Cho tam giác đều \(ABC\) cạnh \(a.\) Biết rằng tập hợp các điểm \(M\) thỏa mãn đẳng thức \(\left| {2\overrightarrow {MA} + 3\overrightarrow {MB} + 4\overrightarrow {MC} } \right| = \left| {\overrightarrow {MB} - \overrightarrow {MA} } \right|\) là đường tròn cố định có bán kính \(R.\) Tính bán kính \(R\) theo \(a.\)
Trả lời bởi giáo viên
Gọi \(G\) là trọng tâm của tam giác \(ABC.\)
Ta có \(2\overrightarrow {MA} + 3\overrightarrow {MB} + 4\overrightarrow {MC} \)\( = 2\left( {\overrightarrow {MI} + \overrightarrow {IA} } \right) + 3\left( {\overrightarrow {MI} + \overrightarrow {IB} } \right) + 4\left( {\overrightarrow {MI} + \overrightarrow {IC} } \right)\)
Chọn điểm \(I\) sao cho \(2\overrightarrow {IA} + 3\overrightarrow {IB} + 4\overrightarrow {IC} = \overrightarrow 0 \)\( \Leftrightarrow 3\left( {\overrightarrow {IA} + \overrightarrow {IB} + \overrightarrow {IC} } \right) + \overrightarrow {IC} - \overrightarrow {IA} = \overrightarrow 0 .\)
Mà \(G\) là trọng tâm của tam giác \(ABC\)\( \Rightarrow \overrightarrow {IA} + \overrightarrow {IB} + \overrightarrow {IC} = 3\,\overrightarrow {IG} .\)
Khi đó \(9\,\overrightarrow {IG} + \overrightarrow {IC} - \overrightarrow {IA} = \overrightarrow 0 \) \( \Leftrightarrow 9\overrightarrow {IG} + \overrightarrow {AI} + \overrightarrow {IC} = \overrightarrow 0 \) \( \Leftrightarrow 9\overrightarrow {IG} = \overrightarrow {CA} \) \(\left( * \right)\)
Do đó \(\left| {2\overrightarrow {MA} + 3\overrightarrow {MB} + 4\overrightarrow {MC} } \right| = \left| {\overrightarrow {MB} - \overrightarrow {MA} } \right|\)\( \Leftrightarrow \left| {9\overrightarrow {MI} + 2\overrightarrow {IA} + 3\overrightarrow {IB} + 4\overrightarrow {IC} } \right| = \left| {\overrightarrow {AB} } \right|\) \( \Leftrightarrow 9MI = AB\)
Vì \(I\) là điểm cố định thỏa mãn \(\left( * \right)\) nên tập hợp các điểm \(M\) cần tìm là đường tròn tâm \(I,\) bán kính \(R = \dfrac{{AB}}{9} = \dfrac{a}{9}.\)
Hướng dẫn giải:
- Chọn điểm \(I\) sao cho \(2\overrightarrow {IA} + 3\overrightarrow {IB} + 4\overrightarrow {IC} = \overrightarrow 0 \)
- Xen điểm \(I\) và điểm \(G\) (trọng tâm tam giác \(ABC\)) vào đẳng thức bài cho và nhận xét tìm quỹ tích.