Câu hỏi: Cho hình tứ diện ABCD; I và J lần lượt là trung điểm của AB và CD; M là điểm thuộc AC sao cho ; N là điểm thuộc BD sao cho . Chứng minh rằng các điểm I, J, M, N cùng thuộc một mặt phẳng khi và chỉ khi k1 = k2.
Lời giải chi tiết
Vì
nên
Tương tự, ta có:
Mặt khác:
Để các điểm I, I, M, N thuộc một mặt phẳng, điều kiện cần và đủ là ba vectơ đồng phẳng. Rõ ràng là và không cùng phương nên điều khẳng định đồng phẳng tương đương với
hay
Do không đồng phẳng nên đẳng thức trên tương đương với
hay k1 = k2
Vì
nên
Tương tự, ta có:
Mặt khác:
Để các điểm I, I, M, N thuộc một mặt phẳng, điều kiện cần và đủ là ba vectơ
hay
Do
hay k1 = k2