Trong không gian \(Oxyz\), cho hai điểm \(P\left( {3\,;\,1\,;\,0} \right),\,Q\left( {2\,;\,3\,;\,0} \right)\) và điểm \(N\) di động trên tia \(Oz\). Gọi \(E,\,F\) lần lượt là hình chiếu vuông góc của \(P\) lên \(OQ\) và \(NQ\). Đường thẳng \(EF\) cắt trục \(Oz\) tại điểm \(T\). Khi thể tích khối tứ diện \(PQNT\) nhỏ nhất thì phương trình mặt phẳng \(\left( {PEF} \right)\) có dạng \(ax + by + cz - 9 = 0\). Tính \(a + b + c\).

Đáp án: __

Đường thẳng \(OQ\) có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {OQ}  = \left( {2\,;\,3\,;\,0} \right)\) nên có phương trình \[\left\{ \begin{array}{l}x = 2t\\y = 3t\\z = 0\end{array} \right.\].

\(E \in OQ \Rightarrow E\left( {2t\,;\,3t\,;\,0} \right)\).

\(\overrightarrow {PE}  = \left( {2t - 3\,;\,3t - 1\,;\,0} \right)\); \(\overrightarrow {PE}  \cdot \overrightarrow {OQ}  = 0 \Leftrightarrow 2\left( {2t - 3} \right) + 3\left( {3t - 1} \right) = 0 \Leftrightarrow t = \frac{9}{{13}} \Rightarrow E\left( {\frac{{18}}{{13}}\,;\,\frac{{27}}{{13}}\,;\,0} \right)\).

\(N\) di động trên tia \(Oz\)\( \Rightarrow N\left( {0\,;\,0\,;\,n} \right)\).  \(\left( {n > 0} \right)\)

Đường thẳng \(NQ\)có vectơ chỉ phương \(\overrightarrow {NQ}  = \left( {2\,;\,3\,;\, - n} \right)\) nên có phương trình \[\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2{t_1}\\y = 3 + 3{t_1}\\z =  - n{t_1}\end{array} \right.\].

\(\overrightarrow {PF}  = \left( {2{t_1} - 1\,;\,3{t_1} + 2\,;\, - n{t_1}} \right)\)

\(\overrightarrow {PF}  \cdot \overrightarrow {NQ}  = 0 \Leftrightarrow 2\left( {2{t_1} - 1} \right) + 3\left( {3{t_1} + 2} \right) + {n^2}{t_1} = 0 \Leftrightarrow {t_1} = \frac{{ - 4}}{{13 + {n^2}}}\)\( \Rightarrow F\left( {\frac{{18 + 2{n^2}}}{{13 + {n^2}}}\,;\,\frac{{27 + 3{n^2}}}{{13 + {n^2}}}\,;\,\frac{{4n}}{{13 + {n^2}}}} \right)\)

\[ \Rightarrow \overrightarrow {EF}  = \left( {\frac{{8{n^2}}}{{13\left( {13 + {n^2}} \right)}}\,;\,\frac{{12{n^2}}}{{13\left( {13 + {n^2}} \right)}}\,;\,\frac{{4n}}{{13 + {n^2}}}} \right) = \frac{{4n}}{{13\left( {13 + {n^2}} \right)}}\left( {2n\,;\,3n\,;\,13} \right)\].

Đường thẳng \(EF\) có phương trình \[\left\{ \begin{array}{l}x = \frac{{18}}{{13}} + 2n{t_2}\\y = \frac{{27}}{{13}} + 3n{t_2}\\z = 13{t_2}\end{array} \right.\].

Đường thẳng \(EF\) cắt trục \(Oz\) tại điểm \(T\) \[ \Rightarrow \frac{{18}}{{13}} + 2n{t_2} = 0 \Leftrightarrow {t_2} =  - \frac{9}{{13n}}\]\( \Rightarrow T\left( {0\,;\,0\,;\, - \frac{9}{n}} \right)\).

\(\overrightarrow {PQ}  = \left( { - 1\,;\,2\,;\,0} \right)\); \(\overrightarrow {PN}  = \left( { - 3\,;\, - 1\,;\,n} \right)\); \(\overrightarrow {PT}  = \left( { - 3\,;\, - 1\,;\, - \frac{9}{n}} \right)\).

\(\left[ {\overrightarrow {PQ} ,\overrightarrow {PN} } \right] = \left( {2n\,;\,n\,;\,7} \right)\).

\({V_{PQNT}} = \frac{1}{6}\left| {\left[ {\overrightarrow {PQ} ,\overrightarrow {PN} } \right] \cdot \overrightarrow {PT} } \right| = \frac{7}{6}\left| {n + \frac{9}{n}} \right| = \frac{7}{6}\left( {n + \frac{9}{n}} \right) \ge \frac{7}{6} \cdot 2\sqrt {n \cdot \frac{9}{n}}  = 7\)   (Vì \(n > 0\))

Dấu \( = \) xảy ra \( \Leftrightarrow n = \frac{9}{n} \Leftrightarrow {n^2} = 9 \Leftrightarrow n =  \pm 3 \Leftrightarrow n = 3\).   (Vì \(n > 0\))

Khi đó \(P\left( {3\,;\,1\,;\,0} \right)\); \(E\left( {\frac{{18}}{{13}}\,;\,\frac{{27}}{{13}}\,;\,0} \right)\); \(F\left( {\frac{{18}}{{11}}\,;\,\frac{{27}}{{11}}\,;\frac{6}{{11}}} \right)\)

\(\overrightarrow {PE}  = \left( { - \frac{{21}}{{13}}\,;\,\frac{{14}}{{13}}\,;\,0} \right)\); \(\overrightarrow {PF}  = \left( { - \frac{{15}}{{11}}\,;\,\frac{{16}}{{11}}\,;\,\frac{6}{{11}}} \right)\)

Hai vectơ chỉ phương của mặt phẳng \(\left( {PEF} \right)\)là: \(\overrightarrow {{u_1}}  = \left( { - 3;2;0} \right),\overrightarrow {{u_2}}  = \left( { - 15;16;6} \right)\)

Vectơ pháp tuyến của mặt phẳng \(\left( {PEF} \right)\)là \(\overrightarrow n  = \left[ {\overrightarrow {{u_1}} ,\overrightarrow {{u_2}} } \right] = \left( {12\,;\,18\,;\, - 18} \right) = 6\left( {2;3; - 3} \right)\)

Phương trình mặt phẳng \(\left( {PEF} \right)\): \(2\left( {x - 3} \right) + 3\left( {y - 1} \right) - 3\left( {z - 0} \right) = 0 \Leftrightarrow 2x + 3y - 3z - 9 = 0\)

\( \Rightarrow a = 2,b = 3,c =  - 3 \Rightarrow a + b + c = 2\).

Đáp án cần nhập là: 2.