Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho ba điểm \(A\left( {8;5; - 11} \right),\,B\left( {5;3; - 4} \right),\,C\left( {1;2; - 6} \right)\) và mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y - 4} \right)^2} + {\left( {z + 1} \right)^2} = 9\). Gọi điểm M(a;b;c) là điểm trên (S) sao cho \(\left| {\overrightarrow {MA} - \overrightarrow {MB} - \overrightarrow {MC} } \right|\) đạt giá trị nhỏ nhất. Hãy tìm \(a+b\)
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi điểm I(a;b;c) thỏa mãn: \(\overrightarrow {IA} - \overrightarrow {IB} - \overrightarrow {IC} = \overrightarrow 0 \)
\(\begin{array}{l}
\Leftrightarrow \left( {8 - a;5 - b; - 11 - c} \right) - \left( {5 - a;3 - b; - 4 - c} \right) - \left( {1 - 1;2 - b; - 6 - c} \right) = \overrightarrow 0 \\
\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
8 - a - 5 + a - 1 + a = 0\\
5 - b - 3 + b - 2 + b = 0\\
- 11 - c + 4 + c + 6 + c = 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a = - 2\\
b = 0\\
c = 1
\end{array} \right. \Rightarrow I\left( { - 2;0;1} \right)
\end{array}\)
Theo đề bài ta có: \(\left| {\overrightarrow {MA} - \overrightarrow {MB} - \overrightarrow {MC} } \right|\,\,Min\)
\( \Rightarrow \left| {\overrightarrow {MI} + \overrightarrow {IA} - \overrightarrow {MI} - \overrightarrow {IB} - \overrightarrow {MI} - \overrightarrow {IC} } \right| = \left| {3\overrightarrow {MI} + \left( {\overrightarrow {IA} - \overrightarrow {IB} - \overrightarrow {IC} } \right)} \right| = 3\left| {\overrightarrow {MI} } \right| = 3MI\,\,Min\)
Ta có: (S) có tâm \(J\left( {2;4; - 1} \right),R = 3.\,\,\,M \in \left( S \right) \Rightarrow M{I_{\min }} = IJ - R = \sqrt {16 + 16 + 4} - 3 = 3\)
Có: \(\overrightarrow {IJ} = \left( {4;4; - 2} \right) = 2\left( {2;2; - 1} \right) \Rightarrow \) Phương trình đường thẳng \(IJ:\,\,\left\{ \begin{array}{l}
x = - 2 + 2t\\
y = 2t\\
z = 1 - t
\end{array} \right.\)
\(\begin{array}{l}
M \in IJ \Rightarrow M\left( { - 2 + 2t;2t;1 - t} \right)\\
M \in \left( S \right) \Rightarrow {\left( { - 4 + 2t} \right)^2} + {\left( {2t - 4} \right)^2} + {\left( {2 - t} \right)^2} = 9 \Leftrightarrow 9{\left( {t - 2} \right)^2} = 9\\
\Leftrightarrow {\left( {t - 2} \right)^2} = 1 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
t - 2 = 1\\
t - 2 = - 1
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}
t = 3 \Rightarrow M\left( {4;6; - 2} \right)\\
t = 1 \Rightarrow M\left( {0;2;0} \right)
\end{array} \right.
\end{array}\)
Do \(MI = 3 \Rightarrow M\left( {0;2;0} \right)\) thỏa mãn \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a = 0\\
b = 2
\end{array} \right. \Rightarrow a + b = 2\)
Đề thi thử THPT QG môn Toán năm 2019
Trường THPT Chuyên KHTN Hà Nội lần 2