Bài 1. Tìm các hàm số bậc nhất có đồ thị là các đường thẳng trong hình vẽ.
Lời giải:
a) Gọi hàm số cần tìm có dạng y=f(x)=ax+b.
Bể chứa nước ban đầu có 5m3, mỗi giờ vòi chảy vào bể với tốc độ 2m3/h.
Sau x giờ, lượng nước trong bể là y=5+2x.
Vậy biểu thức tính thể tích y của nước có trong bể sau x giờ là:
y=5+2x.
b) Vẽ đồ thị hàm số y=f(x)=5+2x.
Đồ thị hàm số y=5+2x là đường thẳng có hệ số góca=2 và đi qua điểm (0;5).
c) Ta có y=5+2x⇔2x−y+5=0.
Vậy phương trình tham số và phương trình tổng quát của đường thẳng d lần lượt là:
Phương trình tham số: x=t,y=5+2t.
Phương trình tổng quát: 2x−y+5=0.
Kết quả:y=5+2x.
Bài 2. Vị trí tương đối của hai đường thẳng
Cho hai đường thẳng Δ1 và Δ2 có vecto pháp tuyến lần lượt là n1 và n2.
Nêu nhận xét về vị trí tương đối giữa Δ1 và Δ2 trong các trường hợp sau:
a) n1 và n2 cùng phương (Hình 5a, b);
b) n1 và n2 không cùng phương (Hình 5c, d);
c) n1 và n2 vuông góc (Hình 5d).
Lời giải:
a) Nếu n1 và n2 cùng phương thì Δ1 và Δ2 song song hoặc trùng nhau.
b) Nếu n1 và n2 không cùng phương thì Δ1 và Δ2 cắt nhau.
c) Nếu n1 và n2 vuông góc thì Δ1 và Δ2 vuông góc.
Trong mặt phẳng Oxy, cho hai đường thẳng Δ1:a1x+b1y+c1=0(a12+b12>0) có vecto pháp tuyến n1 và đường thẳng Δ2:a2x+b2y+c2=0(a22+b22>0) có vecto pháp tuyến n2.
Kết quả:
Δ1//Δ2 hoặc Δ1≡Δ2 nếu n1//n2.
Δ1 cắt Δ2 nếu n1 và n2 không cùng phương.
Δ1⊥Δ2 nếu n1⊥n2.
Trang 53 — Vị trí tương đối của hai đường thẳng
Ví dụ 5. Xét vị trí tương đối của các cặp đường thẳng Δ1 và Δ2 trong mỗi trường hợp sau:
a) Δ1:2x+y−2=0 và Δ2:x−2=0;
Lời giải:
a) Δ1 và Δ2 có vector pháp tuyến lần lượt là n1=(2;1) và n2=(1;0).
Ta có: a1b2−a2b1=2⋅0−1⋅1=−1=0, suy ra n1 và n2 là hai vector không cùng phương.
Vậy Δ1 và Δ2 cắt nhau tại một điểm M. Giải hệ phương trình:
{2x+y−2=0x−2=0
ta được M(2;−2).
Kết quả:Δ1 và Δ2 cắt nhau tại M(2;−2).
b) Δ1:2x+y−2=0 và Δ2:x−y−1=0;
Lời giải:
b) Δ1 và Δ2 có vector pháp tuyến lần lượt là n1=(2;1) và n2=(1;−1).
Ta có: a1b2−a2b1=2⋅(−1)−1⋅1=−3=0, suy ra n1 và n2 là hai vector không cùng phương.
Vậy Δ1 và Δ2 cắt nhau tại một điểm M. Giải hệ phương trình:
{2x+y−2=0x−y−1=0
ta được M(23;21).
Kết quả:Δ1 và Δ2 cắt nhau tại M(23;21).
c) Δ1:2x+y−2=0 và Δ2:4x+2y+3=0;
Lời giải:
c) Δ1 và Δ2 có vector pháp tuyến lần lượt là n1=(2;1) và n2=(4;2).
Ta có: a1b2−a2b1=2⋅2−4⋅1=0, suy ra n1 và n2 là hai vector cùng phương.
Ta có: 42=21, suy ra Δ1 và Δ2 song song.
Kết quả:Δ1//Δ2.
d) Δ1:2x+y−2=0 và Δ2:{x=3ty=2−6t;
Lời giải:
d) Δ1 có vector pháp tuyến là n1=(2;1).
Δ2 có vector chỉ phương là u2=(3;−6), suy ra vector pháp tuyến là n2=(2;1).
Ta có: n1=n2, suy ra n1 và n2 là hai vector cùng phương.
Lấy P(0;2)∈Δ2, thay vào phương trình Δ1 ta có 2⋅0+2−2=0 (đúng).
Vậy P∈Δ1.
Kết quả:Δ1≡Δ2.
e) Δ1:{x=ty=2−2t và Δ2:{x=1+2ty=t.
Lời giải:
e) Δ1 có vector chỉ phương là u1=(1;−2).
Δ2 có vector chỉ phương là u2=(2;1).
Ta có: 1⋅1−(−2)⋅2=5=0, suy ra u1 và u2 là hai vector không cùng phương.
Vậy Δ1 và Δ2 cắt nhau tại một điểm M.
Giải hệ phương trình:
⎩⎨⎧x=ty=2−2tx=1+2ty=t
ta được M(31;34).
Kết quả:Δ1 và Δ2 cắt nhau tại M(31;34).
Trang 54 —
Bài tập
Bài 1. Xét vị trí tương đối của các cặp đường thẳng d1 và d2 trong các trường hợp sau:
a) d1:x−5y+9=0 và d2:10x+2y+7=10;
Lời giải:
Viết lại phương trình đường thẳng d2 dưới dạng tổng quát:
10x+2y−3=0
Vector pháp tuyến của d1 là n1=(1;−5) và vector pháp tuyến của d2 là n2=(10;2).
Ta có:
101=2−5
Suy ra n1 và n2 không cùng phương.
Vậy d1 và d2 cắt nhau.
Để tìm giao điểm, giải hệ phương trình:
{x−5y+9=010x+2y−3=0
Từ phương trình thứ nhất:
x=5y−9
Thay vào phương trình thứ hai:
10(5y−9)+2y−3=050y−90+2y−3=052y−93=052y=93y=5293
Suy ra:
x=5⋅5293−9=52465−52468=−523
Vậy giao điểm của d1 và d2 là (−523;5293).
Kết quả:d1 và d2 cắt nhau tại (−523;5293).
b) d1:3x−4y+9=0 và d2:{x=1+4ty=1+3t;
Lời giải:
Vector pháp tuyến của d1 là n1=(3;−4).
Đường thẳng d2 có vector chỉ phương u2=(4;3).
Ta có:
n1⋅u2=3⋅4+(−4)⋅3=12−12=0
Suy ra n1 và u2 vuông góc.
Vậy d1 và d2 cắt nhau.
Thay x=1+4t và y=1+3t vào phương trình d1:
3(1+4t)−4(1+3t)+9=03+12t−4−12t+9=08=0
Phương trình vô nghiệm, suy ra d1 và d2 song song.
Kết quả:d1∥d2.
c) d1:{x=5+4ty=4+3t và d2:{x=1+8ty=1+6t.
Lời giải:
Vector chỉ phương của d1 là u1=(4;3) và vector chỉ phương của d2 là u2=(8;6).
Ta có:
u2=2u1
Suy ra u1 và u2 cùng phương.
Lấy điểm M(5;4) thuộc d1 và điểm N(1;1) thuộc d2.
Thay điểm M(5;4) vào phương trình d2:
{5=1+8t4=1+6t
Giải hệ phương trình:
{4=8t3=6t
Phương trình vô nghiệm, suy ra M∈/d2.
Vậy d1∥d2.
Kết quả:d1∥d2.
Bài 2. Viết phương trình đường thẳng d1:
a) Đi qua điểm A(2;3) và song song với đường thẳng d2:x+3y+2=0;
Lời giải:
Vector pháp tuyến của d2 là n2=(1;3).
Vì d1∥d2 nên vector pháp tuyến của d1 cũng là n1=(1;3).
Phương trình đường thẳng d1:
1(x−2)+3(y−3)=0x−2+3y−9=0x+3y−11=0
Kết quả:x+3y−11=0.
b) Đi qua điểm B(4;−1) và vuông góc với đường thẳng d3:3x−y+1=0.
Lời giải:
Vector pháp tuyến của d3 là n3=(3;−1).
Vì d1⊥d3 nên vector pháp tuyến của d1 là n1=(1;3).
Phương trình đường thẳng d1:
1(x−4)+3(y+1)=0x−4+3y+3=0x+3y−1=0
Kết quả:x+3y−1=0.
Trang 55 — Góc giữa hai đường thẳng. Vị trí tương đối của hai đường thẳng
Bài 1. Cho hai đường thẳng xy và zt cắt nhau tại O và cho biết xOz=38∘ (Hình 6). Tính số đo các góc xOt, tOy và yOz.
Lời giải:
Ta có xOt và xOz là hai góc đối đỉnh nên xOt=xOz=38∘.
Ta lại có xOt+tOy=180∘ (hai góc kề bù)
Suy ra tOy=180∘−xOt=180∘−38∘=142∘.
Mà yOz và xOt là hai góc đối đỉnh nên yOz=xOt=38∘.
Kết quả:xOt=38∘, tOy=142∘, yOz=38∘.
Bài 2. Cho hình vuông ABCD (Hình 7). Tính các góc (AB,AC), (AB,AD), (AB,DC), (AC,CD).
Lời giải:
Ta có:
BAC=45∘, suy ra (AB,AC)=45∘.
AB vuông góc với AD, suy ra (AB,AD)=90∘.
AB//DC, suy ra (AB,DC)=0∘.
ACD=45∘, suy ra (AC,CD)=45∘.
Kết quả:(AB,AC)=45∘, (AB,AD)=90∘, (AB,DC)=0∘, (AC,CD)=45∘.