Trong không gian với hệ trục tọa độ OxyzOxyz, cho hai mặt cầu (S1):x2+y2+z2=1,(S2):x2+(y–4)2+z2=4(S1):x2+y2+z2=1,(S2):x2+(y–4)2+z2=4 và các điểm A(4;0;0),B(14;0;0),C(1;4;0),D(4;4;0)A(4;0;0),B(14;0;0),C(1;4;0),D(4;4;0). Gọi M là điểm thay đổi trên (S1)(S1), N là điểm thay đổi trên (S2)(S2). Giá trị nhỏ nhất của biểu thức Q = MA + 2ND + 4MN + 4BC là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có (S1):x2+y2+z2=1(S1):x2+y2+z2=1 nên (S1)(S1) có tâm O(0;0;0)O(0;0;0) và bán kính R1=1R1=1
(S2):x2+(y–4)2+z2=4(S2):x2+(y–4)2+z2=4 nên (S2)(S2) có tâm I(0;4;0)I(0;4;0) và bán kính R2=2R2=2
Vậy các điểm A(4;0;0),B(14;0;0),C(1;4;0),D(4;4;0),O(0;0;0)A(4;0;0),B(14;0;0),C(1;4;0),D(4;4;0),O(0;0;0) và I(0;4;0)I(0;4;0) cùng thuộc (Oxy)(Oxy)
Nhận thấy OB.OA=OM2OB.OA=OM2 suy ra OM là tiếp tuyến của đường tròn ngoại tiếp tam giác MAB.
Do đó ΔMOBΔMOB đồng dạng ΔAOMΔAOM
⇒MAMB=OAOM=4⇒MA=4MB⇒MAMB=OAOM=4⇒MA=4MB.
Hoàn tòan tương tự ta cũng có: NDNC=DINI=2⇒ND=2NCNDNC=DINI=2⇒ND=2NC.
Q=MA+2ND+4MN+4BC=4(MB+NC+MN)+4BC≥4BC+4BC=8BC=2√265Q=MA+2ND+4MN+4BC=4(MB+NC+MN)+4BC≥4BC+4BC=8BC=2√265
Dấu bằng xảy ra khi bốn điểm B,M,N,C thẳng hàng. Vậy MinQ=2√265MinQ=2√265.