Question

Trong mặt phẳng Oxy. Cho đường thẳng \(\Delta :ax + by + c = 0\left( {{a^2} + {b^2} > 0} \right)\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n \) và cho điểm \({M_0}\left( {{x_0};{y_0}} \right)\)có hình chiếu vuông góc \(H\left( {{x_H};{y_H}} \right)\)trên \(\Delta \)(hình 9).

a)  Chứng minh rằng hai vectơ \(\overrightarrow n \) và \(\overrightarrow {H{M_0}} \)cùng phương và tìm tọa độ của chúng

b) Gọi p là tích vô hướng của hai vectơ \(\overrightarrow n \) và \(\overrightarrow {H{M_0}} \).

Chứng minh rằng \(p = a{x_0} + b{y_0} + c\)

c) Giải thích công thức \(\left| {\overrightarrow {H{M_0}} } \right| = \frac{{\left| p \right|}}{{\left| {\overrightarrow n } \right|}}\)

Answer 1

a) Ta có: \(\overrightarrow n \) và \(\overrightarrow {H{M_0}}  = \left( {{x_0} - {x_H};{y_0} - {y_H}} \right)\)

Mà H là hình chiếu vuông góc của \({M_0}\) trên \(\Delta \) nên \(H{M_0} \bot \Delta \)

Mặt khác vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow n \) cùng vuông góc với \(\Delta \)

Suy ra \(\overrightarrow n \) và \(\overrightarrow {H{M_0}} \)cùng phương (đpcm)

b) Ta có: \(\overrightarrow n  = (a;b)\) và \(\overrightarrow {H{M_0}}  = \left( {{x_0} - {x_H};{y_0} - {y_H}} \right)\)

Suy ra \(p = \overrightarrow n .\overrightarrow {H{M_0}}  = a\left( {{x_0} - {x_H}} \right) + b\left( {{y_0} - {y_H}} \right) = a{x_0} + b{y_0} - \left( {a{x_H} + b{y_H}} \right)\)                (1)

Mà H  thuộc đường thẳng \(\Delta \) nên tọa độ điểm H thỏa mãn phương trình đường thẳng \(\Delta \)

Thay tọa độ điểm H vào phương trình \(\Delta :ax + by + c = 0\left( {{a^2} + {b^2} > 0} \right)\) ta có:

\(a{x_H} + b{y_H} + c = 0 \Leftrightarrow c =  - \left( {a{x_H} + b{y_H}} \right)\)

Thay \(c =  - \left( {a{x_H} + b{y_H}} \right)\) vào (1) ta có

\(p = a{x_0} + b{y_0} + c\)       (đpcm)

c) Ta có: \(p = \overrightarrow n .\overrightarrow {H{M_0}}  \Leftrightarrow \overrightarrow {H{M_0}}  = \frac{p}{{\overrightarrow n }} \Rightarrow \left| {\overrightarrow {H{M_0}} } \right| = \left| {\frac{p}{{\overrightarrow n }}} \right| \Rightarrow \left| {\overrightarrow {H{M_0}} } \right| = \frac{{\left| p \right|}}{{\left| {\overrightarrow n } \right|}}\)