(1.0 điểm) Trong không gian Oxyz, cho hai điểm và . Tìm tọa độ điểm thuộc miền trong tam giác sao cho tổng khoảng cách từ đến các đỉnh của tam giác đạt giá trị nhỏ nhất (với là gốc tọa độ).
(1.0 điểm) Trong không gian Oxyz, cho hai điểm và . Tìm tọa độ điểm thuộc miền trong tam giác sao cho tổng khoảng cách từ đến các đỉnh của tam giác đạt giá trị nhỏ nhất (với là gốc tọa độ).
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
Ta có:
Vậy . Do nên ta xét điểm thuộc miền trong tam giác thì cũng nằm trong mặt phẳng . Lúc này, ta xét tọa độ tương ứng của các đỉnh trong mặt phẳng tương ứng với bộ số gồm hoành độ và tung độ của chính điểm đó trong không gian .

Do nên nằm trên đường trung trực của . Đường thẳng này đi qua và nhận làm vecto pháp tuyến nên có phương trình . Với mỗi điểm nằm trong tam giác cận tại . Gọi là điểm đối xứng với qua đường thẳng và là giao điểm của với đường thẳng . Do đó là trung điểm .
Ta biết rằng với hai vecto bất kì trong mặt phẳng, ta luôn có bất đẳng thức . Khi đó ta có:
Từ các bất đẳng thức vừa thu được và tính chất đối xứng trục, ta được:
Vậy ta được với mọi bất kì và là hình chiếu của trên đường thẳng .
Do đó, để tìm điểm thỏa mãn bài toán, ta chỉ cần xét điểm trên đường thẳng hay .
Ta có:
do thuộc miền trong tam giác nên .
Vậy ta được:
Xét hàm số trên , ta có: . Xét phương trình:
Bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên, ta nhận thấy giá trị nhỏ nhất của là khi và chỉ khi .
Vậy điểm thỏa yêu cầu bài toán có tọa độ là trong mặt phẳng hay trong không gian .
Vậy . Do nên ta xét điểm thuộc miền trong tam giác thì cũng nằm trong mặt phẳng . Lúc này, ta xét tọa độ tương ứng của các đỉnh trong mặt phẳng tương ứng với bộ số gồm hoành độ và tung độ của chính điểm đó trong không gian .

Do nên nằm trên đường trung trực của . Đường thẳng này đi qua và nhận làm vecto pháp tuyến nên có phương trình . Với mỗi điểm nằm trong tam giác cận tại . Gọi là điểm đối xứng với qua đường thẳng và là giao điểm của với đường thẳng . Do đó là trung điểm .
Ta biết rằng với hai vecto bất kì trong mặt phẳng, ta luôn có bất đẳng thức . Khi đó ta có:
Từ các bất đẳng thức vừa thu được và tính chất đối xứng trục, ta được:
Vậy ta được với mọi bất kì và là hình chiếu của trên đường thẳng .
Do đó, để tìm điểm thỏa mãn bài toán, ta chỉ cần xét điểm trên đường thẳng hay .
Ta có:
do thuộc miền trong tam giác nên .
Vậy ta được:
Xét hàm số trên , ta có: . Xét phương trình:
Bảng biến thiên:
Từ bảng biến thiên, ta nhận thấy giá trị nhỏ nhất của là khi và chỉ khi .
Vậy điểm thỏa yêu cầu bài toán có tọa độ là trong mặt phẳng hay trong không gian .