Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$, cho mặt phẳng $\left( P \right):ax + by + cz - 27 = 0$ qua hai điểm $A\left( {3,2,1} \right),B\left( { - 3,5,2} \right)$ và vuông góc với mặt phẳng $\left( Q \right):3x + y + z + 4 = 0$ . Tính tổng $S = a + b + c$.
Trả lời bởi giáo viên
$A,B$ thuộc $\left( P \right)$ nên ta có hệ phương trình \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{3a + 2b + c - 27 = 0}&{}\\{ - 3a + 5b + 2c - 27 = 0}&{}\end{array}} \right.\)
$\left( P \right)$ vuông góc với $\left( Q \right)$ nên ta có điều kiện $3a + b + c = 0$.
Giải hệ \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{3a + 2b + c - 27 = 0}&{}\\{ - 3a + 5b + 2c - 27 = 0}&{}\\{3a + b + c = 0}&{}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{a = 6}&{}\\{b = 27}&{}\\{c = - 45}&{}\end{array}} \right.\)
Suy ra $S = - 12$.
Hướng dẫn giải:
- Thay các tọa độ \(A,B\) vào phương trình của \(\left( P \right)\).
- $\left( P \right)$ vuông góc với $\left( Q \right)$ khi và chỉ khi \(\overrightarrow {{n_{(P)}}} .\overrightarrow {{n_{(Q)}}} = 0\)
- Giải hệ trên ta được \(a,b,c\).
Giải thích thêm:
HS có thể giải bài toán bằng cách viết phương trình mặt phẳng \(\left( P \right)\) bằng phương pháp:
\(\left( P \right)\) đi qua hai điểm \(A, B\) và vuông góc mặt phẳng \(\left( Q \right)\) nếu \(\left( P \right)\) đi qua \(A\) và nhận \(\left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {{n_Q}} } \right]\) làm VTPT.
Cụ thể:
Ta có: \(\overrightarrow {AB} = \left( { - 6;3;1} \right)\), \(\overrightarrow {{n_{\left( Q \right)}}} = \left( {3;1;1} \right)\)
\( \Rightarrow \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {{n_{\left( Q \right)}}} } \right] = \left( {2;9; - 15} \right)\)
Do \(\left( P \right)\) vuông góc \(\left( Q \right)\) và \(\left( P \right)\) đi qua \(A,B\) nên \(\left( P \right)\) qua \(A\left( {3;2;1} \right)\) và nhận \(\overrightarrow n = \left[ {\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {{n_{\left( Q \right)}}} } \right] = \left( {2;9; - 15} \right)\) làm VTPT.
\( \Rightarrow \left( P \right):2\left( {x - 3} \right) + 9\left( {y - 2} \right) - 15\left( {z - 1} \right) = 0\) hay \(\left( P \right):2x + 9y - 15z -9 = 0\) suy ra \(\left( P \right):6x + 27y - 45z -27 = 0\).
Vậy \(a = 6,b = 27,c = - 45\)