Trong không gian với hệ tọa độ \(Oxyz,\) cho các điểm \(A\left( -\,1;1;1 \right),\,\,B\left( 1;0;1 \right).\) Mặt phẳng \(\left( P \right)\) đi qua \(A,\,\,B\) và \(\left( P \right)\) cách điểm \(O\) một khoảng lớn nhất. Phương trình của mặt phẳng \(\left( P \right)\) là
Phương pháp giải
Gọi phương trình tổng quát của mặt phẳng là \(ax+by+cz+d=0,\) biểu diễn các mối liên hệ giữa a, b, c, d theo dữ kiện điểm thuộc mặt phẳng, từ đó đưa về khảo sát hàm số tìm giá trị lớn nhất
Lời giải của Tự Học 365
Gọi phương trình mặt phẳng \(\left( P \right)\) là \(ax+by+cz+d=0\) với \({{a}^{2}}+{{b}^{2}}+{{c}^{2}} e 0.\)
Vì \(\left( P \right)\) đi qua hai điểm \(A\left( -\,1;1;1 \right),\,\,B\left( 1;0;1 \right)\) suy ra\(\left\{ \begin{array}{l}
- \,a + b + c + d = 0\\
a + c + d = 0
\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}
b = 2a\\
d = - \,a - c
\end{array} \right..\)
Khi đó, phương trình mặt phẳng \(\left( P \right)\) là \(ax+2ay+cz-a-c=0.\)
Khoảng cách từ điểm \(O\) đến mặt phẳng \(\left( P \right)\) là \(d\left( O;\left( P \right) \right)=\frac{\left| a+c \right|}{\sqrt{5{{a}^{2}}+{{c}^{2}}}}\)
Ta có \({{\left( a+c \right)}^{2}}={{\left( \frac{1}{\sqrt{5}}.a\sqrt{5}+c \right)}^{2}}\le \left( {{\left( \frac{1}{\sqrt{5}} \right)}^{2}}+{{1}^{2}} \right)\left( 5{{a}^{2}}+{{c}^{2}} \right)\)
\(\Leftrightarrow \frac{{{\left( a+c \right)}^{2}}}{5{{a}^{2}}+{{c}^{2}}}\le \frac{6}{5}\Leftrightarrow \frac{\left| a+c \right|}{\sqrt{5{{a}^{2}}+{{c}^{2}}}}\le \frac{\sqrt{30}}{5}.\)
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi \(c=5a\)\(\Rightarrow d=-\,6a.\)
Vậy \(\left( P \right):x+2y+5z-6=0.\)
Đáp án cần chọn là: c
Toán Lớp 12