Để giải bài toán này, chúng ta cần xác định khoảng cách giữa điểm \( A \) và điểm \( I \), sau đó tìm điểm \( M \) nằm trên đường thẳng từ \( A \) đến \( I \) sao cho khoảng cách từ \( M \) đến \( I \) bằng bán kính vùng phủ sóng của trạm 4G (5 km).
Bước 1: Tính khoảng cách giữa \( A \) và \( I \):
\[
d(A, I) = \sqrt{(2 - 2)^2 + (9 + 3)^2 + (-4 - 5)^2} = \sqrt{0 + 144 + 81} = \sqrt{225} = 15 \text{ km}
\]
Bước 2: Xác định tọa độ của điểm \( M \) trên đường thẳng từ \( A \) đến \( I \):
Gọi \( M \) có tọa độ \( (a, b, c) \). Điểm \( M \) nằm trên đường thẳng từ \( A \) đến \( I \), do đó tọa độ của \( M \) có thể viết dưới dạng:
\[
M = A + t(I - A)
\]
Trong đó \( t \) là tham số thực. Ta có:
\[
I - A = (2 - 2, -3 - 9, 5 + 4) = (0, -12, 9)
\]
Do đó:
\[
M = (2, 9, -4) + t(0, -12, 9) = (2, 9 - 12t, -4 + 9t)
\]
Bước 3: Xác định giá trị của \( t \) sao cho khoảng cách từ \( M \) đến \( I \) bằng 5 km:
\[
d(M, I) = 5 \text{ km}
\]
Tọa độ của \( M \) là \( (2, 9 - 12t, -4 + 9t) \). Ta có:
\[
d(M, I) = \sqrt{(2 - 2)^2 + (9 - 12t + 3)^2 + (-4 + 9t - 5)^2} = 5
\]
\[
\sqrt{0 + (12 - 12t)^2 + (-9 + 9t)^2} = 5
\]
\[
\sqrt{(12 - 12t)^2 + (-9 + 9t)^2} = 5
\]
\[
\sqrt{144(1 - t)^2 + 81(1 - t)^2} = 5
\]
\[
\sqrt{225(1 - t)^2} = 5
\]
\[
15|1 - t| = 5
\]
\[
|1 - t| = \frac{1}{3}
\]
Do đó:
\[
1 - t = \frac{1}{3} \quad \text{hoặc} \quad 1 - t = -\frac{1}{3}
\]
\[
t = \frac{2}{3} \quad \text{hoặc} \quad t = \frac{4}{3}
\]
Bước 4: Xác định tọa độ của điểm \( M \):
- Nếu \( t = \frac{2}{3} \):
\[
M = (2, 9 - 12 \cdot \frac{2}{3}, -4 + 9 \cdot \frac{2}{3}) = (2, 9 - 8, -4 + 6) = (2, 1, 2)
\]
- Nếu \( t = \frac{4}{3} \):
\[
M = (2, 9 - 12 \cdot \frac{4}{3}, -4 + 9 \cdot \frac{4}{3}) = (2, 9 - 16, -4 + 12) = (2, -7, 8)
\]
Bước 5: Kiểm tra điều kiện để chọn đúng điểm \( M \):
- Điểm \( M \) phải nằm trên đường thẳng từ \( A \) đến \( I \) và khoảng cách từ \( M \) đến \( I \) bằng 5 km. Do đó, ta chọn \( t = \frac{2}{3} \) vì nó thỏa mãn điều kiện.
Cuối cùng, tính \( a + b + c \):
\[
a + b + c = 2 + 1 + 2 = 5
\]
Đáp số: \( a + b + c = 5 \)