Trong không gian \(Oxy\text{z}\), cho mặt cầu \(\left( S \right)\): {{\left( x-3 \right)}^{2}}+{{\left( y-2 \right)}^{2}}+{{z}^{2}}=4\) và hai điểm \(A\left( -1;\,2;\,0 \right), B\left( 2;\,5;\,0 \right)\). Gọi K là điểm thuộc \(\left( S \right)\) sao cho KA+2KB nhỏ nhất. Phương trình mặt phẳng đi qua ba điểm \(K,\,A,\,B\) có dạng ax+by+z+c=0. Giá trị của a+b+c là
A. 1
B. 0
C. \(2\sqrt 3 \)
D. 3
Lời giải của giáo viên
Mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm \(I\left( 3;\,2;\,0 \right)\), bán kính R=2.
Vì chúng ta cần đánh giá tổng KA+2KB nên ta tìm điểm M sao cho KA=2KM \(\Leftrightarrow \frac{KA}{KM}=2\) khi K thay đổi trên \(\left( S \right)\).
Ta thấy IK=R=2 và IA=4 nên \(\frac{IA}{IK}=2=\frac{KA}{KM}\).
Xét hai tam giác IAK và IKM đồng dạng với nhau. Do đó trên đoạn AI ta lấy M sao cho IM=1. Khi đó hai tam giác IAK và IKM có góc I chung và \(\frac{IA}{IK}=2=\frac{KA}{KM}\) nên hai tam giác đồng dạng với nhau.
\(\Rightarrow M\left( 2;\,2;\,0 \right)\). Khi đó \(KA+2KB=2\left( KM+KB \right)\ge 2MB\).
Dễ thấy B nằm ngoài mặt cầu \(\left( S \right)\) và M nằm trong mặt cầu \(\left( S \right)\) nên ta có dấu bằng xảy ra khi K là giao điểm của MB với mặt cầu \(\left( S \right)\).
Phương trình MB: \(\left\{ \begin{align} & x=2 \\ & y=5+3t \\ & z=0 \\ \end{align} \right.\), suy ra \(K\left( 2;\,5+3t;\,0 \right)\).
\(K\in \left( S \right) \Rightarrow 1+{{\left( 3+3t \right)}^{2}}=4 \Leftrightarrow t=-1\pm \frac{1}{\sqrt{3}} \Rightarrow K\left( 2;\,2-\sqrt{3};\,0 \right)\) và \(\Rightarrow K\left( 2;\,2+\sqrt{3};\,0 \right)\).
Do K nằm giữa B,M nên \(K\left( 2;\,2+\sqrt{3};\,0 \right)\).
Phương trình mặt phẳng \(\left( ABK \right)\) là \(z=0\Rightarrow a=0,b=0,c=0\Rightarrow a+b+c=0\).
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Trong không gian Oxyz, mặt cầu \(\left( S \right) :{{x}^{2}}+{{y}^{2}}+{{z}^{2}}-4x+2y-2=0\) có tọa độ tâm I là
Cho hàm số \(y=g(x)\) có bảng biến thiên như sau:
Hàm số đã cho nghịch biến trên khoảng nào, trong các khoảng dưới đây?
Cho hàm số \(f\left( x \right)=\frac{{{3}^{x}}}{{{3}^{x}}+{{m}^{2}}}\) với m là tham số thực. Gọi S là tập hợp các giá trị của m sao cho \(f\left( a \right)+f\left( b \right)=1\) với mọi số thực a, b thoả mãn \({{e}^{a+b}}\le e\left( a+b \right)\). Số các phần tử của S là
Tính thể tích của khối lăng trụ đứng \(ABCD.{A}'{B}'{C}'{D}'\) có đáy là hình vuông cạnh 5 và \(B{B}'=6\)
Có bao nhiêu số nguyên dương y sao cho ứng với mỗi y có không quá 2019 số nguyên x thỏa mãn bất phương trình \({{x}^{2}}-\left( y+3 \right)x+3y<\left( y-x \right){{\log }_{2}}x\)
Tích phân \(\int_{ - 1}^3 {\left( {3{x^2} - 1} \right)} \;{\rm{d}}x\) bằng
Nghiệm của phương trình \({3^{{x^2} - 5x + 6}} = 1\) là:
Tập nghiệm của bất phương trình \({\log _{\frac{2}{3}}}\left( {2{x^2} - x + 1} \right) < 0\) là
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm \(M\left( 1;0\,;\,-1 \right)\), đường thẳng \(\Delta :\frac{x+1}{-1}=\frac{y}{2}=\frac{z-1}{3}\) và mặt phẳng \(\left( P \right):4x+y+z+1=0\). Viết phương trình đường thẳng d đi qua M, cắt \(\Delta \) tại N, cắt \(\left( P \right)\) tại E sao cho M là trung điểm của NE.
Trong không gian Oxyz, cho ba điểm \(A\left( -2;1;3 \right), B\left( 5;0;2 \right)\) và \(C\left( 0;2;4 \right)\). Trọng tâm của tam giác ABC có tọa độ là
Hàm số nào sau đây có chiều biến thiên khác với chiều biến thiên của các hàm số còn lại.
Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, số phức liên hợp của số phức \(z=\left( 1+2i \right)\left( 1-i \right)\) có điểm biểu diễn là điểm nào sau đây?
Cho tích phân \(\int\limits_{a}^{b}{f\left( x \right)}\,\text{d}x=2\) và \(\int\limits_{c}^{b}{f\left( x \right)}\,\text{d}x=3\) với a<b<c. Tính tích phân \(K=\int\limits_{a}^{c}{f\left( x \right)}\,\text{d}x\).
Tìm giá trị lớn nhất của hàm số \(f\left( x \right)=\frac{x}{x+2}\) trên đoạn \(\left[ 1;4 \right].\)
Trong không gian Oxyz, mặt phẳng \(\left( P \right):\,2x-3y+z-4=0\) không đi qua điểm nào dưới đây?