Trong không gian OxyzOxyz, cho hình lập phương ABCD.A1B1C1D1ABCD.A1B1C1D1 biết A(0;0;0)A(0;0;0), B(1;0;0)B(1;0;0), D(0;1;0)D(0;1;0) và A1(0;0;1)A1(0;0;1). Gọi (P):ax+by+cz−3=0(P):ax+by+cz−3=0 là phương trình mặt phẳng chứa CD1CD1 và tạo với mặt phẳng (BB1D1D)(BB1D1D) một góc có số đo nhỏ nhất. Giá trị của T=a+b+cT=a+b+c bằng?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiDễ dàng xác định được tọa độ một số đỉnh của hình lập phương như sau: C(1;1;0)C(1;1;0), D1(0;1;1)D1(0;1;1).
Mặt phẳng (P)(P) chứa CC, D1D1 nên ta có:
{a+b−3=0b+c−3=0{a+b−3=0b+c−3=0
Mặt phẳng (P)(P) có một vectơ pháp tuyến là →n=(a;b;c)→n=(a;b;c).
Mặt phẳng (BB1D1D)(BB1D1D) có một vectơ pháp tuyến là →AC=(1;1;0)−−→AC=(1;1;0).
Gọi αα là góc giữa mặt phẳng (P)(P) và (BB1D1D)(BB1D1D). Vì 0∘≤α≤90∘0∘≤α≤90∘ nên αα nhỏ nhất khi cosαcosα lớn nhất.
Ta có: cosαcosα=|cos(→n,→AC)|=∣∣∣cos(→n,−−→AC)∣∣∣=|→n.→AC||→n|.|→AC|=∣∣∣→n.−−→AC∣∣∣∣∣→n∣∣.∣∣∣−−→AC∣∣∣=|a+b|√a2+b2+c2.√2=|a+b|√a2+b2+c2.√2
=3√2.√(3−b)2+b2+(3−b)2=3√2.√(3−b)2+b2+(3−b)2=3√2.√3(b−2)2+6=3√2.√3(b−2)2+6≤3√2.√6≤3√2.√6=√32=√32.
Đẳng thức xảy ra khi b=2b=2.
Suy ra αα nhỏ nhất bằng 30∘30∘ khi b=2b=2; a=1a=1; c=1c=1.
Vậy T=a+b+c=4T=a+b+c=4.
Chọn C
Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Toán năm 2023-2024
Trường THPT Trần Hữu Trang