Hình chiếu vuông góc của điểm lên đường thẳng lên mặt phẳng trong không gian Oxyz
Trong bài này, HocThatGioi sẽ hướng dẫn các bạn chi tiết cách tìm hình chiếu vuông góc của điểm, đường thẳng lên mặt phẳng. Gồm có 3 dạng sau: Hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng, hình chiếu vuông góc của điểm lên đường thẳng và hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng. Cùng theo dõi ngay nhé!
1. Hình chiếu vuông góc của điểm lên đường thẳng trong không gian Oxyz
Để tìm hình chiếu vuông góc của điểm M(x_M,y_M,z_M) lên đường thẳng d: \left\{\begin{matrix} x=x_0+at\\ y=y_0+bt\\ z=z_0+ct \end{matrix}\right. trong không gian Oxyz, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Gọi điểm M' là hình chiếu của M lên d
\Rightarrow M' \in d \Rightarrow M'(x_0+at, y_0+bt, z_0+ct)Bước 2: Vì M' là hình chiếu vuông góc của M lên d
\Rightarrow MM' \perp d \Rightarrow \vec {MM'} .\vec u_d=0.
Bước 3: Từ dữ kiện \vec {MM'} .\vec u_d=0 , ta sẽ giải và tìm được t, từ t ta có thể dễ dàng suy ra điểm M' rồi. (Xem hình vẽ bên dưới để dễ hình dung hơn)
Xem ví dụ dưới đây để hiểu rõ hơn nhé!
Ta có MM’ \perp d \Rightarrow \vec {MM’} . \vec u_d =0 (1)
Mà \vec {MM’}=(-t,1+2t,-4-t) và \vec u_d=(-1,2,-1)
(1) \Leftrightarrow (-t).(-1)+(1+2t).2 +(-4-t).(-1)=0 \Leftrightarrow t=-1
Thay t=-1 \Rightarrow M'(2,0,0) là hình chiếu của M lên d
2. Hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng trong không gian Oxyz
Để tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng trong không gian Oxyz, ta có thể giải theo kiểu tự luận tức là trình bày chi tiết các bước thực hiện hoặc giải bằng công thức nhanh (phù hợp với trắc nghiệm). HocThatGioi nghĩ rằng bạn nên hiểu cả 2 cách này để vừa có thể áp dụng công thức tính nhanh, vừa có thể hiểu bản chất để lỡ có quên công thức thì còn có cái mà dùng.
Tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng theo bản chất (tự luận)
Giả sử cần tìm hình chiếu vuông góc của điểm M(x_M,y_M,z_M) lên mặt phẳng (P): Ax+By+Cz+d=0
Bước 1: Viết phương trình đường thẳng d đi qua M và vuông góc với (P). Vì d vuông góc với (P) nên VTPT của (P) chính là VTCP của d. Khi đó, phương trình của d:\left\{\begin{matrix} x=x_M+At\\ y=y_M+Bt\\ z=z+M=Ct \end{matrix}\right.
Bước 2: Tìm giao điểm M' của đường thẳng d và (P). Đây cũng chính là hình chiếu của M lên (P) và tọa độ của nó sẽ là nghiệm của hệ phương trình sau: \left\{\begin{matrix} x_{M'}=x_M+At\\ y_{M'}=y_M+Bt\\ z_{M'}=z_M+Ct\\ Ax+By+Cz+D=0 \end{matrix}\right..
Bước 3: Giải hệ phương trình trên là có thể tìm được điểm M' là hình chiếu của M lên (P) rồi. (Xem hình ảnh bên dưới).
Tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng bằng công thức tính nhanh (trắc nghiệm)
Công thức tính nhanh hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng đơn giản chỉ là rút ra từ cách giải theo bản chất ở trên. Công thức cụ thể như sau:
k=-\frac{Ax_M+By_M+Cz_M+D}{A^2+B^2+C^2}
Mặt phẳng (P): Ax+By+Cz+D=0.
Điểm M(x_M,y_M,z_M)
Xem ví dụ dưới đây để hiểu rõ hơn về 2 phương pháp mà HocThatGioi vừa giới thiệu ở trên nhé!
Gọi d là đường thẳng đi qua M và vuông góc với (P)
\Rightarrow d có VTCP chính là VTPT của (P) \Rightarrow \vec u_d=\vec n_P =(2,3,-1)
\Rightarrow d: \left\{\begin{matrix} x=1+2t\\ y=2+3t\\ z=3-t \end{matrix}\right. .
Giao điểm M’ của d và (P) có tọa độ là nghiệm của hệ phương trình:
\left\{\begin{matrix} x=1+2t\\ y=2+3t\\ z=3-t\\ 2x+3y-z+9=0 \end{matrix}\right.
\Rightarrow M'(-1.-1.4) là tọa độ hình chiếu của M lên (P)
*Cách trắc nghiệm
Đầu tiên ta tìm k=-\frac{Ax_M+By_M+Cz_M+D}{A^2+B^2+C^2}=-\frac{2.1+3.2-1.3+9}{2^2+3^2+(-1)^2}=-1
\Rightarrow tọa độ của M’ : \left\{\begin{matrix} x=1+2(-1)\\ y=2+3(-1)\\ z=3-1.(-1) \end{matrix}\right.
Vậy M(-1,-1,4) là hình chiếu của M lên (P)
3. Hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng trong không gian Oxyz
Nếu bạn đã hiểu rõ phương pháp tìm hình chiếu vuông góc của điểm lên mặt phẳng mà HocThatGioi vừa giới thiệu ở trên thì việc tìm hình chiếu vuông góc của đường thẳng lên mặt phẳng sẽ không có gì khó nữa.
Đối với đường thẳng song song với mặt phẳng: Ta sẽ tìm một điểm bất kì thuộc đường thẳng đó, lấy hình chiếu của điểm đó lên mặt phẳng. Khi đó ta sẽ viết được phương trình đường thẳng hình chiếu với điểm hình chiếu vừa tìm và VTCP cũng chính là VTCP của đường thẳng ban đầu
Đối với đường thẳng cắt mặt phẳng: Ta sẽ tìm giao điểm của đường thẳng và mặt phẳng đó, sau đó lấy một điểm bất kì trên đường thẳng đó, lấy hình chiếu của điểm đó lên mặt phẳng. Khi đó, ta sẽ viết được phương trình đường thẳng hình chiếu với 2 điểm vừa tìm được, chính là giao điểm và điểm hình chiếu.
Xem ví dụ dưới đây để hiểu rõ hơn nhé!
Mà M \in (P) \Rightarrow 1.(1+2t)+1.(-3t)-3(-2+t)-3=0 \Rightarrow t=1
\Rightarrow M(3,-3,1)
Gọi 1 điểm H bất kì thuộc d, sau đó tìm H’ là hình chiếu của H lên (P) như HocThatGioi vừa hướng dẫn ở trên. Cuối cùng viết phương trình d’ là hình chiếu của d lên (P) từ 2 điểm M và H‘ vừa tìm được là xong.
Hi vọng sau bài viết này của HocThatGioi sẽ giúp các bạn hiểu và vận dụng thành thạo cách tìm hình chiếu của điểm lên mặt phẳng, đường thẳng và hình chiếu của đường thẳng lên măt phẳng. Nếu thấy bài viết này của HocThatGioi hay và bổ ích thì hãy chia sẻ nó đến bạn bè của mình nhé! Chúc các bạn học tốt
Bài viết khác liên quan đến Lớp 12 – Toán – Phương trình đường thẳng trong không gian
- Phương trình đường thẳng, mặt phẳng và mặt cầu trong không gian Oxyz hay chi tiết nhất
- Phương trình đường thẳng trong không gian Oxyz – Góc và khoảng cách giữa đường thẳng
- Cách tính khoảng cách giữa 2 đường thẳng trong không gian Oxyz – bài tập áp dụng
- Cách viết phương trình đường thẳng trong không gian Oxyz – bài tập áp dụng
- Quan hệ vuông góc và song song của đường thẳng, mặt phẳng trong không gian
- Vị trí tương đối của đường thẳng và mặt phẳng trong không gian siêu chi tiết.
- Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng cực chi tiết và dễ hiểu.
- Cách tính khoảng cách từ 1 điểm đến 1 đường thẳng trong không gian Oxyz-bài tập áp dụng
- Cách tính góc giữa 2 đường thẳng trong không gian Oxyz – bài tập áp dụng
- Cách tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng trong không gian Oxyz – bài tập áp dụng
- Vị trí tương đối của đường thẳng và mặt phẳng với mặt cầu trong không gian Oxyz
- Vị trí tương đối của hai đường thẳng trong không gian siêu dễ.
