Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P):x+y–4z=0, đường thẳng d:x–12=y+1–1=z–31 và điểm A(1;3;1) thuộc mặt phẳng (P). Gọi Δ là đường thẳng đi qua A, nằm trong mặt phẳng (P) và cách đường thẳng d một khoảng cách lớn nhất. Gọi →u=(a;b;1) là một véc tơ chỉ phương của đường thẳng Δ. Tính a + 2b.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐường thẳng d đi qua M(1;–1;3) và có véc tơ chỉ phương →u1=(2;–1;1).
Nhận xét rằng, A∉d và d∩(P)=I(–7;3;–1).
Gọi (Q) là mặt phẳng chứa d và song song với Δ. Khi đó d(Δ,d)=d(Δ,(Q))=d(A,(Q)).
Gọi H, K lần lượt là hình chiếu vuông góc của A lên (Q) và d. Ta có AH≤AK.
Do đó, d(Δ,d) lớn nhất ⇔d(A,(Q)) lớn nhất ⇔AHmax⇔H≡K. Suy ra AH chính là đoạn vuông góc chung của d và Δ.
Mặt phẳng (R) chứa A và d có véc tơ pháp tuyến là →n(R)=[→AM,→u1]=(–2;4;8).
Mặt phẳng (Q) chứa d và vuông góc với (R) nên có véc tơ pháp tuyến là →n(Q)=[→n(R),→u1]=(12;18;–6).
Đường thẳng Δ chứa trong mặt phẳng (P) và song song với mặt phẳng (Q) nên có véc tơ chỉ phương là →u=[→n(P),→n(R)]=(66;–42;6)=6(11;–7;1).
Suy ra, a=11;b=–7. Vậy a+2b=–3.