẳng ∆ đi qua hai điểm A(xA; yA), B(xB; yB) có dạng:
(với xB ≠ xA, yB ≠ yA).
• Nếu đường thẳng ∆ cắt trục Ox và Oy tại A(a; 0) và B(0; b) (a, b khác 0) thì phương trình ∆ có dạng:
(1).
Phương trình (1) còn được gọi là phương trình đoạn chắn.
Ví dụ:
+) Đường thẳng ∆ đi qua hai điểm P(2; 5), Q(1; 8).
Suy ra phương trình đường thẳng ∆: .
Vậy phương trình đường thẳng ∆ là .
+) Đường thẳng ∆ đi qua hai điểm X(–4; 0) và Y(0; 5).
Vậy phương trình đoạn chắn của ∆: .
1.4. Liên hệ giữa đồ thị hàm số bậc nhất và đường thẳng
Ta đã biết đồ thị của hàm số bậc nhất y = kx + y0 (k ≠ 0) là một đường thẳng d đi qua điểm M(0; y0) và có hệ số góc k. Ta có thể viết: y = kx + y0 ⇔ kx – y + y0 = 0.
Như vậy, đồ thị hàm bậc nhất y = kx + y0 là một đường thẳng có vectơ pháp tuyến và có phương trình tổng quát là kx – y + y0 = 0. Đường thẳng này không vuông góc với Ox và Oy.
Ngược lại, cho đường thẳng d có phương trình tổng quát ax + by + c = 0 với a và b đều khác 0, khi đó ta có thể viết: ax + by + c = 0 ⇔ y = kx + y0.
Như vậy d là đồ thị của hàm bậc nhất y = kx + y0 với hệ số góc và tung độ gốc .
Ví dụ:
+) Cho đường thẳng d có phương trình: y = 2x + 1 ⇔ 2x – y + 1 = 0.
Ta suy ra vectơ pháp tuyến của đường thẳng d là .
+) Cho đường thẳng d’ có phương trình: x + 5y – 2 = 0 .
Khi đó ta có d là đồ thị của hàm bậc nhất y = kx + y0, với hệ số góc và tung độ gốc .
Chú ý:
• Nếu a = 0 và b ≠ 0 thì phương trình tổng quát ax + by + c = 0 trở thành .
Khi đó d là đường thẳng vuông góc với Oy tại điểm .
• Nếu b = 0 và a ≠ 0 thì phương trình tổng quát ax + by + c = 0 trở thành .
Khi đó d là đường thẳng vuông góc với Ox tại điểm .
Trong cả hai trường hợp trên, đường thẳng d không phải là đồ thị của hàm số bậc nhất.
2. Vị trí tương đối của hai đường thẳng
Trong mặt phẳng Oxy, cho hai đường thẳng ∆1: a1x + b1y + c1 = 0 () có vectơ pháp tuyến và đường thẳng ∆2: a2x + b2y + c2 = 0 () có vectơ pháp tuyến .
Ta có thể dùng phương pháp tọa độ để xét vị trí tương đối của ∆1 và ∆2 như sau:
– Nếu và cùng phương thì ∆1 và ∆2 song song hoặc trùng nhau. Lấy một điểm P tùy ý trên ∆1.
+ Nếu P ∈ ∆2 thì ∆1 ≡ ∆2.
+ Nếu P ∉ ∆2 thì ∆1 // ∆2.
– Nếu và không cùng phương thì ∆1 và ∆2 cắt nhau tại một điểm M(x0; y0) với (x0; y0) là nghiệm của hệ phương trình: .
Chú ý:
a) Nếu thì , suy ra ∆1 ⊥ ∆2.
b) Để xét hai vectơ và cùng phương hay không cùng phương, ta xét biểu thức a1b2 – a2b1:
+ Nếu a1b2 – a2b1 = 0 thì hai vectơ cùng phương.
+ Nếu a1b2 – a2b1 ≠ 0 thì hai vectơ không cùng phương.
Trong trường hợp tất cả các hệ số a1, a2, b1, b2 đều khác 0, ta có thể xét hai trường hợp:
+ Nếu thì hai vectơ cùng phương.
+ Nếu thì hai vectơ không cùng phương.
Ví dụ: Xét vị trí tương đối của các cặp đường thẳng sau:
a) ∆1: 4x – 10y + 1 = 0 và ∆2: x + y + 2 = 0.
b) ∆1: 12x – 6y + 6 = 0 và ∆2: 2x – y + 5 = 0.
c) ∆1: 8x + 10y – 12 = 0 và ∆2:
d) ∆1: và ∆2:
Hướng dẫn giải
a) ∆1: 4x – 10y + 1 = 0 và ∆2: x + y + 2 = 0.
∆1 và ∆2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là và .
Ta có .
Suy ra và là hai vectơ không cùng phương.
Khi đó ta có ∆1 và ∆2 cắt nhau tại một điểm M.
Giải hệ phương trình:
Suy ra .
Vậy ∆1 cắt ∆2 tại điểm .
b) ∆1: 12x – 6y + 6 = 0 và ∆2: 2x – y + 5 = 0.
∆1 và ∆2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là và .
Ta có .
Suy ra và là hai vectơ cùng phương.
Khi đó ta có ∆1 và ∆2 song song hoặc trùng nhau.
Chọn M(0; 1) ∈ ∆1.
Thay tọa độ điểm M vào phương trình đường thẳng ∆2, ta được: 2.0 – 1 + 5 = 4 ≠ 0.
Suy ra M(0; 1) ∉ ∆2.
Vậy ∆1 // ∆2.
c) ∆1: 8x + 10y – 12 = 0 và ∆2:
∆1 có vectơ pháp tuyến .
∆2 có vectơ chỉ phương .
Suy ra ∆2 có vectơ pháp tuyến .
Ta có .
Suy ra và là hai vectơ cùng phương.
Khi đó ta có ∆1 và ∆2 song song hoặc trùng nhau.
Chọn M(–6; 6) ∈ ∆2.
Thế tọa độ điểm M vào phương trình đường thẳng ∆1, ta được: 8.(–6) + 10.6 – 12 = 0.
Suy ra M(–6; 6) ∈ ∆1.
Vậy ∆1 ≡ ∆2.
d) ∆1: và ∆2:
• ∆1 có vectơ chỉ phương .
Suy ra ∆1 có vectơ pháp tuyến .
• ∆2 có vectơ chỉ phương .
Suy ra ∆2 có vectơ pháp tuyến .
∆1 và ∆2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là và .
Ta có 4.5 + 5.(–4) = 0.
Suy ra .
Do đó ∆1 ⊥ ∆2.
∆1 đi qua điểm A(–1; 2) và có vectơ pháp tuyến .
Suy ra phương trình tổng quát của ∆1: 4(x + 1) + 5(y – 2) = 0 ⇔ 4x + 5y – 6 = 0.
Tương tự, ta tìm được phương trình tổng quát của ∆2: 5x – 4y + 38 = 0.
Gọi M(x; y) là giao điểm của ∆1 và ∆2.
Suy ra tọa độ điểm M thỏa hệ phương trình:
Khi đó ta có tọa độ là .
Vậy ∆1 và ∆2 vuông góc với nhau tại điểm .
3. Góc giữa hai đường thẳng
3.1. Khái niệm góc giữa hai đường thẳng
Hai đường thẳng ∆1 và ∆2 cắt nhau tạo thành bốn góc.
• Nếu ∆1 không vuông góc với ∆2 thì góc nhọn trong bốn góc đó được gọi là góc giữa hai đường thẳng ∆1 và ∆2.
• Nếu ∆1 vuông góc với ∆2 thì ta nói góc giữa ∆1 và ∆2 bằng 90°.
Ta quy ước: Nếu ∆1 và ∆2 song song hoặc trùng nhau thì góc giữa ∆1 và ∆2 bằng 0°.
Như vậy góc α giữa hai đường thẳng luôn thỏa mãn: 0° ≤ α ≤ 90°.
Góc giữa hai đường thẳng ∆1 và ∆2 được kí hiệu là hoặc (∆1, ∆2).
Ví dụ: Cho hình chữ nhật ABCD có .
Tính các góc: (BD, BC), (AB, AD), (AD, BC), (AB, BD).
Hướng dẫn giải
Ta có:
+) . Suy ra (BD, BC) = 30°.
+) Vì AB ⊥ AD nên (AB, AD) = 90°.
+) Vì AD // BC nên (AD, BC) = 0°.
+) Ta có (Vì AB ⊥ BC).
.
Vì nên (AB, BD) = 60°.
Vậy (BD, BC) = 30°, (AB, AD) = 90°, (AD, BC) = 0°, (AB, BD) = 60°.
3.2. Công thức tính góc giữa hai đường thẳng
Đường thẳng ∆1 và ∆2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là .
Ta có công thức: .
Nhận xét: Nếu ∆1, ∆2 có vectơ chỉ phương thì .
Chú ý: Ta đã biết hai đường thẳng vuông góc khi và chỉ khi chúng có hai vectơ pháp tuyến vuông góc. Do đó:
• Nếu ∆1 và ∆2 lần lượt có phương trình a1x + b1y + c1 = 0 và a2x + b2y + c2 = 0 thì ta có:
(∆1, ∆2) = 90° ⇔ a1a2 + b1b2 = 0.
• Nếu ∆1 và ∆2 lần lượt có phương trình y = k1x + m1 và y = k2x + m2 thì ta có:
(∆1, ∆2) = 90° ⇔ k1k2 = –1.
Nói cách khác, hai đường thẳng có tích các hệ số góc bằng –1 thì vuông góc với nhau.
Ví dụ: Tìm số đo của góc giữa hai đường thẳng d1 và d2 trong các trường hợp sau:
a) d1: x – 2y + 5 = 0 và d2: 3x – y = 0.
b) d1: 4x + 3y – 21 = 0 và d2:
c) d1: và d2:
Hướng dẫn giải
a) d1: x – 2y + 5 = 0 và d2: 3x – y = 0
d1, d2 có vectơ pháp tuyến lần lượt là .
Ta có .
Suy ra (d1, d2) = 45°.
Vậy (d1, d2) = 45°.
b) d1: 4x + 3y – 21 = 0 và d2:
d1 có vectơ pháp tuyến .
d2 có vectơ chỉ phương nên có vectơ pháp tuyến .
Ta có .
Suy ra // .
Vậy (d1, d2) = 0°.
c) d1: và d2:
d1, d2 có vectơ chỉ phương lần lượt là .
Ta có (–1).(–4) + 2.(–2) = 0.
Suy ra
Vậy (d1, d2) = 90°.
4. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng
Trong mặt phẳng Oxy, cho đường thẳng ∆ có phương trình ax + by + c = 0 (a2 + b2 > 0) và điểm M0(x0; y0). Khoảng cách từ điểm M0 đến đường thẳng ∆, kí hiệu là d(M0, ∆), được tính bởi công thức: .
Ví dụ: Tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng được cho tương ứng như sau:
a) A(3; 4) và ∆: 4x + 3y + 1 = 0.
b) B(1; 2) và d: 3x – 4y + 1 = 0.
Hướng dẫn giải
a) Với A(3; 4) và ∆: 4x + 3y + 1 = 0 ta có:
.
Vậy khoảng cách từ điểm A đến đường thẳng ∆ bằng 5.
b) Với B(1; 2) và d: 3x – 4y + 1 = 0 ta có:
.
Vậy khoảng cách từ điểm B đến đường thẳng d bằng .