Bài 18 trang 90 SGK Hình học 10 Nâng cao

Cho ba điểm \(A(3;0),B( - 5;4)\) và \(P(10;2)\) . Viết phương trình đường thẳng đi qua P đồng thời cách đều A và B.

Giải

Đường thẳng \(\Delta \) đi qua P có dạng:

\(\eqalign{
& a\left( {x - 10} \right) + b\left( {y - 2} \right) = 0\,\,\left( {{a^2} + {b^2} \ne 0} \right) \cr
& \Delta :ax + by - 10a - 2b = 0\,\,\,\,\left( * \right) \cr} \)

Ta có: \(d\left( {A,\Delta } \right) = d\left( {B,\Delta } \right)\)

\(\eqalign{
& \Leftrightarrow {{|3a + 0.b - 10a - 2b|} \over {\sqrt {{a^2} + {b^2}} }} =\cr&\;\;\;\;\; {{| - 5a + 4b - 10a - 2b|} \over {\sqrt {{a^2} + {b^2}} }} \cr
& \Leftrightarrow |7a + 2b| = |15a - 2b| \cr
& \Leftrightarrow \left[ \matrix{
7a + 2b = 15a - 2b \hfill \cr
7a + 2b = - 15a + 2b \hfill \cr} \right. \cr
& \Leftrightarrow \left[ \matrix{
8a - 4b = 0 \hfill \cr
22a = 0 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left[ \matrix{
b = 2a \hfill \cr
a = 0 \hfill \cr} \right. \cr} \) 

+) Với  b = 2a, chọn a = 1, b = 2  ta có:

\(\Delta :x + 2y - 14 = 0\) 

+) Với a = 0 , chọn b = 1 ta có:

\(\Delta :y - 2 = 0.\)

Bài 19 trang 90 SGK Hình học 10 Nâng cao

Cho điểm M(2, 3) . Viết phương trình đường thẳng cắt hai trục tọa độ ở A và B sao cho  là tam giác vuông cân tại đỉnh M.

Giải

Giả sử \(A\left( {a;0} \right);B\left( {0;b} \right)\)

Ta có: \(\overrightarrow {MA} \left( {a - 2; - 3} \right);\overrightarrow {MB} \left( { - 2;b - 3} \right).\)

\(\Delta ABM\) vuông cân tại M 

\(\eqalign{
& \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
\overrightarrow {MA} .\overrightarrow {MB} = 0 \hfill \cr
MA = MB \hfill \cr} \right. \cr
& \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
- 2\left( {a - 2} \right) - 3\left( {b - 3} \right) = 0 \hfill \cr
{\left( {a - 2} \right)^2} + 9 = 4 + {\left( {b - 3} \right)^2} \hfill \cr} \right.\cr& \Leftrightarrow \left\{ \matrix{
2a + 3b = 13\,\,\,\left( 1 \right)\, \hfill \cr
{\left( {a - 2} \right)^2} + 5 = {\left( {b - 3} \right)^2}\,\,\,\left( 2 \right) \hfill \cr} \right. \cr} \)

Từ (1) suy ra \(b = {{13 - 2a} \over 3}\) thay vào (2) ta được:

\(\eqalign{
& {\left( {a - 2} \right)^2} + 5 = {\left( {{{13 - 2a} \over 3} - 3} \right)^2} \cr
& \Leftrightarrow {a^2} - 4a + 4 + 5 = {{{{\left( {4 - 2a} \right)}^2}} \over 9} \cr
& \Leftrightarrow 9{a^2} - 36a + 81 = 16 - 16a + 4{a^2} \cr
& \Leftrightarrow 5{a^2} - 20a + 65 = 0 \cr} \) 

Phương trình vô nghiệm.

Vậy không tồn tại tam giác ABM vuông cân tại M.

Bài 20 trang 90 SGK Hình học 10 Nâng cao

Cho hai đường thẳng

\(\eqalign{
& {\Delta _1}:x + 2y - 3 = 0 \cr
& {\Delta _2}:3x - y + 2 = 0 \cr} \)

Viết phương trình đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm P(3, 1) và cắt  lần lượt ở A,B sao cho \({\Delta _1},{\Delta _2}\) tạo với \({\Delta _1}\) và \({\Delta _2}\) một tam giác cân có cạnh đáy là AB.

Giải

\({\Delta _1}\) có vectơ pháp tuyến là: \(\overrightarrow {{n_1}} \left( {1;2} \right).\)

\({\Delta _2}\) có vectơ pháp tuyến là: \(\overrightarrow {{n_2}} \left( {3; - 1} \right).\)

Giả sử \(\Delta \) qua P có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n \left( {a;b} \right);\,\Delta \) cắt \({\Delta _1},{\Delta _2}\) ở A và B sao cho tạo với  một tam giác cân có đáy AB thì góc hợp bởi \(\Delta \) với \({\Delta _1}\)và góc hợp bởi \(\Delta \)  với \({\Delta _2}\) bằng nhau.

Do đó:

\(\eqalign{
& {{\left| {\overrightarrow {{n_1}} .\overrightarrow n } \right|} \over {\left| {\overrightarrow {{n_1}} } \right|.\left| {\overrightarrow n } \right|}} = {{\left| {\overrightarrow {{n_2}} .\overrightarrow n } \right|} \over {\left| {\overrightarrow {{n_2}} } \right|.\left| {\overrightarrow n } \right|}} \cr
& \Leftrightarrow {{|a + 2b|} \over {\sqrt {{1^2} + {2^2}} }} = {{|3a - b|} \over {\sqrt {{3^2} + {1^2}} }} \cr
& \Leftrightarrow \sqrt 2 |a + 2b| = |3a - b| \cr
& \Leftrightarrow 2{\left( {a + 2b} \right)^2} = {\left( {3a - b} \right)^2} \cr
& \Leftrightarrow {a^2} - 2ab - {b^2} = 0 \cr} \)

Chọn \(b = 1\) ta có: \({a^2} - 2a - 1 = 0 \Leftrightarrow a = 1 \pm \sqrt 2 \)

Vậy có hai đường thẳng thỏa mãn yêu cầu bài toán

\(\left( {1 + \sqrt 2 } \right)\left( {x - 3} \right) + \left( {y - 1} \right) = 0;\)

\(\left( {1 - \sqrt 2 } \right)\left( {x - 3} \right) + \left( {y - 1} \right) = 0.\)

Giaibaitap.me