Cho tứ diện đều \(ABCD\) có cạnh bằng 1. Gọi \(M,N\) là hai điểm thay đổi lần lượt thuộc các cạnh \(AB;AC\) sao cho mặt phẳng \(\left( {DMN} \right)\) luôn vuông góc với mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\). Đặt \(AM = x;AN = y\). Tìm cặp số \(\left( {x;y} \right)\) để tam giác \(DMN\) có diện tích nhỏ nhất.
Quảng cáo
Trả lời:
Đáp án đúng là A
Phương pháp giải
Sử dụng bất đẳng thức
Lời giải

Gọi \(O\) là tâm đường tròn ngoại tiếp của tam giác đều \(ABC\). Do \(ABCD\) là tứ diện đều nên \(DO \bot \left( {ABC} \right)\). Theo đề bài, mặt phẳng \(\left( {DMN} \right) \bot \left( {ABC} \right)\) nên suy ra \(O \in MN\).
Tam giác \(DMN\) có \(DO \bot MN\) nên \({S_{\Delta DMN}} = \frac{1}{2}DO.MN\). Mà \(DO\) là hằng số nên \({S_{\Delta DMN}}\) lớn nhất khi \(MN\) lớn nhất, nhỏ nhất khi \(MN\) nhỏ nhất.
Áp dụng định lí cosin trong tam giác \(AMN\) ta có \(M{N^2} = {x^2} + {y^2} - xy = {(x + y)^2} - 3xy\).
Như vậy \(M,N\) thay đổi sao cho đoạn thẳng \(MN\) luôn đi qua \(O\). Ta có \(0 < x,y \le 1\).
Ta có \(\overrightarrow {MN} = \overrightarrow {AN} - \overrightarrow {AM} = y\overrightarrow {AC} - x\overrightarrow {AB} \), \(\overrightarrow {MO} = \overrightarrow {AO} - \overrightarrow {AM} = \frac{2}{3}\overrightarrow {AH} - x\overrightarrow {AB} = \left( {\frac{1}{3} - x} \right)\overrightarrow {AB} + \frac{1}{3}\overrightarrow {AC} \).
Vì \(\overrightarrow {MN} \) và \(\overrightarrow {MO} \) cùng hướng nên \(\frac{{\frac{1}{3}}}{y} = \frac{{\frac{1}{3} - x}}{{ - x}} > 0 \Leftrightarrow y\left( {\frac{1}{3} - x} \right) = - \frac{1}{3}x \Leftrightarrow 3xy = x + y\) .
Từ \(0 < x,y \le 1\), ta có \(x + y = 3xy \Leftrightarrow \frac{1}{x} + \frac{1}{y} = 3 \Leftrightarrow \frac{1}{x} = 3 - \frac{1}{y} \Rightarrow \frac{1}{x} \le 2 \Leftrightarrow x \ge \frac{1}{2}\)
Ta có \(M{N^2} = {(x + y)^2} - \left( {x + y} \right)\).
Đặt \(t = x + y\). Ta có \(t = x + \frac{x}{{3x - 1}}\) với \(x \in \left[ {\frac{1}{2};1} \right],t'\left( x \right) = \frac{{3x\left( {3x - 2} \right)}}{{{{(3x - 1)}^2}}}\).
Vẽ bảng biến thiên và từ bảng biến thiên, ta có \(\frac{4}{3} \le t \le \frac{3}{2}\).
Ta có \(M{N^2} = f\left( t \right) = {t^2} - t\). Khảo sát sự biến thiên của hàm \(f\left( t \right)\) trên đoạn \(\left[ {\frac{4}{3};\frac{3}{2}} \right]\) ta được\(MN{\rm{min}} \Leftrightarrow t = \frac{4}{3} \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = \frac{2}{3}}\\{y = \frac{2}{3}}\end{array}} \right.\)
Hot: 1000+ Đề thi cuối kì 2 file word cấu trúc mới 2026 Toán, Văn, Anh... lớp 1-12 (chỉ từ 60k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Lời giải
Đáp án đúng là "2640"
Phương pháp giải
Tính giá trị nhỏ nhất
Lời giải
Gọi \(x,y\) lần lượt là chiều rộng và chiều dài của đáy hình hộp.
Điều kiện: \(x > 0;y > 0\left( m \right)\).
Ta có thể tích của khối hộp: \(V = 1xy = 400 \Rightarrow xy = 400 \Rightarrow y = \frac{{400}}{x}\left( {{m^3}} \right)\).
Diện tích mặt đáy: \({S_d} = xy = x.\frac{{400}}{x} = 400\left( {{{\rm{m}}^2}} \right)\).
Giá tiền để làm mặt đáy là: \(400.4000000 = {16.10^8}\) (đồng).
Diện tích xung quanh của bể cá: \({S_{xq}} = 2.x.1 + 2.y.1 = 2.\left( {x + y} \right) = 2.\left( {x + \frac{{400}}{x}} \right)\).
Giá tiền để làm mặt bên là: \(2.\left( {x + \frac{{400}}{x}} \right).3000000 = {6.10^6}.\left( {x + \frac{{400}}{x}} \right)\).
Tổng chi phí để xây dựng bể cá là:
\(T\left( x \right) = {6.10^6}.\left( {x + \frac{{400}}{x}} \right) + {24.10^8} \ge {6.10^6}.2\sqrt {x.\frac{{400}}{x}} + {24.10^8} \approx 2640{\rm{\;}}\) (triệu đồng).
Câu 2
Lời giải
Đáp án đúng là B
Phương pháp giải
Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau.
Lời giải

Ta có: \(\Delta ABD\) cân tại \(A\) và \(\widehat {BAC} = {60^ \circ } \Rightarrow \Delta ABD\) đều \( \Rightarrow AO = OC = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}\).
Gọi \(G\) là trọng tâm tam giác đều \(ABD\). Do \(AA' = A'B = A'D \Rightarrow A'G \bot \left( {ABCD} \right)\).
Khi đó góc hợp bởi \(AA'\) với mặt đáy là \(\widehat {A'AG} = {60^ \circ }\).
Ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{BD \bot AC}\\{BD \bot A'G}\end{array} \Rightarrow BD \bot \left( {A'ACC'} \right) \Rightarrow BD \bot CC'} \right.\).
Gọi \(O = AC \cap BD\). Từ \(O\) kẻ \(OK \bot CC'\left( {K \in CC'} \right)\). Khi đó \(OK\) là đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng \(BD,CC' \Rightarrow OK = d\left( {BD,CC'} \right)\).
Xét hình bình hành \(AA'C'C\), ta có: \(\widehat {A'AG} = \widehat {ACK} = {60^ \circ }\).
\(\sin \widehat {ACK} = \frac{{OK}}{{OC}} \Rightarrow OK = OC.\sin {60^ \circ } = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = \frac{{3a}}{4}\).
Câu 3
C. Đường sắt có cự li vận chuyển trung bình nhỏ hơn đường bộ.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 7
C. Tuổi thọ trung bình cao.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.


