Câu 40 trang 121 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao

Đề bài

Cho tam giác đều ABC có cạnh bằng a. Gọi ∆ là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng (ABC) kẻ từ A. Với điểm M bất kì thuộc ∆, \(M ≢ A\), gọi K là trực tâm của tam giác MBC và ∆₁ là đường thẳng đi qua K và vuông góc với mặt phẳng (MBC). Chứng minh rằng:

a) ∆₁ đi qua điểm cố định khi M thay đổi trên ∆.

b) ∆₁ cắt ∆ tại điểm N và BM vuông góc với CN, CM vuông góc với BN. Xác định vị trí điểm M để độ dài MN đạt giá trị bé nhất.

Lời giải chi tiết

a) Gọi I là trung điểm của BC thì \(AI \bot BC,MI \bot BC\). Vậy K thuộc MI. Ta cũng có \(BC \bot \left( {MAI} \right)\). Do ∆₁ đi qua K và \({\Delta _1} \bot \left( {MBC} \right)\) nên \({\Delta _1} \bot BC\). Vậy ∆₁ nằm trong mp(MAI). Gọi giao điểm của ∆₁ với AI là H thì \(HK \bot MC\), mặt khác \(BK \bot MC\), từ đó MC vuông góc với (BHK) hay \(MC \bot BH\).

Từ \(\Delta  \bot \left( {ABC} \right),\,BH \bot MC\) nên \(BH \bot AC\).

Vậy H là trực tâm của tam giác ABC. Điều này chứng tỏ khi M thay đổi trên \(\Delta\) thì \(\Delta_1\) đi qua điểm cố định là trực tâm H của tam giác ABC.

b) Vì ∆₁ là đường thăngt HK nên ∆₁ cắt ∆_­ tại điểm N.

Theo câu a), ta có MC vuông góc với (BHK) mà BN thuộc mặt phẳng này, vậy NB vuông góc với MC.

Tương tự như trên, ta cũng có \(MB \bot NC\)

Từ  ∆AHN đồng dạng ∆AMI, ta có \({{AH} \over {AM}} = {{AN} \over {AI}} \Rightarrow AH.AI = AM.AN\)

Mặt khác \(AH.AI = {{a\sqrt 3 } \over 3}.{{a\sqrt 3 } \over 2} = {{{a^2}} \over 2}\) .

do đó \(AM.AN = {{{a^2}} \over 2}\)

Ta có: MN = AM + AN

Vậy MN ngắn nhất khi và chỉ khi \(AM = AN = {{a\sqrt 2 } \over 2}\).

Hệ thức này xác định điểm M để MN có độ dài ngắn nhất.

Xemloigiai.com

• Câu 16 trang 117 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 17 trang 117 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 18 trang 117 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 19 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 20 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 21 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 22 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 23 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 24 trang 118 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 25 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 26 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 27 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 28 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 29 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 30 trang 119 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 31 trang 120 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 32 trang 120 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 33 trang 120 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 34 trang 120 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 35 trang 120 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 36 trang 121 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 37 trang 121 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 38 trang 121 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao
• Câu 39 trang 121 Sách bài tập Hình học 11 Nâng cao