Đề bài
Lập phương trình của mặt phẳng \((\alpha )\) đi qua điểm M(1; 2; 3) và cắt ba tia Ox, Oy, Oz lần lượt tại A, B, C sao cho thể tích tứ diện OABC nhỏ nhất.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
- Lập phương trình mặt chắn đi qua các điểm \(A,B,C\).
- Viết công thức tính thể tích tứ diện và đánh giá GTNN.
Lời giải chi tiết
Gọi giao điểm của \((\alpha )\) với ba tia Ox, Oy, Oz lần lượt là A(a; 0; 0), B(0; b; 0), C(0; 0 ; c)
(a, b, c > 0).
Mặt phẳng \((\alpha )\) có phương trình theo đoạn chắn là: \(\left( \alpha \right):\dfrac{x}{a} + \dfrac{y}{b} + \dfrac{z}{c} = 1\) (1)
Do \((\alpha )\) đi qua M(1; 2; 3) nên ta thay tọa độ của điểm M vào (1): \(\dfrac{1}{a} + \dfrac{2}{b} + \dfrac{3}{c} = 1\)
Thể tích của tứ diện OABC là \(V = \dfrac{1}{3}B.h = \dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2}OA.OB.OC\) \( = \dfrac{1}{6}abc\)
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si ta có: \(1 = \dfrac{1}{a} + \dfrac{2}{b} + \dfrac{3}{c} \ge 3\sqrt[3]{{\dfrac{6}{{abc}}}} \) \( \Rightarrow 1 \ge \dfrac{{27.6}}{{abc}}\)
\( \Rightarrow abc \ge 27.6 \Rightarrow V \ge 27\)
Ta có: V đạt giá trị nhỏ nhất \( \Leftrightarrow V = 27 \Leftrightarrow \dfrac{1}{a} = \dfrac{2}{b} = \dfrac{3}{c} = \dfrac{1}{3} \) \(\Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 3}\\{b = 6}\\{c = 9}\end{array}} \right.\)
Vậy phương trình mặt phẳng \((\alpha )\) thỏa mãn đề bài là:
\(\dfrac{x}{3} + \dfrac{y}{6} + \dfrac{z}{9} = 1\) hay \(6x + 3y + 2z – 18 = 0\).
