Maths NCERT Exemplar Solutions Class 12th Chapter Eleven: Overview, Questions, Preparation

Maths NCERT Exemplar Solutions Class 12th Chapter Eleven 2025 ( Maths NCERT Exemplar Solutions Class 12th Chapter Eleven )

Payal Gupta
Updated on Jul 15, 2025 10:48 IST

By Payal Gupta, Retainer

Table of contents
  • Three-Dimensional Geometry Long Answer Type Questions
  • Three-Dimensional Geometry Short Answer Type Questions
  • Three-Dimensional Geometry Objective Type Questions
  • Three-Dimensional Geometry Fill in the blanks Type Questions
  • Three-Dimensional Geometry True or False Type Questions
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Three-Dimensional Geometry Long Answer Type Questions

1. Find the foot of the perpendicular from the point (2, 3, –8) to the line 4 − x 2 = y 6 = 1 − z 3 . Also, find the perpendicular distance from the given point to the line.

Ans. G i v e n     t h a t                               4 − x 2 + y 6 + 1 − z 3     i s     t h e     e q u a t i o n     o f     l i n e ⇒                                                                 x − 4 − 2 + y 6 + z − 1 − 3 = λ ∴ C o o r d i n a t e s     o f     a n y     point     Q     o n     t h e     l i n e     a r e     x = − 2 λ + 4 ,     y = 6 λ     a n d     z = − 3 λ + 1 a n d     t h e     g i v e n     point     i s     P ( 2 ,   3 ,   − 8 ) D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     P Q     a r e − 2 λ + 4 − 2 ,     6 λ − 3 ,     − 3 λ + 1 + 8 a n d     t h e     D ' r a t i o s     o f     t h e     g i v e n     l i n e     a r e     − 2 ,   6 ,   − 3 . I f     P Q ⊥ l i n e t h e n     − 2 ( − 2 λ + 2 ) + 6 ( 6 λ − 3 ) − 3 ( − 3 λ + 9 ) = 0 ⇒                                                           4 λ − 4 + 3 6 λ − 1 8 + 9 λ − 2 7 = 0 ⇒                                                                                                                                         4 9 λ − 4 9 = 0         ⇒ λ = 1 ∴     T h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     i s     − 2 ( 1 ) + 4 ,     6 ( 1 ) ,     − 3 ( 1 ) + 1     i . e . ,     2 ,   6 ,   − 2 N o w ,     distance     P Q = ( 2 − 2 ) 2 + ( 3 − 6 ) 2 + ( − 8 + 2 ) 2                                                                                   = 9 + 3 6 = 4 5 = 3 5 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     c o o r d i n a t e s     o f     t h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     a r e     2 ,   6 ,   − 2     a n d     t h e r e q u i r e d     distance     3 5   u n i t s .

2. Find the distance of the point (2, 4, –1) from the line x + 5 1 = y + 3 4 = z − 6 – 9 .

Ans. T h e     g i v e n     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s                                                                 x + 5 1 = y + 3 4 = z − 6 – 9 = λ     a n d     a n y     point     P ( 2 ,   4 ,   − 1 ) L e t     Q     b e     a n y     point     o n     t h e     g i v e n     l i n e ∴     C o o r d i n a t e s     o f     Q     a r e     x = λ − 5 ,     y = 4 λ − 3     a n d     z = − 9 λ + 6 a n d     t h e     g i v e n     point     i s     P ( 2 ,   3 ,   − 8 ) D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     P Q     a r e     λ − 5 − 2 ,     4 λ − 3 − 4 ,     − 9 λ + 6 + 1     i . e . ,     λ − 7 ,     4 λ − 7 ,     − 9 λ + 7 a n d     t h e     D ' r a t i o s     o f     t h e     g i v e n     l i n e     a r e     1 ,   4 ,   − 9 . I f     P Q ⊥ l i n e t h e n     1 ( λ − 7 ) + 4 ( 4 λ − 7 ) − 9 ( − 9 λ + 7 ) = 0 ⇒                                           λ − 7 + 1 6 λ − 2 8 + 8 1 λ − 6 3 = 0 ⇒                                                                                                                       9 8 λ − 9 8 = 0         ⇒ λ = 1 S o ,     C o o r d i n a t e s     o f     Q     a r e     1 − 5 ,     4 × 1 − 3 ,     − 9 × 1 + 6     i . e . ,     − 4 ,   1 ,   − 3 N o w ,     distance     P Q = ( − 4 − 2 ) 2 + ( 1 − 4 ) 2 + ( − 3 + 1 ) 2                                                                                   = ( − 6 ) 2 + ( − 3 ) 2 + ( − 2 ) 2 = 3 6 + 9 + 4 = 4 9 = 7 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     distance     7   u n i t s .
Q&A Icon
Commonly asked questions
Q:  

Find the foot of the perpendicular from the point (2, 3, –8) to the line 4 − x 2 = y 6 = 1 − z 3 . Also, find the perpendicular distance from the given point to the line.

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     t h a t                               4 − x 2 + y 6 + 1 − z 3     i s     t h e     e q u a t i o n     o f     l i n e ⇒                                                                 x − 4 − 2 + y 6 + z − 1 − 3 = λ ∴Coordinates  of  any  point  Q  on  the  line  are     x = − 2 λ + 4 ,     y = 6 λ     a n d     z = − 3 λ + 1 and  the  given  point  is  P(2, 3, −8) D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     P Q     a r e − 2 λ + 4 − 2 ,     6 λ − 3 ,     − 3 λ + 1 + 8 a n d     t h e     D ' r a t i o s     o f     t h e     g i v e n     l i n e     a r e     − 2 ,   6 ,   − 3 . I f     P Q ⊥ l i n e t h e n     − 2 ( − 2 λ + 2 ) + 6 ( 6 λ − 3 ) − 3 ( − 3 λ + 9 ) = 0 ⇒                                                           4 λ − 4 + 3 6 λ − 1 8 + 9 λ − 2 7 = 0 ⇒                                                                                                                                         4 9 λ − 4 9 = 0         ⇒ λ = 1 ∴     T h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     i s     − 2 ( 1 ) + 4 ,     6 ( 1 ) ,     − 3 ( 1 ) + 1     i . e . ,     2 ,   6 ,   − 2 Now,  distance  PQ=(2−2)2+(3−6)2+(−8+2)2                                                                                   = 9 + 3 6 = 4 5 = 3 5 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     c o o r d i n a t e s     o f     t h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     a r e     2 ,   6 ,   − 2     a n d     t h e required  distance  35 units.

Q:  

Find the distance of the point (2, 4, –1) from the line x + 5 1 = y + 3 4 = z − 6 –9 .

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s                                 x+51=y+34=z−6–9=λ  and  any  point  P(2, 4, −1) Let  Q  be  any  point  on  the  given  line ∴     C o o r d i n a t e s     o f     Q     a r e     x = λ − 5 ,     y = 4 λ − 3     a n d     z = − 9 λ + 6 and  the  given  point  is  P(2, 3, −8) D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     P Q     a r e     λ − 5 − 2 ,     4 λ − 3 − 4 ,     − 9 λ + 6 + 1     i . e . ,     λ − 7 ,     4 λ − 7 ,     − 9 λ + 7 a n d     t h e     D ' r a t i o s     o f     t h e     g i v e n     l i n e     a r e     1 ,   4 ,   − 9 . I f     P Q ⊥ l i n e t h e n     1 ( λ − 7 ) + 4 ( 4 λ − 7 ) − 9 ( − 9 λ + 7 ) = 0 ⇒                                           λ − 7 + 1 6 λ − 2 8 + 8 1 λ − 6 3 = 0 ⇒                                                                                                                       9 8 λ − 9 8 = 0         ⇒ λ = 1 S o ,     C o o r d i n a t e s     o f     Q     a r e     1 − 5 ,     4 × 1 − 3 ,     − 9 × 1 + 6     i . e . ,     − 4 ,   1 ,   − 3 Now,  distance  PQ=(−4−2)2+(1−4)2+(−3+1)2                                                                                   = ( − 6 ) 2 + ( − 3 ) 2 + ( − 2 ) 2 = 3 6 + 9 + 4 = 4 9 = 7 Hence,  the  required  distance  7 units.

Q:  

Find the length and the foot of the perpendicular from the point ( 1 , 3 2 , 2 ) to the plane 2 x − 2 y + 4 z + 5 = 0 .

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A: 

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Given  plane  is  2x−2y+4z+5=0  and  the  given  points  is(1, 32, 2) D ' r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     a r e     2 ,   − 2 ,   4 So,  the?  equation  of  line  passing  through  (1, 32, 2)  and  whose  d'ratios  are  equal  to  the D ' r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     i . e . , 2 ,   − 2 ,   4     i s     x − 1 2 = y − 3 2 − 2 = z − 2 4 = λ ∴Any  point  in  the  plane  is  2λ+1,  −2λ+32,  4λ+2 Since,  the  point  lies  in  the  plane,  then     2 ( 2 λ + 1 ) − 2 ( − 2 λ + 3 2 ) + 4 ( 4 λ + 2 ) + 5 = 0 ⇒                                             4 λ + 2 + 4 λ − 3 + 1 6 λ + 8 + 5 = 0 ⇒ 2 4 λ + 1 2 = 0                   ∴ λ = − 1 2 So,  the  coordinates  of  the  point  in  the  plane  are             2 ( − 1 2 ) + 1 ,     − 2 ( − 1 2 ) + 3 2 ,     4 ( − 1 2 ) + 2         i . e . ,     0 ,   5 2 ,   0 H e n c e ,     t h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     i s     ( 0 ,   5 2 ,   0 )     a n d     t h e r e q u i r e d     l e n g t h = ( 1 − 0 ) 2 + ( 3 2 − 5 2 ) 2 + ( 2 − 0 ) 2                                                                       = 1 + 1 + 4 = 6   u n i t s

Q:  

Find the equations of the line passing through the point (3, 0, 1) and parallel to the planes   x + 2 y = 0 and 3 y − z = 0 .

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

Given  point  is(3, 0, 1)  and  the  equation  of  planes  are                                                     x + 2 y = 0                                                                               … ( i ) a n d                                       3 y − z = 0                                                                             … ( i i ) Equation  of  any  line  l  passing  through  (3, 0, 1)  is l :     x − 3 a = y − 0 b = z − 1 c D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e ( i )     a n d     ( i i )     a r e     ( 1 ,   2 ,   0 )     a n d     ( 0 ,   3 ,   − 1 ) Since,  the  line  is  parallel  to  both  the  planes. ∴                       1 . a + 2 . b + 0 . c = 0         ⇒ a + 2 b + 0 c = 0 a n d           0 . a + 3 . b − 1 . c = 0         ⇒ 0 . a + 3 b − c = 0 S o ,     a − 2 − 0 = − b − 1 − 0 = c 3 − 0 = λ ∴     a = − 2 λ ,     b = λ ,     c = 3 λ S o ,     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s                 x − 3 − 2 λ = y − 0 λ = z − 1 3 λ H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     x − 3 − 2 + y − 0 1 + z − 1 3 o r     i n     v e c t o r     f o r m     i s     ( x − 3 ) i ^ + y j ^ + ( z − 1 ) k ^ = λ ( − 2 i ^ + j ^ + 3 k ^ )

Q:  

Find the equation of the plane through the points (2, 1, –1) and (–1, 3, 4), and perpendicular to the plane x − 2 y + 4 z = 1 0 .

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

Equation  of  plane  passing  through  two  points  (x1, y1, z1)  and  (x2, y2, z2)  with  its  normal  d'ratios  is                     a ( x − x 1 ) + b ( y − y 1 ) + c ( z − z 1 ) = 0                                                                                 … ( i ) If  the  plane  is  passing  through  the  given  points  (2, 1, −1)  and  (−1, 3, 4)  then             a ( x 2 − x 1 ) + b ( y 2 − y 1 ) + c ( z 2 − z 1 ) = 0 ⇒                         a ( − 1 − 2 ) + b ( 3 − 1 ) + c ( 4 + 1 ) = 0 ⇒                                                                                             − 3 a + 2 b + 5 c = 0                                                                             … ( i i ) Since,  the  required  plane  is  perpendicular  to  the  given  plane  x−2y+4z=10,  then                                                                                                       1 . a − 2 . b + 4 . c = 1 0                                                                             … ( i i i ) S o l v i n g     ( i i )     a n d     ( i i i )     w e     g e t ,                                       a 8 + 1 0 = − b − 1 2 − 5 = c 6 − 2 = λ                 a = 1 8 λ ,     b = 1 7 λ ,     c = 4 λ H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     p l a n e     i s     1 8 λ ( x − 2 ) + 1 7 λ ( y − 1 ) + 4 λ ( z + 1 ) = 0 ⇒             1 8 x − 3 6 + 1 7 y − 1 7 + 4 z + 4 = 0 ⇒                                               1 8 x + 1 7 y + 4 z − 4 9 = 0

Q:  

Find the shortest distance between the lines r → = ( 8 + 3 λ ) i ^ − ( 9 + 1 6 λ ) j ^ + ( 1 0 + 7 λ ) k ^ and r → = 1 5 i ^ − 2 9 j ^ + 5 k ^ + μ ( 3 i ^ + 8 j ^ − 5 k ^ )    

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     e q u a t i o n s     o f     l i n e s     a r e                     r → = ( 8 + 3 λ ) i ^ − ( 9 + 1 6 λ ) j ^ + ( 1 0 + 7 λ ) k ^                                                   … ( i ) a n d     r → = 1 5 i ^ − 2 9 j ^ + 5 k ^ + μ ( 3 i ^ + 8 j ^ − 5 k ^ )                                                               … ( i i ) E q u a t i o n ( i )     c a n     b e     r e − w r i t t e n     a s                     r → = 8 i ^ − 9 j ^ + 1 0 k ^ + λ ( 3 i ^ − 1 6 j ^ + 7 k ^ )                                                               … ( i i i ) H e r e ,     a 1 → = 8 i ^ − 9 j ^ + 1 0 k ^     a n d     a 2 → = 1 5 i ^ − 2 9 j ^ + 5 k ^                             b 1 → = 3 i ^ − 1 6 j ^ + 7 k ^     a n d     b 2 → = 3 i ^ + 8 j ^ − 5 k ^                   a 2 → − a 1 → = 7 i ^ + 3 8 j ^ − 5 k ^                       b 1 → × b 2 → = | i ^ j ^ k ^ 3 − 1 6 7 3 8 − 5 |                                                   = i ^ ( 8 0 − 5 6 ) − j ^ ( − 1 5 − 2 1 ) + k ^ ( 2 4 + 4 8 )                                                   = 2 4 i ^ + 3 6 j ^ + 7 2 k ^ ∴         Shortest  distance,  SD=|(a2→−a1→).(b1→×b2→)|b1→×b2→||=|(7i^+38j^−5k^).(24i^+36j^+72k^)(24)2+(36)2+(72)2|                                                                           = | 1 6 8 + 1 3 6 8 − 3 6 0 5 7 6 + 1 2 9 6 + 5 1 8 4 | = | 1 6 8 + 1 0 0 8 7 0 5 6 | = 1 1 7 6 8 4 = 1 4   u n i t s Hence,  the  required  distance  is  14 units.

Q:  

Find the equation of the plane which is perpendicular to the plane   5 x + 3 y + 6 z + 8 = 0 and contains the line of intersection of the planes   x+2y+3z–4=0 and 2x+y–z+5=0 .

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A: 

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T h e     g i v e n     p l a n e s     a r e         P 1 :           5 x + 3 y + 6 z + 8 = 0         P 2 :             x + 2 y + 3 z − 4 = 0         P 3 :                   2 x + y − z + 5 = 0 Equations  of  the  plane  passing  through  the  line  of  intersection  of  P2  and  P3  is                               ( x + 2 y + 3 z − 4 ) + λ ( 2 x + y − z + 5 ) = 0 ⇒ ( 1 + 2 λ ) x + ( 2 + λ ) y + ( 3 − λ ) z − 4 + 5 λ = 0                                                                               … ( i ) P l a n e ( i )     i s     p e r p e n d i c u l a r     t o     P 1 , t h e n                   5 ( 1 + 2 λ ) + 3 ( 2 + λ ) + 6 ( 3 − λ ) = 0 ⇒                               5 + 1 0 λ + 6 + 3 λ + 1 8 − 6 λ = 0 ⇒                               7 λ + 2 9 = 0         ⇒ λ = − 2 9 7 P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     λ     i n     e q . ( i ) ,     w e     g e t                     [ 1 + 2 ( − 2 9 7 ) ] x + [ 2 − 2 9 7 ] y + [ 3 + 2 9 7 ] z − 4 + 5 ( − 2 9 7 ) = 0 ⇒         − 1 5 7 x − 1 5 7 y + 5 0 7 z − 4 − 1 4 5 7 = 0 ⇒               − 1 5 x − 1 5 y + 5 0 z − 2 8 − 1 4 5 = 0 ⇒               − 1 5 x − 1 5 y + 5 0 z − 1 7 3 = 0           ⇒ 1 5 x + 1 5 y − 5 0 z + 1 7 3 = 0

Q:  

The plane   a x + b y = 0 is rotated about its line of intersection with the plane z = 0 through an angle α . Prove that the equation of the plane in its new position is a x + b y ± a 2 + b 2 t a n ( α ) z = 0 .

           

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A: 

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T h e     g i v e n     p l a n e s     a r e                                       a x + b y = 0                                                                                                                                                   … ( i )                                                               z = 0                                                                                                                                                   … ( i i ) Equation  of  any  plane  passing  through  the  line  of  intersection  of  plane(i)  and  (ii)  is             ( a x + b y ) + k z = 0         ⇒ a x + b y + k z = 0                                                               … ( i i i ) D i v i d i n g     b o t h     s i d e s     b y     a 2 + b 2 + k 2 ,     w e     g e t                   a a 2 + b 2 + k 2 x + b a 2 + b 2 + k 2 y + k a 2 + b 2 + k 2 z = 0 ∴  Direction  cosines  of  the  normal  to  the  plane  are                       a a 2 + b 2 + k 2 ,     b a 2 + b 2 + k 2 ,     k a 2 + b 2 + k 2   and  the  direction  cosines  of  the  plane(i)  are                       a a 2 + b 2 ,     b a 2 + b 2 ,     0 Since,  α  is  the  angle  between  the  planes(i)  and  (iii),  we  get                           c o s α = a . a + b . b + k . 0 a 2 + b 2 + k 2 . a 2 + b 2 ⇒                 c o s α = a 2 + b 2 a 2 + b 2 + k 2 . a 2 + b 2 ⇒                 c o s α = a 2 + b 2 a 2 + b 2 + k 2                   ⇒ c o s 2 α = a 2 + b 2 a 2 + b 2 + k 2 ⇒                   ( a 2 + b 2 + k 2 ) c o s 2 α = a 2 + b 2 ⇒                     a 2 c o s 2 α + b 2 c o s 2 α + k 2 c o s 2 α = a 2 + b 2 ⇒                     k 2 c o s 2 α = a 2 − a 2 c o s 2 α + b 2 − b 2 c o s 2 α ⇒                     k 2 c o s 2 α = a 2 ( 1 − c o s 2 α ) + b 2 ( 1 − c o s 2 α ) ⇒                     k 2 c o s 2 α = a 2 s i n 2 α + b 2 s i n 2 α ⇒                     k 2 c o s 2 α = ( a 2 + b 2 ) s i n 2 α ⇒                     k 2 = ( a 2 + b 2 ) s i n 2 α c o s 2 α             ⇒ k = ± a 2 + b 2 . t a n α P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     k     i n     e q . ( i i i )     w e     g e t                           a x + b y ± ( a 2 + b 2 . t a n α ) z = 0     w h i c h     i s     t h e     r e q u i r e d     E q u a t i o n     o f     p l a n e . H e n c e     p r o v e d .

Q:  

Find the equation of the plane through the intersection of the planes   r→⋅(i^+3j^)−6=0  and  r→⋅(3i^−j^−4k^)=0, whose perpendicular distance from the origin is unity.

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A: 

This is a long answer type question as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     p l a n e s     a r e :                           r → . ( i ^ − 3 j ^ ) − 6 = 0         ⇒ x + 3 y − 6 = 0                                                                                   … ( i ) a n d     r → . ( 3 i ^ − j ^ − 4 k ^ ) = 0         ⇒ 3 x − y − 4 z = 0                                                                           … ( i i ) Equation  of  the  plane  passing  through  the  line  of  intersection  of  plane(i)  and  (ii)  is                   ( x + 3 y − 6 ) + k ( 3 x − y − 4 z ) = 0                                                                                                       … ( i i i )                 ( 1 + 3 k ) x + ( 3 − k ) y − 4 k z − 6 = 0 Perpendicular  distance  from  origin ⇒                 | − 6 ( 1 + 3 k ) 2 + ( 3 − k ) 2 + ( − 4 k ) 2 | = 1 ⇒             3 6 1 + 9 k 2 + 6 k + 9 + k 2 − 6 k + 1 6 k 2 = 1                 [ S q u a r i n g     b o t h     s i d e s ] ⇒             3 6 2 6 k 2 + 1 0 = 1                 ⇒ 2 6 k 2 + 1 0 = 3 6 ⇒                                 2 6 k 2 = 2 6             ⇒ k 2 = 1         ∴ k = ± 1 P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     k     i n     e q . ( i i i )     w e     g e t ,                                 ( x + 3 y − 6 ) ± ( 3 x − y − 4 z ) = 0 ⇒ x + 3 y − 6 + 3 x − y − 4 z = 0         a n d         x + 3 y − 6 − 3 x + y + 4 z = 0 ⇒ 4 x + 2 y − 4 z − 6 = 0         a n d         − 2 x + 4 y + 4 z − 6 = 0 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     a r e                                 4 x + 2 y − 4 z − 6 = 0     a n d     − 2 x + 4 y + 4 z − 6 = 0

Q:  

Show that the points ( i ^ − j ^ + k ^ ) and 3 ( i ^ + j ^ + k ^ ) are equidistant from the plane  and lie on opposite sides of it.

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A: 

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Given  points  are  P(i^−j^+3k^)  and  Q(3i^+3j^+3k^)  and  the  plane  r→.(5i^+2j^−7k^)+9=0 Perpendicular  distance  of  P(i^−j^+3k^)  from  the  plane r → . ( 5 i ^ + 2 j ^ − 7 k ^ ) + 9 = | ( i ^ − j ^ + 3 k ^ ) . ( 5 i ^ + 2 j ^ − 7 k ^ ) + 9 ( 5 ) 2 + ( 2 ) 2 + ( − 7 ) 2 |                                                                                     = | 5 − 2 − 2 1 + 9 2 5 + 4 + 4 9 | = | − 9 7 8 | and  perpendicular  distance  of  Q(3i^+3j^+3k^)  from  the  plane                                                                                       = | ( 3 i ^ + 3 j ^ + 3 k ^ ) . ( 5 i ^ + 2 j ^ − 7 k ^ ) + 9 2 5 + 4 + 4 9 |                                                                                     = | 1 5 + 6 − 2 1 + 9 7 8 | = | 9 7 8 | Hence,  the  two  points  are  equidistant  from  the  given  plane. O p p o s i t e     s i g n     s h o w s     t h a t     t h e y     l i e     o n     e i t h e r     s i d e     o f     t h e     p l a n e .

Q:  

AB = 3 i ^ -   j ^ + k ^ and   C D = -3 i ^ + 2 j ^ + 4 k ^ are two vectors. The position vectors of the points A and C are 6 i ^ + 7 j ^  + 4 k ^  and -9 i ^  + 2 j ^  + k , ^ respectively. Find the position vector of a point P on the line AB and a point Q on the line CD such that P Q →  is perpendicular to both   A B → and   C D → both.

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A: 

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P o s i t i o n     v e c t o r     o f     A     i s     6 i ^ + 7 j ^ + 4 k ^     a n d     A B → = 3 i ^ − j ^ + k ^ So,  equation  of  any  line  passing  through  A  and  parallel  to  AB→                                         r → = ( 6 i ^ + 7 j ^ + 4 k ^ ) + λ ( 3 i ^ − j ^ + k ^ )                                                                                     … ( i ) Now  any  point  P  on  AB→=(6+3λ, 7−λ, 4+λ) S i m i l a r l y ,     p o s i t i o n     v e c t o r     o f     C     i s     − 9 j ^ + 2 k ^     a n d     C D → = − 3 i ^ + 2 j ^ + 4 k ^ So,  equation  of  any  line  passing  through  C  and  parallel  to  CD→  is                                         r → = ( − 9 j ^ + 2 k ^ ) + μ ( − 3 i ^ + 2 j ^ + 4 k ^ )                                                                                     … ( i i ) Any  point  Q  on  CD→=(−3μ, −9+2μ, 2+4μ) d ' r a t i o s     o f     P Q →     a r e                                   ( 6 + 3 λ + 3 μ ,   7 − λ + 9 − 2 μ ,   4 + λ − 2 − 4 μ ) ⇒                           ( 6 + 3 λ + 3 μ ) ,   ( 1 6 − λ − 2 μ ) , ( 2 + λ − 4 μ ) N o w     P Q →     i s     ⊥     t o     e q . ( i ) ,     t h e n           3 ( 6 + 3 λ + 3 μ ) − 1 ( 1 6 − λ − 2 μ ) + 1 ( 2 + λ − 4 μ ) = 0 ⇒                                   1 8 + 9 λ + 9 μ − 1 6 + λ + 2 μ + 2 + λ − 4 μ = 0 ⇒                                                                                                                                                     1 1 λ + 7 μ + 4 = 0                                                               … ( i i i ) P Q →     i s     ⊥     t o     e q . ( i i ) ,     t h e n           − 3 ( 6 + 3 λ + 3 μ ) + 2 ( 1 6 − λ − 2 μ ) + 4 ( 2 + λ − 4 μ ) = 0 ⇒                       − 1 8 − 9 λ − 9 μ + 3 2 − 2 λ − 4 μ + 8 + 4 λ − 1 6 μ = 0 ⇒                                                                                                                                                 − 7 λ − 2 9 μ + 2 2 = 0 ⇒                                                                                                                                                           7 λ + 2 9 μ − 2 2 = 0                                                             … ( i v ) S o l v i n g     e q n . ( i i i )     a n d ( i v )     w e     g e t ⇒                   7 7 λ           + 4 9 μ         +         2 8       = 0                             7 7 λ           + 3 1 9 μ − 2 4 2       = 0                   ( − )                   ( − )                             ( + )                                     _                                                           − 2 7 0 μ     + 2 7 0     = 0                     ∴ μ = 1 P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     μ     i n     e q n . ( i v )     w e     g e t ,                                               7 λ + 2 9 − 2 2 = 0                   ⇒ λ = − 1 ∴               P o s i t i o n     v e c t o r     o f     P = [ 6 + 3 ( − 1 ) ,   7 + 1 ,   4 − 1 ] = ( 3 ,   8 ,   3 ) a n d     P o s i t i o n     v e c t o r     o f     Q = [ − 3 ( 1 ) ,   − 9 + 2 ( 1 ) ,   2 + 4 ( 1 ) ] = ( − 3 ,   − 7 ,   6 ) H e n c e ,     t h e     p o s i t i o n     v e c t o r     o f                 P = 3 i ^ + 8 j ^ + 3 k ^     a n d     Q = − 3 i ^ − 7 j ^ + 6 k ^

Q:  

Show that the straight lines whose direction cosines are given by   2l+2m−n=0  and  mn+nl+lm=0 are at right angles.

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A: 

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G i v e n     t h a t     2 l + 2 m − n = 0                                                                                 … ( i ) a n d                             m n + n l + l m = 0                                                                                 … ( i i ) Eliminating  m  from  eq.(i)  and  (ii)  we  get,                                                 m = n − 2 l 2                           [ F r o m     ( i ) ] ⇒ ( n − 2 l 2 ) n + n l + l ( n − 2 l 2 ) = 0 ⇒                 n 2 − 2 n l + 2 n l + n l − 2 l 2 2 = 0 ⇒ n 2 + n l − 2 l 2 = 0 ⇒ n 2 + 2 n l − n l − 2 l 2 = 0 ⇒ n ( n + 2 l ) − l ( n + 2 l ) = 0 ⇒ ( n − l ) ( n + 2 l ) = 0 ⇒ n = − 2 l     a n d     n = l ∴     m = − 2 l − 2 l 2 ,         m = l − 2 l 2 ⇒ m = − 2 l ,         m = − l 2 T h e r e f o r e ,     t h e     d i r e c t i o n     r a t i o s     a r e     p r o p o r t i o n a l     t o     l , − 2 l , − 2 l     a n d     l ,   − l 2 ,   l . ⇒     1 , − 2 , − 2     a n d     2 , − 1 , 2 I f     t h e     t w o     l i n e s     a r e     p e r p e n d i c u l a r     t o     e a c h     o t h e r     t h e n             1 ( 2 ) − 2 ( − 1 ) − 2 × 2 = 0                                                           2 + 2 − 4 = 0                                                                                         0 = 0 H e n c e ,     t h e     t w o     l i n e s     a r e     p e r p e n d i c u l a r .

Q:  

If l 1 , m 1 , n 1 ; l 2 , m 2 , n 2 , and   l 3 , m 3 , n 3 are the direction cosines of three mutually perpendicular lines, prove that the line whose direction cosines are proportional to l 1 + l 2 + l 3 , m 1 + m 2 + m 3 , n 1 + n 2 + n 3 and  makes equal angles with them.

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A: 

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L e t     a → ,   b → ,   c →     a n d     d →     a r e     s u c h     t h a t                                 a → = l 1 i ^ + m 1 j ^ + n 1 k ^                                 b → = l 2 i ^ + m 2 j ^ + n 2 k ^                                 c → = l 3 i ^ + m 3 j ^ + n 3 k ^ a n d               d → = ( l 1 + l 2 + l 3 ) i ^ + ( m 1 + m 2 + m 3 ) j ^ + ( n 1 + n 2 + n 3 ) k ^ Since  the  given  d'cosines  are  mutually  perpendicular  then                               l 1 l 2 + m 1 m 2 + n 1 n 2 = 0                               l 2 l 3 + m 2 m 3 + n 2 n 3 = 0                               l 1 l 3 + m 1 m 3 + n 1 n 3 = 0 L e t     α ,   β     a n d     γ     b e     t h e     a n g l e s     b e t w e e n     a →     a n d     d → ,     b →     a n d     d → ,     c →     a n d     d →     r e s p e c t i v e l y . ∴                       c o s α = l 1 ( l 1 + l 2 + l 3 ) + m 1 ( m 1 + m 2 + m 3 ) + n 1 ( n 1 + n 2 + n 3 )                                                     = l 1 2 + l 1 l 2 + l 1 l 3 + m 1 2 + m 1 m 2 + m 1 m 3 + n 1 2 + n 1 n 2 + n 1 n 3                                                     = ( l 1 2 + m 1 2 + n 1 2 ) + ( l 1 l 2 + m 1 m 2 + n 1 n 2 ) + ( l 1 l 3 + m 1 m 3 + n 1 n 3 )                                                     = 1 + 0 + 0 = 1 ∴                       c o s β = l 2 ( l 1 + l 2 + l 3 ) + m 2 ( m 1 + m 2 + m 3 ) + n 2 ( n 1 + n 2 + n 3 )                                                     = l 1 l 2 + l 2 2 + l 2 l 3 + m 1 m 2 + m 2 2 + m 2 m 3 + n 1 n 2 + n 2 2 + n 2 n 3                                                     = ( l 2 2 + m 2 2 + n 2 2 ) + ( l 1 l 2 + m 1 m 2 + n 1 n 2 ) + ( l 2 l 3 + m 2 m 3 + n 2 n 3 )                                                     = 1 + 0 + 0 = 1 S i m i l a r l y , ∴                       c o s γ = l 3 ( l 1 + l 2 + l 3 ) + m 3 ( m 1 + m 2 + m 3 ) + n 3 ( n 1 + n 2 + n 3 )                                                     = l 1 l 3 + l 2 l 3 + l 3 2 + m 1 m 3 + m 2 m 3 + m 3 2 + n 1 n 3 + n 2 n 3 + n 3 2                                                     = ( l 3 2 + m 3 2 + n 3 2 ) + ( l 1 l 3 + m 1 m 3 + n 1 n 3 ) + ( l 2 l 3 + m 2 m 3 + n 2 n 3 )                                                     = 1 + 0 + 0 = 1 ∴                       c o s α = c o s β = c o s γ = 1         ⇒ α = β = γ     w h i c h     i s     t h e     r e q u i r e d     r e s u l t .

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Three-Dimensional Geometry Short Answer Type Questions

1. Find the position vector of a point A in space such that O A → is inclined at 60º to OX and at 45° to OY and | O A → | = 10 units.
Ans. L e t     α = 6 0 0 ,   β = 4 5 0     a n d     t h e     a n g l e     i n c l i n e d     t o     O Z     a x i s     b e     γ . W e     k n o w     t h a t     c o s 2 α + c o s 2 β + c o s 2 γ = 1 ⇒                                       c o s 2 6 0 0 + c o s 2 4 5 0 + c o s 2 γ = 1 ⇒                                                       ( 1 2 ) 2 + ( 1 2 ) 2 + c o s 2 γ = 1               ⇒ 1 4 + 1 2 + c o s 2 γ = 1 ⇒                 3 4 + c o s 2 γ = 1                     ⇒ c o s 2 γ = 1 − 3 4 = 1 4 ∴                                 c o s γ = ± 1 2                     ⇒ c o s γ = 1 2 ( Rejecting     c o s γ = − 1 2 ,     since     γ < 9 0 0 ) ∴                     O A → = | O A → | ( 1 2 i ^ + 1 2 j ^ + 1 2 k ^ ) = 1 0 ( 1 2 i ^ + 1 2 j ^ + 1 2 k ^ )                                           = 5 i ^ + 5 2 j ^ + 5 k ^ H e n c e ,     t h e     p o s i t i o n     v e c t o r     o f     A     i s     ( 5 i ^ + 5 2 j ^ + 5 k ^ ) .
2. Find the vector equation of the line which is parallel to the vector 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ and which passes through the point (1, –2, 3).
Ans. W e     k n o w     t h a t     t h e     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s                                                           r → = a → + b → λ H e r e ,     a → = i ^ − 2 j ^ + 3 k ^     a n d     b → = 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ∴ E q u a t i o n     o f     l i n e     i s     r → = ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) + λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) = ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) + λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) − ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x − 1 ) i ^ + ( y + 2 ) j ^ + ( z − 3 ) k ^ = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     i s     ( x − 1 ) i ^ + ( y + 2 ) j ^ + ( z − 3 ) k ^ = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) .
Q&A Icon
Commonly asked questions
Q:  

Find the position vector of a point A in space such that O A → is inclined at 60º to OX and at 45° to OY and | O A → | = 10 units.

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

L e t     α = 6 0 0 ,   β = 4 5 0     a n d     t h e     a n g l e     i n c l i n e d     t o     O Z     a x i s     b e     γ . W e     k n o w     t h a t     c o s 2 α + c o s 2 β + c o s 2 γ = 1 ⇒                                       c o s 2 6 0 0 + c o s 2 4 5 0 + c o s 2 γ = 1 ⇒                                                       ( 1 2 ) 2 + ( 1 2 ) 2 + c o s 2 γ = 1               ⇒ 1 4 + 1 2 + c o s 2 γ = 1 ⇒                 3 4 + c o s 2 γ = 1                     ⇒ c o s 2 γ = 1 − 3 4 = 1 4 ∴                                 c o s γ = ± 1 2                     ⇒ c o s γ = 1 2 ( Rejecting  cosγ=−12,  since  γ<900 ) ∴                     O A → = | O A → | ( 1 2 i ^ + 1 2 j ^ + 1 2 k ^ ) = 1 0 ( 1 2 i ^ + 1 2 j ^ + 1 2 k ^ )                                           = 5 i ^ + 5 2 j ^ + 5 k ^ H e n c e ,     t h e     p o s i t i o n     v e c t o r     o f     A     i s     ( 5 i ^ + 5 2 j ^ + 5 k ^ ) .

Q:  

Show that the lines x − 1 2 = y − 2 3 = z − 3 4   and x − 4 5 = y − 1 2 = z   intersect. Also, find their point of intersection.

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     e q u a t i o n s     a r e         x − 1 2 = y − 2 3 = z − 3 4     a n d     x − 4 5 = y − 1 2 = z L e t                               x − 1 2 = y − 2 3 = z − 3 4 = λ ∴     x = 2 λ + 1 ,   y = 3 λ + 2     a n d     z = 4 λ + 3 a n d                             x − 4 5 = y − 1 2 = z 1 = μ ∴     x = 5 μ + 4 ,   y = 2 μ + 1     a n d     z = μ If  the  two  lines  intersect  each  other  at  one  point, t h e n         2 λ + 1 = 5 μ + 4                 ⇒ 2 λ − 5 μ = 3                                                                                     … ( i )                           3 λ + 2 = 2 μ + 1                 ⇒ 3 λ − 2 μ = − 1                                                                               … ( i i ) a n d           4 λ + 3 = μ                                     ⇒ 4 λ − μ = − 3                                                                                 … ( i i i ) S o l v i n g     e q n . ( i )     a n d ( i i )     w e     g e t                                           2 λ − 5 μ = 3                                       ( M u l t i p l y     b y     3 )                                         3 λ − 2 μ = − 1                                   ( M u l t i p l y     b y     2 ) ⇒                   6 λ           − 1 5 μ =                 9                             6 λ               − 4 μ =             − 2                   ( − )                   ( + )                             ( + )       _                                               − 1 1 μ         =         1 1                                   ∴ μ = − 1 P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     μ     i n     e q n . ( i )     w e     g e t ,                                               2 λ − 5 ( − 1 ) = 3 ⇒                                                         2 λ + 5 = 3 ⇒                                                                       2 λ = − 2                     ∴ λ = − 1 N o w ,     p u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     λ     μ     i n     e q n . ( i i i )     t h e n ,                                                       4 ( − 1 ) − ( − 1 ) = − 3                                                                                 − 4 + 1 = − 3                         − 3 = − 3 ( s a t i s f i e d ) ∴  Coordinates  of  the  point  of  intersection  are                                                     x = 5 ( − 1 ) + 4 = − 5 + 4 = − 1                                                     y = 2 ( − 1 ) + 1 = − 2 + 1 = − 1                                                       z = − 1 Hence,  the  given  lines  intersect  each  other  at  (−1,−1,−1).

Q:  

Find the vector equation of the line which is parallel to the vector 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ and which passes through the point (1, –2, 3).

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

W e     k n o w     t h a t     t h e     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s                                                           r → = a → + b → λ H e r e ,     a → = i ^ − 2 j ^ + 3 k ^     a n d     b → = 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ∴ E q u a t i o n     o f     l i n e     i s     r → = ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) + λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) = ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) + λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) − ( i ^ − 2 j ^ + 3 k ^ ) = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) ⇒ ( x − 1 ) i ^ + ( y + 2 ) j ^ + ( z − 3 ) k ^ = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     i s     ( x − 1 ) i ^ + ( y + 2 ) j ^ + ( z − 3 ) k ^ = λ ( 3 i ^ − 2 j ^ + 6 k ^ ) .

Q:  

Find the angle between the lines r → = ( 3 i ^ + 2 j ^ + 6 k ^ ) + λ ( 2 i ^ + j ^ + 6 k ^ )   and r → = ( 2 i ^ + 5 k ^ ) + μ ( 6 i ^ + 3 j ^ + 2 k ^ ) .

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A: 

H e r e ,                   b 1 → = 2 i ^ + j ^ + 2 k ^     a n d     b 2 → = 6 i ^ + 3 j ^ + 2 k ^ ∴                   c o s θ = b 1 → b 2 → | b 1 → | | b 2 → | = ( 2 i ^ + j ^ + 2 k ^ ) . ( 6 i ^ + 3 j ^ + 2 k ^ ) ( 2 ) 2 + ( 1 ) 2 + ( 2 ) 2 . ( 6 ) 2 + ( 3 ) 2 + ( 2 ) 2                                               = 1 2 + 3 + 4 4 + 1 + 4 3 6 + 9 + 4 = 1 9 9 4 9 = 1 9 3 . 7 = 1 9 2 1 ∴                                   θ = c o s − 1 ( 1 9 2 1 ) H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     a n g l e     i s     c o s − 1 ( 1 9 2 1 ) .

Q:  

Prove that the line through A(0, –1, –1) and B(4, 5, 1) intersects the line through C(3, 9, 4) and D(–4, 4, 4).

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

The  given  points  are  A(0,−1,−1)  and  B(4, 5, 1)                                                                                               C ( 3 ,   9 ,   4 )     a n d     D ( − 4 ,   4 ,   4 ) C a r t e s i a n     f o r m     o f     e q u a t i o n     A B     i s         x − 0 4 − 0 = y + 1 5 + 1 = z + 1 1 + 1 ⇒ x 4 = y + 1 6 = z + 1 2 a n d     i t s     v e c t o r     f o r m     i s     r → = ( − j ^ − k ^ ) + λ ( 4 i ^ + 6 j ^ + 2 k ^ ) S i m i l a r l y ,     e q u a t i o n     o f     C D     i s         x − 3 − 4 − 3 = y − 9 4 − 9 = z − 4 4 − 4 ⇒ x − 3 − 7 = y − 9 − 5 = z − 4 0 a n d     i t s     v e c t o r     f o r m     i s     r → = ( 3 i ^ + 9 j ^ + 4 k ^ ) + μ ( − 7 i ^ − 5 j ^ ) N o w ,     h e r e     a 1 → = − j ^ − k ^ ,     b 1 → = 4 i ^ + 6 j ^ + 2 k ^ a n d                                 a 2 → = 3 i ^ + 9 j ^ + 4 k ^ ,     b 2 → = − 7 i ^ − 5 j ^ Shortest  distance  between  AB  and  CD                               S . D . = | ( a 2 → − a 1 → ) ( b 1 → × b 2 → ) | b 1 → × b 2 → | |                       a 2 → − a 1 → = ( 3 i ^ + 9 j ^ + 4 k ^ ) − ( − j ^ − k ^ ) = 3 i ^ + 1 0 j ^ + 5 k ^                           b 1 → × b 2 → = | i ^ j ^ k ^ 4 6 2 − 7 − 5 0 |                                                     = i ^ ( 0 + 1 0 ) − j ^ ( 0 + 1 4 ) + k ^ ( − 2 0 + 4 2 )                                                     = 1 0 i ^ − 1 4 j ^ + 2 2 k ^                       | b 1 → × b 2 → | = ( 1 0 ) 2 + ( − 1 4 ) 2 + ( 2 2 ) 2 = 1 0 0 + 1 9 6 + 4 8 4 = 7 8 0 ∴                             S . D = ( 3 i ^ + 1 0 j ^ + 5 k ^ ) . ( 1 0 i ^ − 1 4 j ^ + 2 2 k ^ ) 7 8 0 = 3 0 − 1 4 0 + 1 1 0 7 8 0 = 0 Hence,  the  two  lines  intersect  each  other.

Q:  

Prove that the lines   x = p y + q , z = r y + s and   x=p’y+q’,z=r’y+s’ are perpendicular if pp’+rr’+1=0  

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     t h a t :     x = p y + q                   ⇒ y = x − q p a n d                                       z = r y + s                       ⇒ y = z − s r ∴ t h e     e q u a t i o n     b e c o m e s                                     x − q p = y 1 = z − s r     i n     w h i c h     d '     r a t i o s     a r e     a 1 = p ,     b 1 = 1 ,     c 1 = r S i m i l a r l y               x = p ' y + q '                   ⇒ y = x − q ' p ' a n d                                       z = r ' y + s '                       ⇒ y = z − s ' r ' ∴ t h e     e q u a t i o n     b e c o m e s                                   x − q ' p ' = y 1 = z − s ' r '     i n     w h i c h     a 2 = p ' ,     b 2 = 1 ,     c 2 = r ' I f     t h e     l i n e s     a r e     p e r p e n d i c u l a r     t o     e a c h     o t h e r ,     t h e n                           a 1 a 2 + b 1 b 2 + c 1 c 2 = 0                                       p p ' + 1 . 1 + r r ' = 0 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     c o n d i t i o n     i s     p p ' + 1 . 1 + r r ' = 0

Q:  

Find the equation of a plane which bisects perpendicularly the line joining the points A(2, 3, 4) and B(4, 5, 8) at right angles.

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     t h a t     A ( 2 ,   3 ,   4 )     a n d     B ( 4 ,   5 ,   8 ) Coordinates  of  mid−point  C  are  (2+42, 3+52, 4+82)=(3, 4, 6) N o w     d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e = d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     A B                                                                                                                           = 4 − 2 ,     5 − 3 ,     8 − 4 = ( 2 ,   2 ,   4 ) E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s                                   a ( x − x 1 ) + b ( y − y 1 ) + c ( z − z 1 ) = 0 ⇒                                     2 ( x − 3 ) + 2 ( y − 4 ) + 4 ( z − 6 ) = 0 ⇒                                                           2 x − 6 + 2 y − 8 + 4 z − 2 4 = 0 ⇒                                                                                                             2 x + 2 y + 4 z = 3 8 ⇒                                                                                                                         x + y + 2 z = 1 9 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     o f     p l a n e     i s                   x + y + 2 z = 1 9     o r     r → ( i ^ + j ^ + 2 k ^ ) = 1 9 .

Q:  

Find the equation of a plane which is at a distance of   3 3 units from the origin and the normal to which is equally inclined to coordinate axes.

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A: 

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Since,  the  normal  to  the  plane  is  equally  inclined  to  the  axis ∴                       c o s α = c o s β = c o s γ ⇒                 c o s 2 α + c o s 2 α + c o s 2 α = 1 ⇒                 3 c o s 2 α = 1                   ⇒ c o s α = 1 3 ⇒                 c o s α = c o s β = c o s γ = 1 3 S o ,     t h e     n o r m a l     i s     N → = 1 3 i ^ + 1 3 j ^ + 1 3 k ^ ∴     E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     r → . N → = d ⇒                                                                                   r → . N → | N → | = d ⇒                                                                                   r → . ( 1 3 i ^ + 1 3 j ^ + 1 3 k ^ ) 1 = 3 3 ⇒                                                                                       r → . ( 1 3 i ^ + 1 3 j ^ + 1 3 k ^ ) = 3 3 ⇒                                                                       ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) . 1 3 ( i ^ + j ^ + k ^ ) = 3 3 ⇒                                                                       x + y + z = 3 3 . 3 = 9 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n o f     p l a n e     i s     x + y + z = 9 .

Q:  

If the line drawn from the point (–2, –1, –3) meets a plane at right angles at the point (1, –3, 3), find the equation of the plane.

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A: 

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D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     a r e                                                                                                                           = ( 1 + 2 ,     − 3 + 1 ,     3 + 3 ) = ( 3 ,   − 2 ,   6 ) Equation  of  the  plane  passing  through  one  point  (x1, y1, z1)is                                   a ( x − x 1 ) + b ( y − y 1 ) + c ( z − z 1 ) = 0 ⇒                                       3 ( x − 1 ) − 2 ( y + 3 ) + 6 ( z − 3 ) = 0 ⇒                                                           3 x − 3 − 2 y − 6 + 6 z − 1 8 = 0 ⇒                                                                                                             3 x − 2 y + 6 z = 2 7 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     o f     p l a n e     i s     3 x − 2 y + 6 z = 2 7

Q:  

Find the equation of the plane through the points (2, 1, 0), (3, –2, –2), and (3, 1, 7).

A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

Since,  the  equation  of  the  plane  passing  through  the  points  (x1, y1, z1),(x2, y2, z2)  and  (x3, y3, z3)  is ⇒             | x − x 1 y − y 1 z − z 1 x 2 − x 1 y 2 − y 1 z 2 − z 1 x 3 − x 1 y 3 − y 1 z 3 − z 1 | = 0 ⇒                         | x − 2 y − 1 z − 0 3 − 2 − 2 − 1 − 2 − 0 3 − 2 1 − 1 7 − 0 | = 0 ⇒                                               | x − 2 y − 1 z 1 − 3 − 2 1 0 7 | = 0 ⇒ ( x − 2 ) | − 3 − 2 0 7 | − ( y − 1 ) | 1 − 2 1 7 | + z | 1 − 3 1 0 | = 0 ⇒                                     ( x − 2 ) ( − 2 1 ) − ( y − 1 ) ( 7 + 2 ) + z ( 3 ) = 0 ⇒                                                                           − 2 1 ( x − 2 ) − 9 ( y − 1 ) + 3 z = 0 ⇒                                                                                       − 2 1 x + 4 2 − 9 y + 9 + 3 z = 0 ⇒   − 2 1 x − 9 y + 3 z + 5 1 = 0         ⇒ 7 x + 3 y − z − 1 7 = 0 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     i s     7 x + 3 y − z − 1 7 = 0

Q:  

Find the equations of the two lines through the origin which intersect the line x − 3 2 = y − 1 1 = z 1   at angles of π 3 each.

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

Any  point  on  the  given  line  is                             x − 3 2 = y − 3 1 = z 1 = λ ⇒               x = 2 λ + 3 ,     y = λ + 3     a n d     z = λ L e t     i t     b e     t h e     c o o r d i n a t e s     o f     P ∴     D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     O P     a r e     ( 2 λ + 3 − 0 ) , ( λ + 3 − 0 )     a n d     ( λ − 0 ) ⇒                                                           2 λ + 3 ,   λ + 3 ,   λ B u t     t h e     d i r e c t i o n s     r a t i o s     o f     t h e     l i n e     P Q     a r e     2 , 1 , 1 ∴                                       c o s θ = a 1 a 2 + b 1 b 2 + c 1 c 2 a 1 2 + b 1 2 + c 1 2 a 2 2 + b 2 2 + c 2 2 ⇒                                     c o s π 3 = 2 ( 2 λ + 3 ) + 1 ( λ + 3 ) + 1 . λ ( 2 ) 2 + ( 1 ) 2 + ( 1 ) 2 . ( 2 λ + 3 ) 2 + ( λ + 3 ) 2 + ( λ ) 2 ⇒                                                     1 2 = 4 λ + 6 + λ + 3 + λ 4 λ 2 + 9 + 1 2 λ + λ 2 + 9 + 6 λ + λ 2 ⇒                                               6 2 = 6 λ + 9 6 λ 2 + 1 8 λ + 1 8 = 6 λ + 9 6 λ 2 + 3 λ + 3 ⇒                                                       6 2 = 3 ( 2 λ + 3 ) λ 2 + 3 λ + 3             ⇒ 3 = 3 ( 2 λ + 3 ) λ 2 + 3 λ + 3 ⇒                                                           1 = 2 λ + 3 λ 2 + 3 λ + 3           ⇒ λ 2 + 3 λ + 3 = 2 λ + 3 ⇒                   λ 2 + 3 λ + 3 = 4 λ 2 + 1 2 λ + 9                   ( S q u a r i n g     b o t h     s i d e s ) ⇒             3 λ 2 + 9 λ + 6 = 0             ⇒ λ 2 + 3 λ + 2 = 0 ⇒         ( λ + 1 ) ( λ + 2 ) = 0             ∴ λ = − 1 ,     λ = − 2 ∴ D i r e c t i o n s     r a t i o s     a r e     [ 2 ( − 1 ) + 3 ,   − 1 + 3 ,   − 1 ]     i . e . ,     1 ,   2 ,   − 1     w h e n     λ = − 1     a n d       [ 2 ( − 2 ) + 3 ,   − 2 + 3 ,   − 2 ]     i . e . ,     − 1 ,   1 ,   − 2     w h e n     λ = − 2 . H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n s     a r e     x 1 = y 2 = z − 1     a n d     x − 1 = y 1 = z − 2

Q:  

Find the angle between the lines whose direction cosines are given by the equations l + m + n = 0 ,   l 2 + m 2 − n 2 = 0 .

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     e q u a t i o n s     a r e                                                 l + m + n = 0                                                                               … ( i )                                     l 2 + m 2 + n 2 = 0                                                                             … ( i i ) F r o m     e q u a t i o n     ( i ) n = − ( l + m ) P u t t i n g     t h e     v a l u e     o f     n     i n     e q . ( i i )     w e     g e t                                   l 2 + m 2 + [ − ( l + m ) 2 ] = 0 ⇒                   l 2 + m 2 − l 2 − m 2 − 2 l m = 0 ⇒                                                                                         − 2 l m = 0 ⇒                         l m = 0         ⇒ ( − m − n ) m = 0         [ ? l = − m − n ] ⇒ ( m + n ) m = 0   ⇒ m = 0     o r     m = − n ⇒                                       l = 0     o r     l = − n ∴ D i r e c t i o n     c o s i n e s     o f     t h e     t w o     l i n e s     a r e         0 , − n , n     a n d     − n , 0 , n         ⇒ 0 , − 1 , 1     a n d     − 1 , 0 , 1 ∴                                     c o s θ = ( 0 i ^ − j ^ + k ^ ) . ( − i ^ + 0 j ^ + k ^ ) ( − 1 ) 2 + ( 1 ) 2 ( − 1 ) 2 + ( 1 ) 2 = 1 2 . 2 = 1 2 ∴                                                     θ = π 3 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     a n g l e     i s     π 3 .

Q:  

If a variable line in two adjacent positions has direction cosines   l , m , n and l + δ l , m + δ m , n + δ n ,show that the small angle   δ θ between the two positions is given by δ θ 2 = δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 .  

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

The  given  that  l, m, n  and  l+δl, m+δm, n+δn  are  the  direction  cosines  of  a  variable l i n e     i n     t w o     p o s i t i o n s ∴                                                                                                     l 2 + m 2 + n 2 = 1                                                                               … ( i ) a n d     ( l + δ l ) 2 + ( m + δ m ) 2 + ( n + δ n ) 2 = 1                                                                               … ( i i ) ⇒ l 2 + δ l 2 + 2 l . δ l + m 2 + δ m 2 + 2 m . δ m + n 2 + δ n 2 + 2 n . δ n = 1 ⇒ ( l 2 + m 2 + n 2 ) + ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) + 2 ( l . δ l + m . δ m + n . δ n ) = 1 ⇒ 1 + ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) + 2 ( l . δ l + m . δ m + n . δ n ) = 1 ⇒ l . δ l + m . δ m + n . δ n = − 1 2 ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) L e t     a →     a n d     b →     b e     t h e     u n i t     v e c t o r s     a l o n g     a     l i n e     w i t h     d ' c o s i n e s     l ,   m ,   n     a n d     ( l + δ l ) ,   ( m + δ m ) ,   ( n + δ n ) ∴     a → = l i ^ + m j ^ + n k ^     a n d     b → = ( l + δ l ) i ^ + ( m + δ m ) j ^ + ( n + δ n ) k ^ ∴                             c o s δ θ = a → . b → | a → | . | b → | ⇒                         c o s δ θ = ( l i ^ + m j ^ + n k ^ ) [ ( l + δ l ) i ^ + ( m + δ m ) j ^ + ( n + δ n ) k ^ ] 1 . 1                     [ ? | a → | = | b → | = 1 ] ⇒                         c o s δ θ = l ( l + δ l ) + m ( m + δ m ) + n ( n + δ n ) ⇒                         c o s δ θ = l 2 + l . δ l + m 2 + m . δ m + n 2 + n . δ n ⇒                         c o s δ θ = ( l 2 + m 2 + n 2 ) + ( l . δ l + m . δ m + n . δ n ) ⇒                         c o s δ θ = 1 − 1 2 ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) ⇒             1 − c o s δ θ = 1 2 ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) ⇒                 2 s i n 2 δ θ 2 = 1 2 ( δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ) ⇒                   4 s i n 2 δ θ 2 = δ l 2 + δ m 2 + δ n 2 ⇒                   4 ( δ θ 2 ) 2 = δ l 2 + δ m 2 + δ n 2                     [ ? δ θ 2     i s     v e r y     s m a l l     s o ,     s i n δ θ 2 = δ θ 2 ] ⇒                               ( δ θ ) 2 = δ l 2 + δ m 2 + δ n 2                 H e n c e     p r o v e d .

Q:  

O is the origin and A is (a, b, c). Find the direction cosines of the line OA and the equation of the plane through A at right angles to OA.

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

W e     h a v e     A ( a ,   b ,   c )     a n d     O ( 0 ,   0 ,   0 ) ∴     d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     O A = a − 0 ,   b − 0 ,   c − 0 ∴ d i r e c t i o n     c o s i n e s     o f     l i n e     O A = a a 2 + b 2 + c 2 ,   b a 2 + b 2 + c 2 ,   c a 2 + b 2 + c 2 N o w ,     d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     a r e     ( a ,   b ,   c ) . ∴Equation  of  the  plane  passing  through  the  point  A(a, b, c)  is             a ( x − a ) + b ( y − b ) + c ( z − c ) = 0 ⇒                   a x − a 2 + b y − b 2 + c z − c 2 = 0 ⇒                                                                             a x + b y + c z = a 2 + b 2 + c 2 H e n c e ,     t h e     r e q u i r e d     e q u a t i o n     i s     a x + b y + c z = a 2 + b 2 + c 2 .

Q:  

Two systems of rectangular axes have the same origin. If a plane cuts them at distances a, b, c and a′, b′, c′, respectively, from the origin, prove that 1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 = 1 a ’ 2 + 1 b ’ 2 + 1 c ’ 2 .

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A: 

This is a short answer type question as classified in NCERT Exemplar

Let  OX, OY, OZ  and  ox, oy, oz  be  two  rectangular  systems ∴     E q u a t i o n s     o f     t w o     p l a n e s     a r e                 X a ,   Y b ,   Z c = 1                                                 … ( i )           a n d             x a ' ,   y b ' ,   z c ' = 1                                                 … ( i i ) L e n g t h     o f     p e r p e n d i c u l a r     f r o m     o r i g i n     t o     p l a n e     ( i )     i s                         = 0 a + 0 b + 0 c − 1 1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 = 1 1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 L e n g t h     o f     p e r p e n d i c u l a r     f r o m     o r i g i n     t o     p l a n e     ( i i )     i s                         = 0 a ' + 0 b ' + 0 c ' − 1 1 a ' 2 + 1 b ' 2 + 1 c ' 2 = 1 1 a ' 2 + 1 b ' 2 + 1 c ' 2 A s     p e r     t h e     c o n d i t i o n     o f     t h e     q u e s t i o n                           1 1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 = 1 1 a ' 2 + 1 b ' 2 + 1 c ' 2 H e n c e ,     1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 = 1 a ' 2 + 1 b ' 2 + 1 c ' 2

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Three-Dimensional Geometry Objective Type Questions

1. The distance of the point ( α , β , γ ) from the y-axis is

(A) β

(B) γ

(C) β 2 + γ 2

(D) α 2 + γ 2

 Ans. T h e     g i v e n     point     i s     ( α ,   β ,   γ ) A n y     point     o n     y − a x i s = ( 0 ,   β ,   0 ) ∴ Required     distance = ( α − 0 ) 2 + ( β − β ) 2 + ( δ − 0 ) 2                                                                                       = α 2 + γ 2 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

2. If the direction cosines of a line are k , k , k , then:

(A) k > 0

(B) 0 < k < 1

(C) k = 1

(D) k = 1 3 or - 1 3

Ans. I f     l ,   m ,   n     a r e     t h e     d i r e c t i o n     c o s i n e s     o f     a     l i n e ,     t h e n                                               l 2 + m 2 + n 2 = 1 S o ,                                 k 2 + k 2 + k 2 = 1 ⇒                                                                       3 k 2 = 1               ⇒ k = ± 1 3 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .
Q&A Icon
Commonly asked questions
Q:  

The distance of the point ( α , β , γ ) from the y-axis is

(A) β

(B) γ

(C) β 2 + γ 2

(D) α 2 + γ 2

A: 

This is a Objective Type Questions as classified in NCERT Exemplar

The  given  point  is  (α, β, γ) Any  point  on  y−axis=(0, β, 0) ∴Required  distance=(α−0)2+(β−β)2+(δ−0)2                                                                                       = α 2 + γ 2 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

Q:  

If the direction cosines of a line are k , k , k , then:

(A) k > 0

(B) 0 < k < 1

(C) k = 1

(D) k = 1 3 or - 1 3

A: 

This is a Objective Type Questions as classified in NCERT Exemplar

I f     l ,   m ,   n     a r e     t h e     d i r e c t i o n     c o s i n e s     o f     a     l i n e ,     t h e n                                               l 2 + m 2 + n 2 = 1 S o ,                                 k 2 + k 2 + k 2 = 1 ⇒                                                                       3 k 2 = 1               ⇒ k = ± 1 3 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

Q:  

The distance of the plane  from the origin is:

(A) 1

(B) 7

(C) 1 7

(D) None of these

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A: 

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G i v e n     t h a t     r → . ( 2 7 i ^ + 3 7 j ^ − 6 7 k ^ ) = 1 So,  the  distance  of  the  given  plane  from  the  origin  is                             = | − 1 ( 2 7 ) 2 + ( 3 7 ) 2 + ( − 6 7 ) 2 | = | − 1 4 4 9 + 9 4 9 + 3 6 4 9 | = 1 1 = 1 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( a ) .

Q:  

The sine of the angle between the straight line x − 2 3 = y − 4 4 = z − 5 5 and the plane 2 x − 2 y + z = 5 is:

(A) 1 0 6 5

(B) 4 5 2

(C) 2 3 5

(D) √ 2 1 0

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A: 

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G i v e n     t h a t     l :     x − 2 3 = y − 3 4 = z − 4 5 a n d     P :     2 x − 2 y + z = 5 d ' r a t i o s     o f     t h e     l i n e     a r e     3 ,   4 ,   5 a n d     d ' r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     a r e     2 ,   − 2 ,   1 ∴                                                     s i n θ = 3 ( 2 ) + 4 ( − 2 ) + 5 ( 1 ) 9 + 1 6 + 2 5 . 4 + 4 + 1 ⇒                                                 s i n θ = 6 − 8 + 5 5 0 . 3 = 3 5 2 = 2 1 0 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

Q:  

The reflection of the point ( α , β , γ ) in the xy-plane is

(A) ( α , β , 0 )

(B) ( 0 , 0 , γ )

(C) ( − α , − β , γ )

(D) ( α , β , − γ )

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A: 

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Reflextion  of  point   (α,  β,  γ)  in  xy−plane  is   (α,  β,  −γ) H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

Q:  

The area of the quadrilateral ABCD, where A(0, 4, 1), B(2, 3, –1), C(4, 5, 0) and D(2, 6, 2), is equal to:

(A) 9 sq. units

(B) 18 sq. units

(C) 27 sq. units

(D) 81 sq. units

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A: 

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Given  points  are  A(0, 4, 1),  B(2, 3, −1),  C(4, 5, 0)  and  D(2, 6, 2)                     d ' r a t i o s     o f     A B = 2 ,   − 1 ,   − 2 a n d     d ' r a t i o s     o f     D C = 2 ,   − 1 ,   − 2 ∴                       A B ? D C So,  ?ABCD  is  a  parallelogram.                             A B → = 2 i ^ − j ^ + 2 k ^     a n d     A D → = 2 i ^ + 2 j ^ + k ^ ∴Area  of  parallelogram  ABCD=|AB→×AD→|                                                 = | i ^ j ^ k ^ 2 − 1 − 2 2 2 1 |                                                   = i ^ ( − 1 + 4 ) − j ^ ( 2 + 4 ) + k ^ ( 4 + 2 ) = 3 i ^ − 6 j ^ + 6 k ^                                                   = ( 3 ) 2 + ( − 6 ) 2 + ( 6 ) 2 = 9 + 3 6 + 3 6 = 8 1 = 9   S q   u n i t s H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( a ) .

Q:  

The locus represented by x y + y z = 0 is:

(A) A pair of perpendicular lines

(B) A pair of parallel lines

(C) A pair of parallel planes

(D) A pair of perpendicular planes

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A: 

This is a Objective Type Questions as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     t h a t               x y + y z = 0                                                       y . ( x + z ) = 0                                                                                       y = 0     o r     x + z = 0 H e r e ,     y = 0     i s     o n e     p l a n e     a n d     x + z = 0     i s     a n o t h e r     p l a n e .     S o ,     i t     i s     a     p a i r     o f     p e r p e n d i c u l a r     p l a n e s . H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( d ) .

Q:  

The plane 2 x − 3 y + 6 z − 1 1 = 0 makes an angle s i n − 1 ( α ) with the x-axis. The value of α is equal to:

(A) 3 2

(B) 2 3

(C) 2 7

(D) 3 7

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A: 

This is a Objective Type Questions as classified in NCERT Exemplar

D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     2 x − 3 y + 6 z − 1 1 = 0     a r e     2 ,   − 3 ,   6 D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     x − a x i s     a r e     1 ,   0 ,   0 ∴     a n g l e     b e t w e e n     p l a n e     a n d     t h e     l i n e     i s ∴                   s i n θ = 2 ( 1 ) − 3 ( 0 ) + 6 ( 0 ) ( 2 ) 2 + ( − 3 ) 2 + ( 6 ) 2 . ( 1 ) 2 + ( 0 ) 2 + ( 0 ) 2 ⇒                 s i n θ = 2 4 + 9 + 3 6 = 2 7 H e n c e ,     t h e     c o r r e c t     o p t i o n     i s     ( c ) .

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Three-Dimensional Geometry Fill in the blanks Type Questions

1. A plane passes through the points (2, 0, 0), (0, 3, 0), and (0, 0, 4). The equation of the plane is __________.

Ans. G i v e n     points     a r e     ( 2 ,   0 ,   0 ) ,     ( 0 ,   3 ,   0 )     a n d     ( 0 ,   0 ,   4 ) . S o ,     t h e     intercepts     c u t s     b y     t h e     p l a n e     o n     t h e     a x e s     a r e     2 ,   3 ,   4 E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e ( intercept     f o r m )     i s                               x a + y b + z c = 1                   ⇒ x 2 + y 3 + z 4 = 1 H e n c e ,     t h e     e q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     x 2 + y 3 + z 4 = 1
2. The direction cosines of the vector ( 2 i ^ + 2 j ^ − k ^ ) are __________.
Ans. L e t                       a → = 2 i ^ + 2 j ^ − k ^       d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     a →     a r e     2 ,   2 ,   − 1 ∴ t h e     d i r e c t i o n     cosines     a r e     2 4 + 4 + 1 ,   2 4 + 4 + 1 ,   − 1 4 + 4 + 1           ⇒ 2 3 ,   2 3 ,   − 1 3 H e n c e ,     t h e     d i r e c t i o n     cosines     o f     t h e     g i v e n     v e c t o r     a r e     2 3 ,   2 3 ,   − 1 3 .
Q&A Icon
Commonly asked questions
Q:  

A plane passes through the points (2, 0, 0), (0, 3, 0), and (0, 0, 4). The equation of the plane is __________.

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A: 

This is a Fill in the blanks Type Questions as classified in NCERT Exemplar

Given  points  are  (2, 0, 0),  (0, 3, 0)  and  (0, 0, 4). So,  the  intercepts  cuts  by  the  plane  on  the  axes  are  2, 3, 4 E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e ( intercept  form )     i s                               x a + y b + z c = 1                   ⇒ x 2 + y 3 + z 4 = 1 H e n c e ,     t h e     e q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     x 2 + y 3 + z 4 = 1

Q:  

The direction cosines of the vector ( 2 i ^ + 2 j ^ − k ^ ) are __________.

A: 

This is a Fill in the blanks Type Questions as classified in NCERT Exemplar

L e t                       a → = 2 i ^ + 2 j ^ − k ^       d i r e c t i o n     r a t i o s     o f     a →     a r e     2 ,   2 ,   − 1 ∴the  direction  cosines  are  24+4+1, 24+4+1, −14+4+1           ⇒ 2 3 ,   2 3 ,   − 1 3 Hence,  the  direction  cosines  of  the  given  vector  are  23, 23, −13.

Q:  

The vector equation of the line x − 5 3 = y + 4 7 = z − 6 2   is __________.

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A: 

This is a Fill in the blanks Type Questions as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     e q u a t i o n     i s                                                             x − 5 3 = y + 4 7 = z − 6 2 H e r e ,     a → = ( 5 i ^ − 4 j ^ + 6 k ^ )     a n d     b → = ( 3 i ^ + 7 j ^ + 2 k ^ ) E q u a t i o n     o f     t h e     l i n e     i s     r → = a → + b → λ H e n c e ,     t h e     v e c t o r     e q u a t i o n     o f     t h e     g i v e n     l i n e     i s                                                           r → = ( 5 i ^ − 4 j ^ + 6 k ^ ) + λ ( 3 i ^ + 7 j ^ + 2 k ^ )

Q:  

The vector equation of the line through the points (3, 4, –7) and (1, –1, 6) is __________.

A: 

This is a Fill in the blanks Type Questions as classified in NCERT Exemplar

Given  points  are  (3, 4, −7)  and  (1, −1, 6) H e r e ,     a → = 3 i ^ + 4 j ^ − 7 k ^     a n d     b → = i ^ − j ^ + 6 k ^ E q u a t i o n     o f     t h e     l i n e     i s     r → = a → + λ ( b → − a → ) ⇒ r → = ( 3 i ^ + 4 j ^ − 7 k ^ ) + λ [ ( i ^ − j ^ + 6 k ^ ) − ( 3 i ^ + 4 j ^ − 7 k ^ ) ] ⇒ r → = ( 3 i ^ + 4 j ^ − 7 k ^ ) + λ ( − 2 i ^ + − 5 j ^ + 1 3 k ^ ) ⇒ ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) = ( 3 i ^ + 4 j ^ − 7 k ^ ) + λ ( − 2 i ^ + − 5 j ^ + 1 3 k ^ ) ⇒ ( x − 3 ) i ^ + ( y − 4 ) j ^ + ( z + 7 ) k ^ = λ ( − 2 i ^ + − 5 j ^ + 1 3 k ^ ) H e n c e ,     t h e     v e c t o r     e q u a t i o n     o f     t h e     l i n e     i s                     ( x − 3 ) i ^ + ( y − 4 ) j ^ + ( z + 7 ) k ^ = λ ( − 2 i ^ + − 5 j ^ + 1 3 k ^ )

Q:  

The cartesian equation of the plane r → ^ ⋅ i ^ + j ^ + k ^ = 2 is __________.

A: 

This is a Fill in the blanks Type Questions as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     e q u a t i o n     r → . ( i ^ + j ^ − k ^ ) = 2 ⇒         ( x i ^ + y j ^ + z k ^ ) . ( i ^ + j ^ − k ^ ) = 2 ⇒                                                                               x + y − z = 2 H e n c e ,     t h e     C a r t e s i a n     e q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     x + y − z = 2

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Three-Dimensional Geometry True or False Type Questions

1. The unit vector normal to the plane x + 2 y + 3 z − 6 = 0  is 1 / √ 1 4 i ^ + 2 / √ 1 4 j ^ + 3 / √ 1 4 k ^ .
Ans. G i v e n     p l a n e     i s     x + 2 y + 3 z − 6 = 0 V e c t o r     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     n → = i ^ + 2 j ^ + 3 k ^ ∴                     n ^ = n → | n → | = i ^ + 2 j ^ + 3 k ^ ( 1 ) 2 + ( 2 ) 2 + ( 3 ) 2 = 1 1 4 i ^ + 2 1 4 j ^ + 3 1 4 k ^ H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .
2. The intercepts made by the plane 2 x − 3 y + 5 z + 4 = 0 on the coordinate axis are − 2 , 4 3 , − 4 5 .
Ans. E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     2 x − 3 y + 5 z + 4 = 0 ⇒                                   2 x − 3 y + 5 z = − 4 ⇒       2 − 4 x − 3 − 4 y + 5 − 4 z = 1 ⇒       x − 2 − y 4 / 3 + z − 4 / 5 = 1 S o ,     t h e     r e q u i r e d     intercepts     a r e     − 2 ,     4 3     a n d     − 4 5 H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .
Q&A Icon
Commonly asked questions
Q:  

The unit vector normal to the plane x + 2 y + 3 z − 6 = 0 is 1 / √ 1 4 i ^ + 2 / √ 1 4 j ^ + 3 / √ 1 4 k ^ .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

G i v e n     p l a n e     i s     x + 2 y + 3 z − 6 = 0 V e c t o r     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     n → = i ^ + 2 j ^ + 3 k ^ ∴                     n ^ = n → | n → | = i ^ + 2 j ^ + 3 k ^ ( 1 ) 2 + ( 2 ) 2 + ( 3 ) 2 = 1 1 4 i ^ + 2 1 4 j ^ + 3 1 4 k ^ H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .

Q:  

The intercepts made by the plane 2 x − 3 y + 5 z + 4 = 0 on the coordinate axis are − 2 , 4 3 , − 4 5 .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

E q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s     2 x − 3 y + 5 z + 4 = 0 ⇒                                   2 x − 3 y + 5 z = − 4 ⇒       2 − 4 x − 3 − 4 y + 5 − 4 z = 1 ⇒       x − 2 − y 4 / 3 + z − 4 / 5 = 1 So,  the  required  intercepts  are  −2,  43  and  −45 H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .

Q:  

The angle between the line   r   → = ( 5 i ^ + 3 j ^ + 7 k ^ )   + λ ( 2 i ^ − j ^ + k ^ )   and the plane r → = 3 i ^ − 4 j ^ − 4 k ^   + 5 = 0 is s i n − 1 ( 5 / 2 √ 9 1 ) .             .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

E q u a t i o n     o f     l i n e     i s     r → = ( 5 i ^ − j ^ − 4 k ^ ) + λ ( 2 i ^ − j ^ + k ^ )     a n d     t h e e q u a t i o n     o f     p l a n e     i s     r → . ( 3 i ^ − 4 j ^ − k ^ ) + 5 = 0 H e r e ,     b 1 → = 2 i ^ − j ^ + k ^     a n d     n 2 → = 3 i ^ − 4 j ^ − k ^ ∴                     s i n θ = b 1 → n 2 → | b 1 → | | n 2 → | ⇒                 s i n θ = ( 2 i ^ − j ^ + k ^ ) . ( 3 i ^ − 4 j ^ − k ^ ) 4 + 4 + 1 9 + 1 6 + 1 = 6 + 4 − 1 6 2 6 = 9 6 2 6 ⇒                 s i n θ = 9 2 3 9     w h i c h     i s     f a l s e . H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     F a l s e .

Q:  

The angle between the planes  r→⋅(2i^−3j^+k^)=1  and  r→⋅(i^−j^)=4  is c o s − 1 ( 5 √ 5 8 ) .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     p l a n e     a r e     r → . ( 2 i ^ − 3 j ^ + k ^ ) = 1     a n d     r → . ( i ^ − j ^ ) = 4 H e r e ,     b 1 → = 2 i ^ − 3 j ^ + k ^     a n d     n 2 → = i ^ − j ^ S o ,                   c o s θ = b 1 → n 2 → | b 1 → | | n 2 → | ⇒                 c o s θ = ( 2 i ^ − 3 j ^ + k ^ ) . ( i ^ − j ^ ) 4 + 9 + 1 1 + 1 = 2 + 3 1 4 2 = 5 2 8 ∴                 θ = c o s − 1 ( 5 2 8 )     w h i c h     i s     f a l s e . H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     F a l s e .

Q:  

The line r → = 2 i ^ + 3 j ^ + k ^ + λ ( i ^ − j ^ + k ^ )   lies in the plane r ^ ⋅ ( 3 i ^ + j ^ + k ^ ) + 2 = 0 .  

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     l i n e     ( i ^ − j ^ + 2 k ^ ) D i r e c t i o n     r a t i o s     o f     t h e     n o r m a l     t o     t h e     p l a n e     a r e     ( 3 i ^ + j ^ − k ^ ) S o ,     ( i ^ − j ^ + 2 k ^ ) . ( 3 i ^ + j ^ − k ^ ) = 3 − 1 − 2 = 0 T h e r e f o r e ,     t h e     l i n e     i s     p a r a l l e l     t o     t h e     p l a n e . Now  point  through  which  the  line  is  passing  →=2i^−3j^−k^ I f     t h e     l i n e     l i e s     i n     t h e     p l a n e     t h e n                       ( 2i^−3j^−k^ ) . ( 3 i ^ + j ^ − k ^ ) + 2 = 0                                                       6 − 3 + 1 + 2 ≠ 0 S o ,       t h e     l i n e     d o e s     n o t     l i e     i n     t h e     p l a n e . H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     F a l s e .

Q:  

The vector equation of the line x − 5 3 = y − 4 7 = z − 6 2   is r ^ = 5 i ^ − 4 j ^ + 6 k ^ + λ ( 3 i ^ + 7 j ^ + 2 k ^ ) .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

T h e     C a r t e s i a n     f o r m     o f     t h e     e q u a t i o n     i s                                 x − 5 3 = y + 4 7 = z − 6 2 = λ H e r e ,     x 1 = 5 ,     y 1 = − 4 ,     z 1 = 6 ;     a = 3 ,     b = 7 ,     c = 2 S o ,     t h e     v e c t o r     e q u a t i o n     i s     r → = ( 5 i ^ − 4 j ^ + 6 k ^ ) + λ ( 3 i ^ + 7 j ^ + 2 k ^ ) H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .

Q:  

The equation of a line, which is parallel to 2 i ^ + j ^ + 3 k ^ and passes through the point (5, –2, 4), is x − 5 2 = y + 2 − 1 = z − 4 3 .

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

H e r e ,     x 1 = 5 ,     y 1 = − 2 ,     z 1 = 4 ;     a = 2 ,     b = 1 ,     c = 3 W e     k n o w     t h a t     t h e     e q u a t i o n     o f     l i n e     i s     x − x 1 a = y − y 1 b = z − z 1 c ⇒                                       x − 5 2 = y + 2 1 = z − 4 3 H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     F a l s e .

Q:  

If the foot of the perpendicular drawn from the origin to a plane is (5, –3, –2), then the equation of the plane is r → ⋅ ( 5 i ^ − 3 j ^ + 2 k ^ ) − 3 8 .     

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A: 

This is a True or False Type Questions as classified in NCERT Exemplar

T h e     g i v e n     e q u a t i o n     o f     t h e     p l a n e     i s       r → . ( 5 i ^ − 3 j ^ − 2 k ^ ) = 3 8 I f     t h e     f o o t     o f     t h e     p e r p e n d i c u l a r     t o     t h i s     p l a n e     i s                       ( 5 ,   − 3 ,   − 2 )     i . e . ,     5 i ^ − 3 j ^ − 2 k ^     t h e n ⇒                 ( 5 i ^ − 3 j ^ − 2 k ^ ) . ( 5 i ^ − 3 j ^ − 2 k ^ ) = 3 8 ⇒                                                                                                       2 5 + 9 + 4 = 3 8                                                                                 3 8 = 3 8 ( s a t i s f i e d ) H e n c e ,     t h e     g i v e n     s t a t e m e n t     i s     T r u e .

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