Trong không gian với hệ tọa độ OxyzOxyzOxyz, cho hai đường thẳng d1:x−12=y1=z+2−1d_1:\dfrac{x-1}{2}=\dfrac{y}{1}=\dfrac{z+2}{-1}d1:2x−1=1y=−1z+2 và d2:x−11=y+23=z−2−2d_2:\dfrac{x-1}{1}=\dfrac{y+2}{3}=\dfrac{z-2}{-2}d2:1x−1=3y+2=−2z−2. Gọi Δ\Delta Δ là đường thẳng song song với (P):x+y+z−7=0\left(P \right):x+y+z-7=0(P):x+y+z−7=0 và cắt d1, d2d_1,\,d_2d1,d2 lần lượt tại hai điểm A, BA,\,BA,B sao cho ABABAB ngắn nhất. Phương trình của đường thẳng Δ\Delta Δ là

Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$ , cho hai đường thẳng $d_1:\dfrac{x-1}{2}=\dfrac{y}{1}=\dfrac{z+2}{-1}$ và $d_2:\dfrac{x-1}{1}=\dfrac{y+2}{3}=\dfrac{z-2}{-2}$ . Gọi $\Delta$ là đường thẳng song song với $\left(P \right):x+y+z-7=0$ và cắt $d_1,\,d_2$ lần lượt tại hai điểm $A,\,B$ sao cho $AB$ ngắn nhất. Phương trình của đường thẳng $\Delta$ là

\left\{ \begin{aligned} & x=6-2t \\& y=\dfrac{5}{2}+t \\& z=-\dfrac{9}{2}+t \end{aligned} \right.

\left\{ \begin{aligned} & x=6-t \\& y=\dfrac{5}{2} \\& z=-\dfrac{9}{2}+t \end{aligned} \right.

\left\{ \begin{aligned}& x=12-t \\& y=5 \\& z=-9+t \end{aligned} \right.

\left\{ \begin{aligned}& x=6 \\& y=\dfrac{5}{2}-t \\& z=-\dfrac{9}{2}+t \end{aligned} \right.

Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Lời giải

Ta có:\

$d_1$ đi qua $M_1(1;0;-2)$ với vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u_1} = (2;1;-1)$
$d_2$ đi qua $M_2(1;-2;2)$ với vectơ chỉ phương $\overrightarrow{u_2} = (1;3;-2)$

Gọi $\overrightarrow{u} = (a;b;c)$ là vectơ chỉ phương của $\Delta$. Do $\Delta$ song song với $(P): x+y+z-7=0$ nên $\overrightarrow{u}$ vuông góc với $\overrightarrow{n} = (1;1;1)$ là vectơ pháp tuyến của $(P)$
$\Rightarrow a+b+c = 0$ (*)
Do $\Delta$ cắt $d_1, d_2$ tại $A, B$ sao cho $AB$ ngắn nhất nên $\Delta$ là đường vuông góc chung của $d_1, d_2$
$\Rightarrow \overrightarrow{u} \perp \overrightarrow{u_1}$ và $\overrightarrow{u} \perp \overrightarrow{u_2}$
$\Rightarrow \begin{cases} 2a+b-c = 0 \\ a+3b-2c = 0 \end{cases}$ (**)
Giải (*) và (**), ta có: $\begin{cases} a = t \\ b = 0 \\ c = -t \end{cases}$
$\Rightarrow \overrightarrow{u} = (1;0;-1)$
$\overrightarrow{M_1M_2} = (0;-2;4)$
$\left[ \overrightarrow{u}, \overrightarrow{u_1} \right] = ( -1; 1; -1)$
$d(d_1, d_2) = \dfrac{\left| \overrightarrow{M_1M_2}. \left[ \overrightarrow{u_1}, \overrightarrow{u_2} \right] \right|}{\left| \left[ \overrightarrow{u_1}, \overrightarrow{u_2} \right] \right|} = \dfrac{\left| 0.(-1) + (-2).1 + 4.(-1) \right|}{\sqrt{(-1)^2 + 1^2 + (-1)^2}} = \dfrac{6}{\sqrt{3}} = 2\sqrt{3}$
Phương trình mặt phẳng $(P)$ chứa $d_1$ và song song với $\Delta$ là:
$a(x-1) + b(y-0) + c(z+2) = 0 \\ \overrightarrow{n_P} = \left[ \overrightarrow{u_1}, \overrightarrow{u} \right] = (-1;1;1)$
$(-1)(x-1) + 1(y-0) + 1(z+2) = 0 \\ -x+1+y+z+2 = 0 \\ -x+y+z+3 = 0$
$ $\Delta$ nằm trong mặt phẳng $(Q)$ đi qua $M_2(1;-2;2)$ và nhận $\overrightarrow{u} = (1;0;-1)$ làm vectơ pháp tuyến là:
$1(x-1) + 0(y+2) -1(z-2) = 0 \\ x-z + 1 = 0$
$\Delta$ là giao tuyến của $(P)$ và $(Q)$
$\begin{cases} -x+y+z+3 = 0 \\ x-z+1 = 0 \end{cases}$
$\begin{cases} y = -4 \\ z = x+1 \end{cases}$
$\Rightarrow \begin{cases} x = t \\ y = -4 \\ z = t+1 \end{cases}$
Chọn $t=6$ ta có:
$\left\{ \begin{aligned} & x=6-t \\& y=\dfrac{5}{2} \\& z=-\dfrac{9}{2}+t \end{aligned} \right.$