Trong không gian với hệ trục tọa độ OxyzO x y z. Cho tứ diện ABCDA B C D có điểm A(1;2;3)A \left( 1 ; - 2 ; 3 \right), B(5;0;1)B \left( 5 ; 0 ; - 1 \right), C(1;2;0)C \left( - 1 ; 2 ; 0 \right), D(0;3;4)D \left( 0 ; 3 ; 4 \right). Trên các cạnh ABA B, ACA C, ADA D lần lượt lấy các điểm MM, NN, PP thỏa ABAM+ACAN+ADAP=9\dfrac{A B}{A M} + \dfrac{A C}{A N} + \dfrac{A D}{A P} = 9 và có thể tích AMNPA M N P nhỏ nhất. Khi đó mặt phẳng (MNP)\left( M N P \right) đi qua điểm nào sau đây?

A.  

(73;43;53)\left( \dfrac{7}{3} ; \dfrac{4}{3} ; \dfrac{5}{3} \right).

B.  

(273;413;53)\left( \dfrac{- 27}{3} ; \dfrac{41}{3} ; \dfrac{5}{3} \right).

C.  

(53;13;743)\left( \dfrac{5}{3} ; \dfrac{1}{3} ; \dfrac{74}{3} \right).

D.  

(13;73;918)\left( \dfrac{1}{3} ; \dfrac{7}{3} ; \dfrac{91}{8} \right).

Đáp án đúng là: D

Giải thích đáp án:

Trong không gian với hệ trục tọa độ OxyzO x y z. Cho tứ diện ABCDA B C D có điểm A(1;2;3)A \left( 1 ; - 2 ; 3 \right), B(5;0;1)B \left( 5 ; 0 ; - 1 \right), C(1;2;0)C \left( - 1 ; 2 ; 0 \right), D(0;3;4)D \left( 0 ; 3 ; 4 \right). Trên các cạnh ABA B, ACA C, ADA D lần lượt lấy các điểm MM, NN, PP thỏa ABAM+ACAN+ADAP=9\dfrac{A B}{A M} + \dfrac{A C}{A N} + \dfrac{A D}{A P} = 9 và có thể tích AMNPA M N P nhỏ nhất. Khi đó mặt phẳng (MNP)\left( M N P \right) đi qua điểm nào sau đây?
A. (73;43;53)\left( \dfrac{7}{3} ; \dfrac{4}{3} ; \dfrac{5}{3} \right). B. (273;413;53)\left( \dfrac{- 27}{3} ; \dfrac{41}{3} ; \dfrac{5}{3} \right). C. (53;13;743)\left( \dfrac{5}{3} ; \dfrac{1}{3} ; \dfrac{74}{3} \right). D. (13;73;918)\left( \dfrac{1}{3} ; \dfrac{7}{3} ; \dfrac{91}{8} \right).
Lời giải
Áp dụng bất đẳng thức AM – GM, ta có:
9=ABAM+ACAN+ADAP3ABAM.ACAN.ADAP39 = \dfrac{A B}{A M} + \dfrac{A C}{A N} + \dfrac{A D}{A P} \geq 3 \sqrt[3]{\dfrac{A B}{A M} . \dfrac{A C}{A N} . \dfrac{A D}{A P}}.
AM.AN.APAB.AC.AD127\Rightarrow \dfrac{A M . A N . A P}{A B . A C . A D} \geq \dfrac{1}{27} VAMNPVABCD127VAMNP127VABCD\Rightarrow \dfrac{V_{A M N P}}{V_{A B C D}} \geq \dfrac{1}{27} \Rightarrow V_{A M N P} \geq \dfrac{1}{27} V_{A B C D}
VAMNPV_{A M N P} nhỏ nhất khi và chỉ khi ABAM=ACAN=ADAP=3\dfrac{A B}{A M} = \dfrac{A C}{A N} = \dfrac{A D}{A P} = 3. Suy ra .
Ta có: AB=(4;2;4)\overset{\rightarrow}{A B} = \left( 4 ; 2 ; - 4 \right); BC=(6;2;1)\overset{\rightarrow}{B C} = \left( - 6 ; 2 ; 1 \right); BD=(5;3;5)\overset{\rightarrow}{B D} = \left( - 5 ; 3 ; 5 \right) nBCD=[BC,BD]=(7;25;8)\Rightarrow \overset{\rightarrow}{n_{B C D}} = \left[ \overset{\rightarrow}{B C} , \overset{\rightarrow}{B D} \left]\right. = \left(\right. 7 ; 25 ; - 8 \right).
AB=3AM\overset{\rightarrow}{A B} = 3 \overset{\rightarrow}{A M} nên M(73;43;53)M \left( \dfrac{7}{3} ; \dfrac{- 4}{3} ; \dfrac{5}{3} \right).
Phương trình mặt phẳng (MNP)\left( M N P \right): 7.(x73)+25(y+43)8(z53)=07 . \left( x - \dfrac{7}{3} \right) + 25 \left( y + \dfrac{4}{3} \right) - 8 \left( z - \dfrac{5}{3} \right) = 0
(MNP)\left( M N P \right): 7x+25y8z+913=07 x + 25 y - 8 z + \dfrac{91}{3} = 0.
Ta thấy rằng (MNP)\left( M N P \right) đi qua điểm (13;73;918)\left( \dfrac{1}{3} ; \dfrac{7}{3} ; \dfrac{91}{8} \right).

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

ĐỀ THI THỬ TN THPT 2023 - MÔN TOÁN - THPT-LÊ-XOAY-LẦN-4 THPT Quốc giaToán

1 mã đề 50 câu hỏi 1 giờ 30 phút

1,330 lượt xem 700 lượt làm bài