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. Giá trị nhỏ nhất của độ dài đoạn thẳng \(MQ\) thuộc khoảng nào dưới đây?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiChọn D
Gọi \(I\)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 \(\sqrt{2}\).
Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán năm 2023
Trường THPT Bà Điểm