Câu 2.
a) Vì C' có hình chiếu vuông góc trên mặt phẳng (ABC) trùng với điểm A nên tọa độ của C' là $(0;0;4)$.
b) Ta có:
- $\overrightarrow{CB} = \overrightarrow{OB} - \overrightarrow{OC} = (0, 2, 0) - (3, 0, 0) = (-3, 2, 0)$
- $\overrightarrow{AC'} = \overrightarrow{OC'} - \overrightarrow{OA} = (0, 0, 4) - (0, 0, 0) = (0, 0, 4)$
- $\overrightarrow{B'A'} = \overrightarrow{A'B'} = \overrightarrow{AB} = (0, 2, 0) - (0, 0, 0) = (0, 2, 0)$
Do đó:
\[
\overrightarrow{CB} + \overrightarrow{AC'} + \overrightarrow{B'A'} = (-3, 2, 0) + (0, 0, 4) + (0, 2, 0) = (-3, 4, 4)
\]
Độ dài của vectơ này là:
\[
|\overrightarrow{CB} + \overrightarrow{AC'} + \overrightarrow{B'A'}| = \sqrt{(-3)^2 + 4^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16 + 16} = \sqrt{41}
\]
c) Góc giữa CC' và mặt phẳng (ABC) là góc giữa CC' và hình chiếu của nó trên mặt phẳng (ABC). Vì C' có hình chiếu vuông góc trên mặt phẳng (ABC) trùng với điểm A, nên góc giữa CC' và mặt phẳng (ABC) là góc giữa CC' và CA. Ta có:
- $\overrightarrow{CC'} = \overrightarrow{OC'} - \overrightarrow{OC} = (0, 0, 4) - (3, 0, 0) = (-3, 0, 4)$
- $\overrightarrow{CA} = \overrightarrow{OA} - \overrightarrow{OC} = (0, 0, 0) - (3, 0, 0) = (-3, 0, 0)$
Ta tính cos của góc giữa hai vectơ này:
\[
\cos \theta = \frac{\overrightarrow{CC'} \cdot \overrightarrow{CA}}{|\overrightarrow{CC'}| |\overrightarrow{CA}|} = \frac{(-3, 0, 4) \cdot (-3, 0, 0)}{\sqrt{(-3)^2 + 0^2 + 4^2} \sqrt{(-3)^2 + 0^2 + 0^2}} = \frac{9}{\sqrt{9 + 16} \cdot 3} = \frac{9}{5 \cdot 3} = \frac{3}{5}
\]
Vậy góc giữa CC' và mặt phẳng (ABC) là:
\[
\theta = \cos^{-1}\left(\frac{3}{5}\right) \neq 60^\circ
\]
d) Ta có:
\[
\overrightarrow{MB} \cdot \overrightarrow{MC} = MB^2
\]
\[
(MB - MC) \cdot (MB + MC) = 0
\]
\[
\overrightarrow{CB} \cdot \overrightarrow{M(C + B)} = 0
\]
\[
(3, -2, 0) \cdot (x, y, z) = 0
\]
\[
3x - 2y = 0
\]
\[
3x - 2y + 0z + 0 = 0
\]
Tập hợp tất cả các điểm M thỏa mãn $\overrightarrow{MB} \cdot \overrightarrow{MC} = MB^2$ là mặt phẳng có phương trình:
\[
3x - 2y + 0z + 0 = 0
\]
Khi đó $a = 3$, $b = -2$, $c = 0$, nên $a + b + c = 3 - 2 + 0 = 1$.