Trong không gian với hệ tọa độ \({\rm{Ox}}yz\), cho mặt cầu \((S):{x^2} + {y^2} + {z^2} = 9\), điểm \(M(1;1;2)\) và mặt phẳng \((P):x + y + z - 4 = 0\). Gọi \(\Delta \) là đường thẳng đi qua M, thuộc \((P)\) và cắt \((S)\) tại hai điểm A, B sao cho AB nhỏ nhất. Biết rằng \(\Delta \) có một vecto chỉ phương là \(\overrightarrow u (1;a;b)\), tính \(T = a - b.\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: \(M \in (P)\)
\(O{M^2} = 6 < {R^2} = 9 \Rightarrow \) M nằm trong mặt cầu \( \Rightarrow \) (P) cắt mặt cầu thành 1 hình tròn (C)
Gọi H là tâm hình tròn (C)
Để AB nhỏ nhất thì \(AB \bot HM\)
Vì \(\left\{ \begin{array}{l}AB \bot HM\\AB \subset (P)\end{array} \right. \Rightarrow \) \(\overrightarrow {{u_{AB}}} = \left[ {\overrightarrow {HM} ,\overrightarrow {{n_{(P)}}} } \right]\)
O là tâm mặt cầu và O(0; 0; 0)
Phương trình OH: \(\left\{ \begin{array}{l}x = t\\y = t\\z = t\end{array} \right.\) \( \Rightarrow H(t;t;t) \in (P) \Rightarrow t = \frac{4}{3}\) \( \Rightarrow H\left( {\frac{4}{3};\frac{4}{3};\frac{4}{3}} \right) \Rightarrow \overrightarrow {HM} = \left( {\frac{{ - 1}}{3};\frac{{ - 1}}{3};\frac{2}{3}} \right)\)
\( \Rightarrow \overrightarrow {{u_{AB}}} = ( - 3;3;0)\) là một vecto chỉ phương của AB
Chọn \(\frac{{ - 1}}{3}\overrightarrow {{u_{AB}}} = (1; - 1;0)\) là vecto chỉ phương của AB
Thì \(a = - 1;b = 0 \Rightarrow a - b = - 1.\)