Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu \(S:{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 3} \right)^2} = 25\) và M(4;6;3). Qua M kẻ các tia Mx, My, Mz đôi một vuông góc với nhau và cắt mặt cầu tại các điểm thứ hai tương ứng là A, B, C. Biết mặt phẳng (ABC) luôn đi qua một điểm cố định \(H\left( {a;b;c} \right)\). Tính \(a+3b-c\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có M(4;6;3) nằm trên mặt cầu (S) tâm I(1;2;3) bán kính R = 5.
Dựng hình hộp chữ nhật nội tiếp hình cầu, có ba cạnh là MA, MB, BC
Ta có tâm I(1;2;3) của mặt cầu cũng là tâm của hình hộp chữ nhật
Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp tứ giác MAFC.
Trong mặt phẳng (MBF)
Gọi \(\begin{array}{l} H = MI \cap BO\\ \Rightarrow H \in BO \subset \left( {ABC} \right)\,\,\,(1) \end{array}\)
Do H là trọng tâm của tam giác MBF nên MH = 23 MI
Do I, M cố định nêm H cố định (2)
Từ (1) và (2) suy ra (ABC) luôn đi qua điểm cố định H.
Gọi H(a;b;c). Ta có \(\overrightarrow {MH} = \frac{2}{3}\overrightarrow {MI} \)
với \(\overrightarrow {MH} = \left( {a - 4;b - 6;c - 3} \right)\)
\(\overrightarrow {MI} = \left( { - 3; - 4;0} \right)\)
Ta được
\(\left\{ \begin{array}{l} a - 4 = - 2\\ b - 6 = - \frac{8}{3}\\ c - 3 = 0 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} a = 2\\ b = \frac{{10}}{3}\\ c = 3 \end{array} \right.\)
Vậy a+3b-c=2+10-3=9.
Đề thi thử THPT QG môn Toán năm 2019
Trường THPT Chuyên Hưng Yên lần 3