Câu hỏi:

Trong không gian với hệ tọa độ \(Oxyz\), cho đường thẳng \(\Delta :\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + \left( {{m^2} - 2m} \right)t\\y = 5 - \left( {m - 4} \right)t\\z = 7 - 2\sqrt 2 \end{array} \right.\) và điểm \(A\left( {1;2;3} \right)\). Gọi \(S\) là tập các giá trị thực của tham số \(m\) để khoảng cách từ \(A\) đến đường thẳng \(\Delta \) có giá tị nhỏ nhất. Tổng các phần tử của \(S\) là

  • A  \(\dfrac{5}{6}\)
  • B \(\dfrac{5}{3}\)
  • C  \(\dfrac{7}{3}\)
  • D  \(\dfrac{3}{5}\)

Phương pháp giải:

Khoảng cách từ điểm \(A\) đến đường thẳng \(\Delta \) là nhỏ nhất nếu góc tạo bởi đường thẳng \(AM\) với \(\Delta \) đạt GTNN.

Ở đó, \(M\) là điểm đi qua của \(\Delta \).

Công thức tính góc giữa hai đường thẳng: \(\cos \alpha = \dfrac{{\left| {\overrightarrow {AM} .\overrightarrow u } \right|}}{{\left| {\overrightarrow {AM} } \right|.\left| {\overrightarrow u } \right|}}\) 

Lời giải chi tiết:

Đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm \(M\left( {2;5;7 - 2\sqrt 2 } \right)\) và nhận \(\overrightarrow u = \left( {{m^2} - 2m;4 - m;0} \right)\) làm VTCP.

Có \(\overrightarrow {AM} = \left( {1;3;4 - 2\sqrt 2 } \right) \Rightarrow AM = 34 - 16\sqrt 2 \).

Để \(d\left( {A,\Delta } \right) = A{H_{\min }}\) thì \(\sin \alpha = \dfrac{{AH}}{{AM}}\) đạt GTNN hay \(\cos \alpha \) đạt GTLN.

Mà \(\cos \alpha = \cos \left( {AM,\Delta } \right) = \dfrac{{\left| {\overrightarrow {AM} .\overrightarrow u } \right|}}{{\left| {\overrightarrow {AM} } \right|.\left| {\overrightarrow u } \right|}} = \dfrac{{\left| {\left( {{m^2} - 2m} \right) + 3\left( {4 - m} \right)} \right|}}{{\left( {34 - 16\sqrt 2 } \right).\sqrt {{{\left( {{m^2} - 2m} \right)}^2} + {{\left( {4 - m} \right)}^2}} }}\) 

Mà \(\left| {\left( {{m^2} - 2m} \right) + 3\left( {4 - m} \right)} \right| \le \sqrt {{1^2} + {3^2}} .\sqrt {{{\left( {{m^2} - 2m} \right)}^2} + {{\left( {4 - m} \right)}^2}} \)

\( \Rightarrow \dfrac{{\left| {\left( {{m^2} - 2m} \right) + 3\left( {4 - m} \right)} \right|}}{{\left( {34 - 16\sqrt 2 } \right).\sqrt {{{\left( {{m^2} - 2m} \right)}^2} + {{\left( {4 - m} \right)}^2}} }} \le \dfrac{{\sqrt {10} }}{{34 - 16\sqrt 2 }}\) 

\( \Rightarrow \cos \alpha \) đạt GTLN nếu \(\dfrac{{{m^2} - 2m}}{1} = \dfrac{{4 - m}}{3} \Leftrightarrow 3{m^2} - 6m = 4 - m \Leftrightarrow 3{m^2} - 5m - 4 = 0\)

Phương trình này có hai nghiệm phân biệt do \(ac < 0\) nên tổng các giá trị của \(m\) là \(\dfrac{5}{3}\) .

Chọn B.



Làm Bài Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay