Đề bài - câu 6 trang 51 sách bài tập hình học 11 nâng cao.

Đề bài

Cho hai điểm cố định A, B nằm về hai phía của mp (P) cố định. Gọi M là một điểm chuyển động bất kì trong không gian. Chứng minh rằng nếu hai đường thẳng MA, MB lần lượt cắt mp (P) tại hai điểm A, B phân biệt thì đường thẳng AB đi qua một điểm cố định.

Lời giải chi tiết

Vì A và B nằm về hai phía đối với mp(P) nên đường thẳng AB cắt (P) tại một điểm I. Khi đó I cố định.

Nếu M nằm trên đường thẳng AB thì \(A' \equiv B' \equiv I.\)

Nếu M không nằm trên đường thẳng AB thì mp(MAB). Khi đó

\(\left. \matrix{
A' \in AM,\,AM \subset mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr
\Rightarrow A' \in mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr
B' \in BM,\,BM \subset mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr
\Rightarrow B' \in mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr
I \in AB,\,AB \subset mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr
\Rightarrow I \in mp\left( {MAB} \right) \hfill \cr} \right\}\,\,(1)\)

Mặt khác, các điểm A, B, I đều thuộc mp(P). (2)

Từ (1) và (2) suy ra ba điểm A, B, I thẳng hàng, tức là đường thẳng AB đi qua điểm cố định I.