Phương pháp giải Phương trình đường thẳng (HAY NHẤT 2024)

231

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Phương trình đường thẳng (HAY NHẤT 2024) gồm đầy đủ các phần: Lý thuyết, phương pháp giải, bài tập minh họa có lời giải chi tiết giúp học sinh làm tốt bài tập Toán 10 từ đó học tốt môn Toán. Mời các bạn đón xem:

Phương pháp giải Phương trình đường thẳng (HAY NHẤT 2024)

A. Lí thuyết tổng hợp

1. Các vectơ của đường thẳng 

+) Vectơ chỉ phương: Vectơ u được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ nếu u0 và giá của u song song hoặc trùng với Δ.

Phương pháp giải Phương trình đường thẳng (50 bài tập minh họa) (ảnh 1)

+) Vectơ pháp tuyến: Vectơ n được gọi là vectơ pháp tuyến của đường thẳng Δ nếu n0 và n vuông góc với vectơ chỉ phương của Δ.

+) Nhận xét:

- Nếu u là một vectơ chỉ phương của đường thẳng Δ thì ku (k0) cũng là một vectơ chỉ phương của Δ.

- Nếu n là một vectơ pháp tuyến của đường thẳng Δ thì kn (k0) cũng là một vectơ pháp tuyến của Δ.

- Một đường thẳng hoàn toàn được xác định nếu biết một điểm và một vectơ chỉ phương hoặc một vectơ pháp tuyến của đường thẳng đó.

- Một đường thẳng có vô số vectơ chỉ phương, vô số vectơ pháp tuyến.

2. Phương trình tổng quát của đường thẳng 

+) Định nghĩa: Phương trình Δ: ax + by + c = 0 (a2+b20)  là phương trình tổng quát của đường thẳng Δ nhận n (a; b) làm vectơ pháp tuyến.

+) Các dạng đặc biệt:

Δ: ax + c = 0 , a0 Δ song song với Oy hoặc trùng với Oy khi a = 1 và c = 0.

Δ: ay + c = 0 , a0 Δ song song với Ox hoặc trùng với Ox khi a = 1 và c = 0.

Δ: ax + by = 0 ,a2+b20  Δ đi qua gốc tọa độ O(0; 0)

3. Phương trình tham số của đường thẳng 

+) Định nghĩa: Hệ x=x0+aty=y0+bta2+b20  là phương trình tham số của đường thẳng Δ đi qua điểm Ax0;y0 và nhận vectơ u(a;b) làm vectơ chỉ phương, với t là tham số.

+) Chú ý:

Với mỗi t thay vào phương trình tham số ta được một điểm M (x; y) Δ

Một đường thẳng có vô số phương trình tham số.

- Phương trình chính tắc: xx0a=yy0b (a.b0) là phương trình chính tắc của đường thẳng đi qua  điểm Mx0;y0  và nhận  làm vectơ chỉ phương.

- Phương trình đoạn chắn: Đường thẳng  cắt hai trục Ox và Oy lần lượt tại hai điểm A (a; 0), B (0; b) với  có phương trình đoạn chắn là .

4. Hệ số góc 

Phương trình đường thẳng Δ đi qua điểm Mx0;y0 có hệ số góc k thỏa mãn: yy0=k(xx0)

+ Nếu Δ có vectơ chỉ phương u=(u1;u2) với u10 thì hệ số góc của Δ là k=u2u1

+ Nếu Δcó hệ số góc k thì Δ có vectơ chỉ phương là u=(1;k)

5. Vị trí tương đối của hai đường thẳng  

+) Xét hai đường thẳng d1:a1x+b1y+c1=0 và d2:a2x+b2y+c2=0 với a12+b120,a22+b220. Tọa độ giao điểm của hai đường thẳng đó là nghiệm của hệ phương trình:

a1x+b1y+c1=0a2x+b2y+c2=0  (1)

Ta có các trường hợp sau:

TH1: Hệ (1) có duy nhất một nghiệm  x0;y0d1d2  tại M  x0;y0

TH2: Hệ (1) có vô số nghiệm d1  trùng với d2

TH3: Hệ (1) vô nghiệm d1 // d2

+) Chú ý: Với a2,b2,c20 ta có:

d1d2a1a2b1b2d1//d2a1a2=b1b2c1c2d1d2a1a2=b1b2=c1c2

6. Góc giữa hai đường thẳng 

+ Cho hai đường thẳng d1:a1x+b1y+c1=0 có vectơ pháp tuyến n1 và d2:a2x+b2y+c2=0 có vectơ pháp tuyến n2 với a12+b120,a22+b220, góc giữa hai đường thẳng đó được kí hiệu là (d1,d2),(d1,d2)  luôn nhỏ hơn hoặc bằng 90o. Đặt α=(d1,d2) ta có:

cosα=cosn1,n2=a1a2+b1b2a12+b12.a22+b22

+ Chú ý:

d1d2n1n2a1a2+b1b2=0

Nếu d1 và d2 có phương trình đường thẳng là y=k1x+m1 và y=k2x+m2 thì d1d2k1.k2=1

7. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng 

Trong mặt phẳng Oxy cho đường thẳng Δ có phương trình ax + by + c = 0 và điểm Mx0;y0. Khoảng cách từ điểm M đến đường thẳng Δ được kí hiệu là d (M, Δ) và tính bằng công thức:

d(M,Δ)=ax0+by0+ca2+b2

B. Các dạng bài 

Dạng 1: Cách viết các dạng phương trình đường thẳng.

Phương pháp giải:

a) Cách viết phương trình tổng quát của đường thẳng Δ

+ Tìm vectơ pháp tuyến n(a;b) của đường thẳng Δ

+ Tìm một điểm Mx0;y0  thuộc Δ

+ Viết phương trình Δ theo công thức: a(xx0)+b(yy0)=0

+ Biến đổi thành dạng ax + by + c = 0

Nếu đường thẳng Δ1 song song với đường thẳng Δ2: ax + by + c = 0 thì Δ1 có phương trình tổng quát ax + by + c’ = 0, c ≠ c’.

Nếu đường thẳng Δ1 vuông góc với đường thẳng Δ2: ax + by + c = 0 thì Δ1 có phương trình tổng quát -bx + ay + c’ = 0, c ≠ c’.

b) Cách viết phương trình tham số của đường thẳng Δ

+ Tìm vectơ chỉ phương u=(u1;u2) của đường thẳng Δ

+ Tìm một điểm M x0;y0 thuộc Δ

+ Viết phương trình tham số: x=x0+u1ty=y0+u2t

Nếu Δ có hệ số góc k thì Δ có vectơ chỉ phương u=(1;k)

Nếu Δ có vectơ pháp tuyến n(a;b)  thì Δ có vectơ chỉ phương u=(b;a) hoặc u=(b;a) và ngược lại.

c) Cách viết phương trình chính tắc của đường thẳng Δ. (chỉ áp dụng khi có vectơ chỉ phương u=(a;b) với a.b0)

+ Tìm vectơ chỉ phương u=(a;b) (a.b0) của đường thẳng Δ

+ Tìm một điểm M x0;y0 thuộc Δ

+ Viết phương trình chính tắc:  xx0a=yy0b

d) Cách viết phương trình đoạn chắn của đường thẳng Δ (chỉ áp dụng khi đường thẳng cắt hai trục Ox, Oy)

+ Tìm hai giao điểm của Δ với trục Ox, Oy lần lượt là A(a; 0), B(0; b)

+ Viết phương trình đoạn chắn xa+yb=1 (a.b0).

Ví dụ minh họa:

Bài 1: Cho đường thẳng d cắt trục Ox, Oy tại hai điểm A(0; 5) và B(6; 0). Viết phương trình tổng quát và phương trình đoạn chắn của đường thẳng d.

Lời giải:

Vì A(0; 5) và B(6; 0) thuộc đường thẳng d nên ta có AB là vectơ chỉ phương của đường thẳng d.

AB=(60;05)=(6;5)

 Vectơ pháp tuyến của d là n=(5;6)

Chọn điểm A(0; 5) thuộc đường thẳng d, ta có phương trình tổng quát của đường thẳng d:

5.(x – 0) + 6.(y – 5) = 0

 5x + 6y – 30 = 0

Vì đường thẳng d cắt trục Ox, Oy lần lượt tại hai điểm A(0; 5) và B(6; 0) nên ta có phương trình đoạn chắn: x6+y5=1 .

Bài 2: Cho đường thẳng d đi qua hai điểm M(5; 8) và N(3; 1). Viết phương trình tham số và phương trình chính tắc của đường thẳng d.

Lời giải:

Vì M(5; 8) và N(3; 1) thuộc đường thẳng d nên ta có MN là vectơ chỉ phương của đường thẳng d, cóMN = (3 – 5; 1 – 8) = (-2; -7)

Chọn điểm N(3; 1) thuộc đường thẳng d ta có phương trình tham số của đường thẳng d:x=32ty=17t

Chọn điểm M(5; 8) thuộc đường thẳng d ta có phương trình chính tắc của đường thẳng d:x52=y87 

Dạng 2: Vị trí tương đối giữa hai đường thẳng

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết về vị trí tương đối giữa hai đường thẳng: d1:a1x+b1y+c1=0 và d2:a2x+b2y+c2=0 với a12+b120,a22+b220.

Tọa độ giao điểm của hai đường thẳng đó là nghiệm của hệ phương trình:

Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập – Toán lớp 10 (ảnh 1)

Ví dụ minh họa:

Bài 1: Xét vị trí tương đối của hai đường thẳng sau:

a) d1:4x10y+1=0 và d2:x+y+2=0

b) d3:12x6y+10=0 và d4:2xy+5=0

c) d5:8x+10y12=0 và d6:4x+5y6=0.

Lời giải:

Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập – Toán lớp 10 (ảnh 1)

Bài 2: Cho hai đường thẳng: d1:x2y+5=0 và d2:3xy=0. Tìm tọa độ giao điểm của d1 và d2.

Lời giải:

Xét tỉ số: 1321d1d2 . Gọi tọa độ giao điểm của d1 và d2 là M(x; y) với x và y là nghiệm của hệ phương trình:

x2y+5=03xy=0x2y=53xy=0x=1y=3

Vậy d1d2 tại M (1; 3).

Dạng 3: Tính góc giữa hai đường thẳng.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết về góc giữa hai đường thẳng:

- Cho hai đường thẳng d1:a1x+b1y+c1=0 có vectơ pháp tuyến n1 và d2:a2x+b2y+c2=0 có vectơ pháp tuyến n2 với a12+b120,a22+b220, góc giữa hai đường thẳng được kí hiệu là (d1,d2)(d1,d2) luôn nhỏ hơn hoặc bằng 90o Đặt α=(d1,d2) ta có:

cosα=cosn1,n2=a1a2+b1b2a12+b12.a22+b22

- Chú ý:

d1d2n1n2a1a2+b1b2=0

d1d2u1u2x1x2+y1y2=0 với u1=(x1;y1) là vectơ chỉ phương của d1u2=(x2;y2) là vectơ chỉ phương của d2.

Nếu d1 và d2 có phương trình đường thẳng là y=k1x+m1 và y=k2x+m2 thì d1d2k1.k2=1

Ví dụ minh họa:

Bài 1: Cho hai đường thẳng d:x=72ty=5t và d’x=1+t'y=2+3t': . Xác định số đo góc giữa d và d’.

Lời giải:

Xét d:x=72ty=5t ta có vectơ chỉ phương của d là u = (-2; -1)

 Vectơ pháp tuyến của d là  = (1; -2).

Xét d’: x=1+t'y=2+3t' ta có vectơ chỉ phương của d’ là u' = (1; 3)

 Vectơ pháp tuyến của d’ là  n= (-3; 1).

Ta có:

cos(d,d')=cos(n,n')=2.1+(1).3(2)2+12.(1)2+32=552=12

Góc giữa hai đường thẳng luôn nhỏ hơn hoặc bằng 90o(d,d')=45o.

Bài 2: Cho hai đường thẳng d: 4x – 2y + 6 = 0 và d’: x + 2y + 1 = 0. Xác định số đo góc giữa d và d’.

Lời giải:

Xét d: 4x – 2y + 6 = 0 ta có vectơ pháp tuyến của d là  n= (4; -2)

Xét d’: x + 2y + 1 = 0 ta có vectơ pháp tuyến của d’ là  n'= (1; 2)

Ta có: nn'= 4.1 + (-2).2 = 0

dd'(d,d')=90o

Dạng 4: Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng. 

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết về khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng: Trong mặt phẳng Oxy, đường thẳng Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết có phương trình ax + by + c = 0 và điểm M(x0;y0) . Khoảng cách từ điểm M đến đường thẳng Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết được kí hiệu là d (M,Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết  ), tính bằng công thức:

 d (M,Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết ) = Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Ví dụ minh họa: 

Bài 1: Tìm bán kính của đường tròn tâm C(-2; -2) . Biết đường tròn tiếp xúc với đường thẳng Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết : 5x + 12y -10 = 0.

Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiếtLời giải:

Vì đường tròn tiếp xúc với đường thẳng Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết : 5x + 12y – 10 = 0 nên ta có bán kính của đường tròn bằng khoảng từ tâm C đến đường thẳng Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết . Ta có:

R = d(C,Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết ) = Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Bài 2: Cho điểm A (3; 6). Tìm khoảng cách từ A đến đường thẳng d: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Lời giải:

Xét đường thẳng d: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết ta có vectơ chỉ phương của d là Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết  = (-3; 2)

vectơ pháp tuyến của d là Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết  = (2; 3)

Chọn điểm M (4; 7) thuộc d ta có phương trình tổng quát của d là:

2.(x – 4) + 3.(y – 7) = 0

Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết 2x – 8 + 3y – 21 = 0

Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết 2x + 3y – 29 = 0

Khoảng cách từ A (3; 6) đến đường thẳng d là: 

d(A;d) = Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

C. Bài tập vận dụng 

Bài 1: Viết phương trình tổng quát của đường thẳng d biết d đi qua 2 điểm A (3; 5) và B (4; 6). 

Đáp án: d: - x + y = 2

Bài 2: Viết phương trình tham số của đường thẳng d’ biết d’ đi qua 2 điểm A (2; 7) và B (0; 5). 

Đáp án: d’: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Bài 3: Viết phương trình chính tắc của đường thẳng d đi qua hai điểm M (1; 6) và N (2; 3) 

Đáp án: d: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Bài 4: Viết phương trình đoạn chắn của đường thẳng d biết d song song với đường thẳng d’: 4x – 3y + 2 = 0 và d đi qua điểm (2; 3)

Đáp án: d: 4x - 3y + 1 = 0

Bài 5: Xét vị trí tương đối giữa đường thẳng d: 3x – 5y + 2 = 0 và đường thẳng   d’: 3x – 5y = 0.

Đáp án: d // d’

Bài 6: Cho đường thẳng d: 2x – 6y + 3 = 0 và đường thẳng d’: x – m + 7 = 0. Tìm m để d // d’. 

Đáp án: m = 3

Bài 7: Cho hai đường thẳng d: 6x – y = 0 và d’: 2x + 8y – 1 = 0. Tìm tọa độ giao điểm I của d và d’. 

Đáp án: IPhương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Bài 8: Cho hai đường thẳng d: 8x – 3y + 2 = 0 và d’: x = 4. Tìm số đo góc giữa d và d’. 

Đáp án: (d;d') = Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

Bài 9: Cho điểm A (4; 7) và đường thẳng d’: x – 6 = 0. Tìm khoảng cách từ A đến đường thẳng d.

Đáp án: d (A, d’) = 2

Bài 10: Cho đường thẳng d: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết. Tìm m để khoảng cách giữa A (2; m) và  đường thẳng d là 5.

Đáp án: Phương trình đường thẳng và cách giải bài tập hay, chi tiết

D. Bài tập tự luyện 

Câu 1: Cho đường thẳng Δ có một vectơ chỉ phương là u(-3;5). Vectơ nào dưới đây không phải là VTCP của Δ?Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 2: Phương trình tham số của đường thẳng Δ đi qua điểm M(2; 3) và có hệ số góc k = 4 là:

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 3: Cho hai đường thẳng d1: 3x – 4y +2 = 0 và d2: mx +2y – 3 = 0. Hai đường thẳng song song với nhau khi:

A. m = 3     B. m=3/2

C. m=-3/2     D. m = - 3

Câu 4: Cho hai đường thẳng d1: y = 3x – 1 và

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Góc giữa hai đường thẳng là:

A. α = 30o     B. α=45o     C. α=60o     D. α=90o

Câu 5: Cho điểm A(-2; 1) và hai đường thẳng d1: 3x – 4y + 2 = 0 và d2: mx + 3y – 3 = 0. Giá trị của m để khoảng cách từ A đến hai đường thẳng bằng nhau là:

A. m=±1

B. m = 1 và m = 4

C. m=±4

D. m = - 1 và m = 4

Câu 7: Cho tam giác ABC có phương trình các cạnh AB: 3x – y + 4 = 0, AC: x + 2y – 4 = 0, BC: 2x + 3y – 2 = 0. Khi đó diện tích của tam giác ABC là:

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 8: Cho điểm A(3; 5) và các đường thẳng d1: y = 6, d2: x = 2. Số đường thẳng d qua A tạo với các đường thẳng d1, d2 một tam giác vuông cân là

A. 0     B. 1     C. 2     D. Vô số

Câu 9: Có bao nhiêu vectơ pháp tuyến của một đường thẳng?

A. 0     B. 1     C. 2     D. Vô số

 

Câu 10: Cho đường thẳng Δ có vectơ chỉ phương là u=(2;-3). Vectơ nào sau đây không phải là vectơ chỉ phương của Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 11: Cho đường thẳng Δ có vectơ chỉ phương là u=(2;-3). Vectơ nào sau đây là vectơ pháp tuyến của Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 12: Cho đường thẳng Δ có phương trình

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Vectơ nào sau đây là vectơ chỉ phương của Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 13: Cho đường thẳng Δ có phương trình y = 4x – 2. Vectơ nào sau đây là vectơ pháp tuyến của Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 14: Cho đường thẳng Δ có phương trình Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10 Điểm nào sau đây nằm trên đường thẳng Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 15: Cho đường thẳng Δ có phương trình 3x – 4y + 2 = 0. Điểm nào sau đây không nằm trên đường thẳng Δ?

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 16: Một đường thẳng có bao nhiêu phương trình tham số?

A. 0     B. 1     C. 2     D. Vô s

Câu 17: Phương trình của đường thẳng qua điểm M(x0; y0) có vectơ chỉ phương u=(a;b) là:

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

A. b(x-x0 ) - a(y-y0 )=0

B. a(x+x0 ) + b(y+y0 )=0

C. a(x-x0 ) + b(y-y0 )=0

Câu 18: Phương trình của đường thẳng qua điểm M(x0 ;y0 ) có vectơ pháp tuyến n=(a;b) là:

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

A. b(x - x0) - a(y - y0) = 0

B. a(x + x0) + b(y + y0) = 0

C. a(x - x0) + b(y - y0) = 0

Câu 19: Phương trình tham số của đường thẳng Δ đi qua điểm M(3; 4) và có vectơ chỉ phương là u = (3;4) là:

Bài tập trắc nghiệm Hình học 10 | Câu hỏi trắc nghiệm Hình học 10

Câu 20: Phương trình tổng quát của Δ đi qua điểm M(3;4) và có vectơ pháp tuyến n=(1;-2)là:

A. 3(x + 1) + 4(y – 2) = 0

B. 3(x – 1) + 4(y + 2) = 0

C. (x – 3) – 2(y – 4) = 0

D. (x + 3) – 2(y + 4) = 0

Xem các Phương pháp giải bài tập hay, chi tiết khác: 

Phương trình đường tròn và cách giải bài tập

Phương trình đường elip và cách giải bài tập

Công thức xác định vectơ chỉ phương của đường thẳng hay, chi tiết nhất

Công thức xác định vectơ pháp tuyến của đường thẳng hay, chi tiết nhất

Công thức viết phương trình tham số của đường thẳng hay, chi tiết nhất

Đánh giá

0

0 đánh giá