Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): (x+2)2 + (y-4)2 + (z-1)2=99 và điểm M(1;7;-8). Qua điểm M kẻ các tia Ma, Mb, Mc đôi một vuông góc với nhau và cắt mặt cầu tại điểm thứ hai tương ứng là A, B, C. Biết mặt phẳng (ABC) luôn đi qua một điểm cố định K(xK;yK;zK). Tính giá trị P= xK+ 2yK - zK=
A. P=11 B. P=5 C.P=7 D. P=12
Viết lại bài toán cho dễ hiểu hơn: cho tứ diện MABC nội tiếp mặt cầu tâm \(I\left(-2;4;1\right)\) bán kính \(R=\sqrt{99}\), biết tam giác MBC vuông tại M và AM vuông góc mặt đáy, điểm \(M\left(1;7;-8\right)\) . Tìm điểm cố định mà (ABC) luôn đi qua
Với đề bài viết lại này, bài toán trở nên dễ đi 99%
Gọi P là trung điểm BC, qua P kẻ tia Px song song cùng chiều tia MA, trong mặt phẳng (AMP) qua trung điểm Q của AM kẻ đường thẳng song song MP cắt Px tại I \(\Rightarrow I\) là tâm mặt cầu
Gọi giao của AP và QI là N \(\Rightarrow N\) là trung điểm AP
Gọi giao của \(MI\) và \(AP\) là K \(\Rightarrow K\in\left(ABC\right)\)
Do A, N, K thẳng hàng, áp dụng định lý Menelaus cho tam giác IQM:
\(\frac{IK}{KM}.\frac{MA}{AQ}.\frac{QN}{NI}=1\Rightarrow\frac{IK}{KM}.\frac{2}{1}.\frac{1}{1}=1\Rightarrow KM=2IK\)
\(\Rightarrow\overrightarrow{KM}=2\overrightarrow{IK}\Rightarrow K\left(-1;5;-2\right)\Rightarrow P=11\)
