Trong không gian \(Oxyz,\) cho \(A\left( 0;0;1 \right),B\left( 0;0;9 \right),Q\left( 3;4;6 \right)\). Xét các điểm \(M\) thay đổi sao cho tam giác \(ABM\) vuông tại \(M\) và có diện tích lớn nhất. GTNN của độ dài đoạn thẳng \(MQ\) thuộc khoảng nào dưới đây?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(I\) là trung điểm \(AB\Rightarrow I\left( 0;0;5 \right)\).
\(\overrightarrow{AB}=\left( 0;0;8 \right)\), \(AB=8\).
Gọi \(\left( S \right)\) là mặt cầu đường kính \(AB\), ta có \(\left( S \right):{{x}^{2}}+{{y}^{2}}+{{\left( z-5 \right)}^{2}}=16\).
Gọi \(\left( P \right)\) là mặt phẳng trung trực của đoạn \(\left( S \right)\) \(AB\Rightarrow \left( P \right):z-5=0\).
Gọi đường tròn \(\left( C \right)=\left( S \right)\cap \left( P \right)=\) \(\left\{ \begin{align} & {{x}^{2}}+{{y}^{2}}+{{\left( z-5 \right)}^{2}}=16 \\ & z-5=0 \\ \end{align} \right.\), đường tròn \(\left( C \right)\) có bán kính bằng 4.
Tam giác \(ABC\) vuông tại \(M\) và có diện tích lớn nhất \(\Rightarrow M\in \left( C \right)\).
Gọi \(T\) là hình chiếu của \(Q\) trên \(\left( P \right)\Rightarrow T\left( 3;4;5 \right)\).
Ta có \(QT=d\left( Q,\left( P \right) \right)=1\), \(IT=5\) nên \(T\) nằm ngoài \(\left( C \right)\).
Lại có \(MQ=\sqrt{Q{{T}^{2}}+T{{M}^{2}}}=\sqrt{1+Q{{T}^{2}}}\), nên \(MQ\) nhỏ nhất khi \(TM\) nhỏ nhất.
Ta có \(TM\) nhỏ nhất khi \(I,M,T\) thẳng hàng theo thứ tự đó, khi đó \(TM=TI-IM=5-4=1\).
Vậy \(MQ\) nhỏ nhất bằng \(\sqrt{2}\).
Chọn D
Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán năm 2023-2024
Trường THPT Lam Sơn