Để giải bài toán này, ta sẽ sử dụng định lí Menelaus.
Đầu tiên, ta có , từ đó suy ra .
Tiếp theo, ta có MP // BC và MQ // AB, từ đó suy ra và .
Áp dụng định lí Menelaus cho tam giác ABC và điểm M, ta có:
Thay vào, ta có:
Tương tự, áp dụng định lí Menelaus cho tam giác BCD và điểm M, ta có:
Thay vào, ta có:
Kết hợp hai phương trình trên, ta có:
Đặt và , ta có và .
Thay vào phương trình trên, ta có:
Ta có và .
Thay vào phương trình trên, ta có:
Mở ngoặc và đơn giản hóa, ta có:
Đặt , ta có:
Đơn giản hóa, ta có:
Đặt , ta có:
Để tìm giá trị của tổng , ta cần tìm giá trị của k.
Ta thấy rằng là một hàm bậc hai, và . Vì vậy, ta có thể suy ra rằng với mọi giá trị của x.
Từ đó, ta có , suy ra hoặc hoặc .
Nếu , ta có .
Nếu , ta có , từ đó suy ra , và . Kết hợp hai giá trị này, ta có .
Nếu , ta có , từ đó suy ra , và . Kết hợp hai giá trị này, ta có .
Vậy, giá trị của tổng có thể là 0 hoặc 1.
Vậy, đáp án là .