Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho ba điểm A(-1;1;0), B(0;0;-2), C(1;1;1). Phương trình mặt phẳng (P) nào sau đây thỏa mãn (P) đi qua A, B sao cho khoảng cách từ điểm C đến mặt phẳng (P) bằng 3 ?

Đáp án A

Gọi n→=a;b;c  (điều kiện a² + b² + c² > 0 ) là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P).

Phương trình mặt phẳng (P) đi qua điểm A(-1;1;0) và có vectơ pháp tuyến n→=a;b;c là 

 ax+1+by−1+cz=0⇔ax+by+cz+a−b=0 (1).

Điểm B(0;0;-2) thuộc mặt phẳng (P) nên -2c + a-b = 0  b = a - 2c (2).

Khoảng cách từ điểm C(1;1;1) đến mặt phẳng (P) bằng 3  nên a+b+c+a−ba2+b2+c2=3⇔2a+c=3.a2+b2+c2 (3).

Thế (2) vào (3) và bình phương hai vế ta được 

2a+c2=3a2+a−2c2+c2⇔2a2−16ac+14c2=0⇔a=ca=7c

 +) a = c, chọn a=1c=1  thế vào (2) ta được b = -1.

Phương trình mặt phẳng (P₁) là x - y + z + 2 = 0.

+) a = 7c , chọn a=7c=1 thế vào (2) ta được b = 5.

Phương trình mặt phẳng (P₂) là 7x + 5y + z + 2 = 0.

Vậy có hai phương trình mặt phẳng (P) cần tìm là ( P₁): x - y + z + 2 = 0 và (P₂): 7x + 5y+ z + 2 = 0.