, , ,a b a b a a b b , , ,k a b ka kb , , a a a b a b b b , . , . .a b a b a a b b , 2 2,a b a b , .cos , . v vv v v v ,B A B AAB x x y y , 2 2B A B AAB AB x x y y M chia AB theo tỷ số k .MA k MB . ., 1 1 1 A B A B M M x k x y k yx y k k k Đặc biệt nếu M là trung điểm AB ta có: , 2 2 A B A B M M x x y yx y G là trọng tâm tam giác ABC , 3 3 A B C A B C G G x x x y y yx y Véc tơ pháp tuyến, véc tơ chỉ phương +) Véc tơ ;n A B khác 0 và có giá vuông góc với đường thẳng d được gọi là véc tơ pháp tuyến của đường thẳng d . +) Véc tơ ;u a b khác 0 và có giá song song hoặc trùng với đường thẳng d được gọi là véc tơ chỉ phương của đường thẳng d . +) Nếu 0a thì bk a được gọi là hệ số góc của đường thẳng d . Chú ý: +) Các véc tơ pháp tuyến (véc tơ chỉ phương) của một đường thẳng thì cùng phương. Nếu ;n A B là véc tơ pháp tuyến của d thì . . ; .k n k A k B cũng là véc tơ pháp tuyến của d . Bài giảng số 1: THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG THẲNG DẠNG TỔNG QUÁT VÀ THAM SỐ A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Tọa độ, véc tơ WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net +) Véc tơ pháp tuyến và véc tơ chỉ phương của một đường thẳng thì vuông góc với nhau. Nếu ;n A B là véc tơ pháp tuyến thì ;u B A là véc tơ chỉ phương. Phương trình đường thẳng d qua điểm 0 0;M x y , có ;du a b hoặc ;dn A B +) Phương trình tham số d : 0 0 x x at y y bt +) Phương trình chính tắc d : 0 0x x y y a b +) Phương trình tổng quát d : 0 0 0A x x B y y Phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm ;A AA x y , ;B BB x y : AA B A B A y yx x x x y y Phương trình đoạn chắn: d đi qua 2 điểm ;0 , 0; , 0A a B b a b : 1x y a b Nhận xét: Phương trình đường thẳng 1d song song với d có dạng 1 : 0d Ax By C Phương trình đường thẳng 2d vuông góc với d có dạng 2 : 0d Bx Ay C Phương trình đường thẳng có hệ số góc k và đi qua điểm 0 0;M x y là: 0 0y k x x y Vị trí tương đối của hai đường thẳng Cho 2 đường thẳng 1 1 1 1: 0d A x B y C và 2 2 2 2: 0d A x B y C . Khi đó số giao điểm của 1d và 2d là số nghiệm của hệ phương trình: 1 1 1 2 2 2 0 0 A x B y C I A x B y C Trong trường hợp 1d và 2d cắt nhau thì nghiệm của I chính là tọa độ giao điểm. B. CÁC VÍ DỤ MẪU Dạng 1: Tìm tọa độ các điểm thỏa mãn điều kiện cho trước Sử dụng quan hệ thuộc để rút bớt ẩn. Sử dụng quan hệ thuộc, cũng như các quan hệ khác để thành lập phương trình. Ví dụ 1: Cho tam giác ABC có 6;4A , 4; 1B , 2; 4C WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 3 a) Tìm tọa độ trọng tâm G của ABC và trung điểm M của BC . b) Tìm tọa độ D sao cho M là trọng tâm ABD và điểm E sao cho D là trung điểm EM . c) Tìm tọa độ điểm I sao cho tứ giác ABCI là hình bình hành. Lời giải a) Ta có: 1 2 B C M x xx , 5 2 2 B C M y yy 4 3 3 A B C G x x xx , 1 3 3 A B C G y y yy 5 4 11; à ; 2 3 3 M v G b) Ta có: 3 A B D M x x xx 3 3 6 4 5D M A Bx x x x , 15 213 4 1 2 2D M A B y y y y Ta có: 2 E M D x xx 2 2 5 1 9E D Mx x x , 21 5 372 2. 2 2 2E D M y y y 21 375; à 9; 2 2 D v E c) Tứ giác ABCI là hình bình hành AB IC 10; 5 2 ; 4I Ix y 2 10 4 5 I I x y 12 1 I I x y 12;1I Ví dụ 2: Cho 2 điểm 1;2A và 3;3B và đường thẳng : 0d x y . a) Tìm tọa độ hình chiếu của A trên d . b) Tìm tọa độ điểm D đối xứng với A qua d . c) Tìm giao điểm của BD và d . Lời giải a) Gọi A là hình chiếu của A trên d . Ta có: 1; 1 1;1d dn u Do AA d nên 1;1AA dn u . Khi đó phương trình AA là: 1 2 0x y 3 0x y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 4 Do A AA d nên tọa độ A là nghiệm hệ phương trình: 0 3 0 x y x y 3 2 x y Vậy 3 3; 2 2 A . b) Do D AA nên ;3D a a , 1a D đối xứng với A qua d , ,d A d d D d 31 2 2 2 a a 2 3 1a 2 1 a tm a l Vậy 2;1D . c) Ta có: 5; 2BD 2;5BDn . Khi đó phương trình BD là: 2 2 5 1 0x y 2 5 9 0x y Gọi M BD d . Khi đó tọa độ M thỏa mãn: 0 2 5 9 0 x y x y 9 7 x y Vậy 9 9; 7 7 M . Ví dụ 3: Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy , cho ABC có 1; 2C , đường trung tuyến kẻ từ A và đường cao kẻ từ B lần lượt có phương trình là 5 9 0x y và 3 5 0x y . Tìm tọa độ các đỉnh A và B . Lời giải Gọi M là trung điểm BC và H là chân đường cao hạ từ đỉnh B xuống AC . 1;3 3; 1BH BHn u . Do 3; 1AC BHAC BH n u Vì 1; 2 : 3; 1AC C AC n nên phương trình AC là: 3 1 2 0x y 3 1 0x y Vì A AC AM nên tọa độ A là nghiệm của hệ: 5 9 0 1 1;4 3 1 0 4 x y x A x y y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 5 Vì 5 3 ;B BH B b b 4 3 2; 2 2 b bM (Vì M là trung điểm của BC) Mặt khác ta có: 4 3 25. 9 0 2 2 b bM AM 20 15 2 18 0b b 0b 5;0B Ví dụ 4: Cho tam giác ABC có 1;5B và đường cao : 2 2 0AH x y , đường phân giác trong : 1 0CI x y . Tìm tọa độ đỉnh A và C. Lời giải Vì BC qua B và vuông góc với AH nên đường thẳng BC qua 1;5B ,có VTPT 2; 1n : 2 1 5 0 : 2 3 0BC x y BC x y . Tọa độ điểm C là nghiệm của hệ phương trình: 1 4 4; 5 2 3 5 x y x C x y y . Gọi B’ là điểm đối xứng của B qua CI thì đường thẳng BB’ qua 1;5B , có VTPT : 1 1;1n ' : 6 0BB x y . Gọi K là giao điểm của BB’ với CI thì tọa độ K là nghiệm của hệ phương trình 7 6 2 1 5 2 xx y x y y . Vì K là trung điểm của BB’ nên ' 6;0B , Phương trình AC là B’C ' : 2 6 0B C x y . Tọa độ A là nghiệm: 2 2 2 6 x y x y 4; 1A . Vậy : 4; 1A , 4; 5C . Dạng 2: Phương trình đường thẳng: K A B(1,5) CH I B' WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 6 Viết phương trình đường thẳng đi qua 1 điểm và 1 phương (phương vuông góc là véc tơ pháp tuyến hoặc phương song song là véc tơ chỉ phương). Tìm 2 điểm của đường thẳng đó. Viết phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm. Trường hợp này có thể quy về trường hợp trên bằng cách: điểm đi qua là 1 trong 2 điểm và véc tơ chỉ phương là véc tơ nối 2 điểm. Ví dụ 5: Viết phương trình đường thẳng d thỏa mãn một trong các điều kiện sau: a) d đi qua điểm 1; 2A có véc tơ chỉ phương 3; 1u . b) d đi qua điểm 3; 4A và vuông góc với đường thẳng : 4 2000 0x y . c) d đi qua điểm 1;4A và song song với đường thẳng 1 2: 2 3 x y . Lời giải a) 3; 1u 1;3n Vì 1; 2 : 1;3 A d n nên d có phương trình: 1 3 2 0x y 3 5 0x y . b) Ta có: 1; 4 4;1n u . Vì 4;1dd n u Ta có: 3; 4 : 4;1d A d n nên phương trình d là: 4 3 4 0x y 4 8 0x y c) Ta có: 1 2: 2 3 x y 1 2 2 3 x y nên 2; 3 3;2u n Vì 3;2dd n n . Từ đó ta có: 1;4 : 3;2d A d n nên phương trình d là: 3 1 2 4 0x y 3 2 11 0x y . Ví dụ 6: Cho tam giác ABC có tọa độ các đỉnh là A(1; -1), B(2; 0), C(-1; 1). Viết phương trình đường phân giác trong của góc A. Lời giải Ta có (1;1), ( 2; 2)AB AC . Đặt 1 1 1 1( ; ), ( ; ) 2 2 2 2 AB ACi j AB AC WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 7 Khi đó ta có véc tơ (0; 2)i j là véc tơ chỉ phương của đường phân giác trong góc A. Vậy phương trình tham số của đường phân giác trong góc A có dạng 1 ( ) 1 x t R y t Ví dụ 7: Cho hình chữ nhật ABCD có điểm 6;2I là giao điểm của 2 đường chéo AC và BD . Điểm 1;5M thuộc đường thẳng AB và trung điểm E của cạnh CD thuộc đường thẳng : 5 0x y . Viết phương trình đường thẳng AB . Lời giải Do ABCD là hình chữ nhật nên 6;2I là trung điểm AC , BD và AC BD . Do đó, ICD cân tại I , đường trung tuyến IE đồng thời là đường cao IE CD Gọi N là điểm đối xứng với M qua I I là trung điểm của hai đường AC , MN nên tứ giác AMCN là hình bình hành AM CN mà AM CD nên , ,C N D thẳng hàng. Do IE CD nên IE EN . 0IE EN . : 5 0E x y ;5E a a Do I là trung điểm của MN nên 2 M N I x xx 2 2.6 1 11N I Mx x x , 2 2.2 5 1N I My y y 11; 1N Vì . 0IE NE 6;5 2 . 11;5 1 0a a a a 6 . 11 3 . 6 0a a a a 2 217 66 9 18 0a a a a 22 26 84 0a a 2 13 42 0a a 6 7 a a +) Với 6a : 6;3 0; 3 3 0;1IE a a IE CD AB CD AB IE 0;1AB IEn u Ta được 1;5 : 0;1AB M AB n nên phương trình của AB là: 0. 1 5 0 5 0x y y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 8 +) Với 7a : 1; 4IE 1; 4ABn IE Từ đó ta được 1;5 : 1; 4AB M AB n nên phương trình của AB là: 1 4 5 0 4 19 0x y x y . Ví dụ 8: Cho hình thoi ABCD có hai cạnh AB và CD lần lượt nằm trên hai đường 1 : 2 5 0d x y ; 2 : 2 1 0d x y . Biết rằng 3;3M thuộc AD và điểm 1;4N thuộc BC. Viết phương trình các đường thẳng AD và BC. Lời giải Gọi ;n a b là vtpt của BC : 1 4 0BC a x b y với 2 2 0a b . Có 5;0F AB . . , . , , , ABCDS AB d AB CD BD d AD BC d AB CD d AD BC 2, ,d F d d M BC 2 2 4 2 1 4 a b a b 2 2 2 11 20 4 0 2 11 2 0 11 2 b a b ab a b a b a b a . Với : 2b a , chọn 1 2 : 2 7 0a b BC x y . Vì AD qua 3;3M và song song với BC nên: : 2 3 0AD x y . Với :11 2b a , chọn 11 2 :11 2 19 0a b BC x y . Vì AD qua 3;3M và song song với BC nên: :11 2 39 0AD x y . d2: x-2y+1=0 d1:x-2y+5=0 B A C D M(-3,3) N(-1,4) F(-5,0) WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 9 C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Cho tam giác ABC có 1;2A , 3;4B và 2;0C a) Viết phương trình đường trung tuyến AM . ĐS: : 2AM y b) Viết phương trình đường cao BK . ĐS: : 2 3 0BK x y c) Viết phương trình đường trung trực của AB . ĐS: : 2 5 0 : 2 4 1 0 :10 8 21 0 AB AC BC d x y d x y d x y Bài 2: Cho tam giác ABC có 0;1A , 2;3B và 2;0C a) Tìm tọa độ trực tâm H của ABC . ĐS: 9; 11H b) Tìm tọa độ tâm I của đường tròn ngoại tiếp ABC . ĐS: 9 15; 2 2 I c) Viết phương trình đường thẳng qua ,I H và chứng minh rằng IH đi qua trọng tâm G của ABC . ĐS: : 37 27 36 0IH x y , 40; 3 G Bài 3: Cho tam giác ABC có 4;1A , 1;7B , 1;0C . Viết phương trình tổng quát của: a) Đường cao AH . ĐS: : 2 7 15 0AH x y b) Đường thẳng BC . ĐS: : 7 2 7 0BC x y c) Trung tuyến AM . ĐS: : 5 8 28 0AM x y d) Trung trực của AB . ĐS: : 6 12 33 0ABd x y Bài 4: Cho tam giác ABC có : 3 0AB x , : 4 7 23 0BC x y , : 3 7 5 0AC x y . a) Tìm tọa độ 3 đỉnh , ,A B C và diện tích ABC . ĐS: 3; 2 , 3;5 , 4;1 49 2ABC A B C S b) Tìm tọa độ điểm A đối xứng với A qua BC . ĐS: 197 556; 65 65 A c) Tìm tọa độ trực tâm H và trọng tâm G của ABC . ĐS: 9 2 4;1 , ; 7 3 3 H G WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 10 Bài 5: Cho 2 điểm 5; 2A , 3;4B . Viết phương trình đường thẳng d qua điểm 1;1C và cách đều 2 điểm ,A B . ĐS: : 3 4 0 : 1 d x y d y Bài 6: Viết phương trình tổng quát của đường thẳng d thỏa mãn điều kiện: a) Đi qua điểm 1; 2A và có hệ số góc bằng 3 . ĐS: 3 5 0x y b) Qua điểm 5; 2B và vuông góc với đường thẳng 2 5 4 0x y . ĐS: 5 2 21 0x y c) Qua gốc O và vuông góc với đường thẳng 2 3 4 xy . ĐS: 4 3 0x y d) Qua điểm 4;5I và hợp với 2 trục tọa độ một tam giác vuông cân. ĐS: 9 0 1 0 x y x y e) Qua điểm 3;5A và cách điểm 1;2H xa nhất. ĐS: 2 3 21 0x y Bài 7: Cho tam giác ABC có phương trình các cạnh : 2 4 0BC x y , đường cao : 2 0BH x y , đường cao : 3 5 0CK x y . Viết phương trình các cạnh còn lại của tam giác. ĐS: : 3 6 0 : 3 0 AB x y AC x y Bài 8: Cho hình chữ nhật ABCD có phương trình cạnh : 2 1 0AB x y , AD qua điểm 3;1M và tâm 11; 2 I . Viết phương trình các cạnh , ,AD BC CD . ĐS: : 2 5 0 : 2 5 0 : 2 6 0 AD x y BC x y CD x y Bài 9: Cho tam giác ABC có trung điểm M của AB có tọa độ 1 ;0 2 , đường cao CH với 1;1H , đường cao BK với 1;3K và biết B có hoành độ dương. a) Viết phương trình cạnh AB . ĐS: : 2 1 0AB x y b) Tìm tọa độ , ,A B C . ĐS: 2;3 , 1; 3 , 3;3A B C Bài 10: Chuyển d về dạng tổng quát biết d có phương trình tham số: a) 2 3 x y t ĐS: 2 0x b) 2 5 3 x t y t ĐS: 3 11 0x y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 11 c) 4 2 5 1 x t y t ĐS: 5 2 22 0x y Bài 11: Trong các điểm 1 2;1A , 2 1;2A , 3 1;3A , 4 1; 1A , 5 1 ;2 2 A , 6 7 1; 3 3 A , 7 3;1A , điểm nào nằm trên đường thẳng 2 : 1 2 x t d y t . ĐS: 1 3 6, ,A A A d Bài 12: Lập phương trình tổng quát, tham số của đường thẳng đi qua A vuông góc với d biết: a) 3; 3A , : 2 5 1 0d x y . ĐS: : 5 2 9 0 3 2 : 3 5 PTTQ x y x t PTTS y t b) 4;2A , d Oy . ĐS: : 2 4 : 2 PTTQ y x t PTTS y c) 1; 6A , 1 : 2 2 x t d y t ĐS: : 2 11 0 1 2 : 6 PTTQ x y x t PTTS y t d) 2; 5A , 3 1: 2 1 x yd . ĐS: : 2 1 0 2 : 5 2 PTTQ x y x t PTTS y t Bài 13: Cho các điểm 2;1A , 3;5B , 1;2C a) Chứng minh rằng , ,A B C là 3 đỉnh của một tam giác. ĐS: AB khác phương AC b) Lập phương trình các đường cao của ABC . ĐS: : 4 3 11 0 : 3 4 0 : 4 7 0 A B C h x y h x y h x y c) Lập phương trình các cạnh của ABC . ĐS: : 4 7 0 : 3 5 0 : 3 4 11 0 AB x y AC x y BC x y d) Lập phương trình các đường trung tuyến của ABC . ĐS: : 5 2 12 0 : 7 5 4 0 : 2 7 16 0 A B C k x y k x y k x y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 12 e) Lập phương trình các đường trung trực của ABC . ĐS: : 2 8 29 0 :8 6 29 0 :3 0 AB BC AC d x y d x y d x y Bài 14: Lập phương trình tổng quát của đường thẳng đi qua A và song song với d biết: a) 1;3A , : 1 0d x y . ĐS: 2 0x y b) 2;5A , d Ox . ĐS: 5y c) 1;1A , 1 : 2 2 x t d y t . ĐS: 2 1 0x y d) 3; 5A , 2 3: 2 5 x yd . ĐS: 5 2 25 0x y Bài 15: Cho tam giác ABC với 1;2B và 4; 2C , diện tích tam giác bằng 10 . a) Viết phương trình đường thẳng BC và tính độ dài đường cao AH . ĐS: : 4 3 10 0, 4BC x y AH b) Tìm tọa độ điểm A biết A thuộc trục tung. ĐS: 100;10 , 0; 3 A A Bài 16: Cho hình vuông ABCD có : 3 2 1 0AB x y , : 3 2 5 0CD x y , và tâm I thuộc đường thẳng : 1 0d x y . a) Tìm tọa độ I . ĐS: 0;1I b) Viết phương trình đường thẳng ,AD BC . ĐS: 2 3 0;2 3 6 0x y x y Bài 17: Trong mặt phẳng Oxy , cho ABC có 2; 3A , 3; 2B , diện tích tam giác bằng 3 2 và trọng tâm G thuộc đường thẳng : 3 8 0d x y . Tìm tọa độ đỉnh C . ĐS: 1; 1 , 2; 10C C Bài 18: Lập phương trình tổng quát, tham số của đường thẳng d biết: a) Đi qua điểm 1; 2M và có véc tơ pháp tuyến 3;2n . ĐS: : 3 2 7 0 1 2 : 2 3 PTTQ x y x t PTTS y t b) Đi qua điểm 3;1M và có véc tơ pháp tuyến 4; 1u . ĐS: : 4 1 0 3 4 : 1 PTTQ x y x t PTTS y t WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 13 c) Đi qua 2 điểm 1; 4A , 2;1B . ĐS: : 5 3 7 0 1 3 : 4 5 PTTQ x y x t PTTS y t d) d là trung trực của AB với 1 ;1 2 A và 2; 1B . ĐS: : 12 16 15 0 5 4 : 4 3 PTTQ x y x t PTTS y t e) Đi qua điểm 7;3M và có hệ số góc 2 3 k . ĐS: : 2 3 23 0 7 3 : 3 2 PTTQ x y x t PTTS y t Bài 19: Chuyển d về dạng tham số biết d có phương trình tổng quát: a) 2 3 0x y ĐS: 3 : 2 x t PTTS y t b) 2 3 0x ĐS: 3 : 2 x PTTS y t c) 3 4 5 0x y ĐS: 1 4 : 2 3 x t PTTS y t Bài 20: Cho ABC có 1;2A , 4; 3B , 2;3C . a) Lập phương trình đường trung trực của AB . ĐS: 2 0x y b) Lập phương trình đường thẳng đi qua điểm 3;7M và vuông góc với đường trung tuyến kẻ từ A của ABC . ĐS: 2 1 0x y Bài 21: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy , cho ABC có 1; 2C , đường trung tuyến kẻ từ A và đường cao kẻ từ B lần lượt có phương trình là 5 9 0x y và 3 5 0x y . Tìm tọa độ các đỉnh A và B . ĐS: 1;4 , 5;0A B Bài 22: Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy , cho ABC có 2;0M là trung điểm của cạnh AB . Đường trung tuyến và đường cao qua đỉnh A lần lượt có phương trình là 7 2 3 0x y và 6 4 0x y . Viết phương trình đường thẳng AC . ĐS: : 3 4 5 0AC x y WWW.ToanCapBa.Net WWW.ToanCapBa.Net Page 14 Bài 23: Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy , cho hình chữ nhật ABCD có điểm 6;2I là giao điểm của hai đường chéo AC và BD . Điểm 1;5M thuộc đường thẳng AB và trung điểm E của cạnh CD thuộc đường thẳng : 5 0x y . Viết phương trình đường thẳng AB . ĐS: : 5 0; 4 19 0AB y x y Bài 24: Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy , cho hai đường thẳng 1 : 0d x y và 2 : 2 1 0d x y . Tìm tọa độ các đỉnh hình vuông ABCD biết rằng đỉnh A thuộc 1d , đỉnh C thuộc 2d và các đỉnh B , D thuộc trục hoành. ĐS: 1;1 , 0;0 , 1; 1 , 2;0 1;1 , 2;0 , 1; 1 , 0;0 A B C D A B C D Bài 25: Trong mặt phẳng toạ độ Oxy , cho ABC có AB AC , 090BAC . Biết 1; 1M là trung điểm cạnh BC và 0; 3 2G là trọng tâm ABC . Tìm tọa độ các đỉnh , ,A B C . ĐS: 0;2 , 4;0 , 2; 2A B C Bài 26: Cho tam giác ABC có A(0; – 2), phương trình đ
Tài liệu đính kèm: