Trong không gian \(Oxyz\), gọi \(\left( S \right)\) là mặt cầu đi qua điểm \(D\left( {0\,;\,1\,;\,2} \right)\) và tiếp xúc với các trục \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) tại các điểm \[A\left( {a\,;\,0\,;\,0} \right)\], \[B\left( {0\,;\,b\,;\,0} \right)\], \(C\left( {0\,;\,0\,;\,c} \right)\) trong đó \[a,{\rm{ }}b,{\rm{ }}c \in \mathbb{R}\backslash \left\{ {0\,;\,1} \right\}\]. Tính bán kính của \(\left( S \right)\).

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: (Trả lời ngắn) 17 bài tập Phương trình mặt cầu (có lời giải) !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Đáp án: \(5\sqrt 2 \)

Gọi \(I\) là tâm của mặt cầu \(\left( S \right)\). Vì \(\left( S \right)\) tiếp xúc với các trục \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) tại các điểm \[A\left( {a\,;\,0\,;\,0} \right)\], \[B\left( {0\,;\,b\,;\,0} \right)\], \(C\left( {0\,;\,0\,;\,c} \right)\) nên ta có \(IA \bot Ox\), \(IB \bot Oy\), \(IC \bot Oz\) hay \(A\), \(B\), \(C\) tương ứng là hình chiếu của \(I\) trên \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\)\[ \Rightarrow I\left( {a\,;\,b\,;\,c} \right)\].

\( \Rightarrow \) Mặt cầu \(\left( S \right)\) có phương trình: \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) với \[{a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0\].

Vì \(\left( S \right)\) đi qua \(A\), \(B\), \(C\), \(D\) nên ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{a^2} = {b^2} = {c^2} = d{\rm{ }}\left( 1 \right)\\5 - 2b - 4c + d = 0{\rm{ }}\left( 2 \right)\end{array} \right.\).

Vì \[a,{\rm{ }}b,{\rm{ }}c \in \mathbb{R}\backslash \left\{ {0\,;\,1} \right\}\] nên \(0 < d \ne 1\). Mặt khác, từ \(\left( 1 \right) \Rightarrow R = \sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2} - d} = \sqrt {2d} \).

· TH1: Từ \(\left( 1 \right) \Rightarrow b = c = \sqrt d \). Thay vào \(\left( * \right)\): \(5 - 6\sqrt d + d = 0 \Leftrightarrow d = 25\) (nhận).

\( \Rightarrow R = \sqrt {2.25} = 5\sqrt 2 \).

· TH2: Từ \(\left( 1 \right) \Rightarrow b = c = - \sqrt d \). Thay vào \(\left( * \right)\): \(5 + 6\sqrt d + d = 0\) (vô nghiệm).

· TH3: Từ \(\left( 1 \right) \Rightarrow b = \sqrt d \), \(c = - \sqrt d \). Thay vào \(\left( * \right)\): \(5 + 2\sqrt d + d = 0\) (vô nghiệm).

· TH4: Từ \(\left( 1 \right) \Rightarrow b = - \sqrt d \), \(c = \sqrt d \). Thay vào \(\left( * \right)\): \(5 - 2\sqrt d + d = 0\) (vô nghiệm).

Vậy mặt cầu \(\left( S \right)\) có bán kính \(R = 5\sqrt 2 \).

Hot: 1000+ Đề thi cuối kì 1 file word cấu trúc mới 2025 Toán, Văn, Anh... lớp 1-12 (chỉ từ 60k). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Trong không gian hệ trục tọa độ \(Oxyz\) (đơn vị trên mỗi trục là kilômét) một trạm phát sóng điện thoại của nhà mạng Vinaphone được đặt ở vị trí \(I\left( {1; - 2; - 3} \right)\) và được thiết kế bán kính phủ sóng là \(5000m\).

a) Sử dụng phương trình mặt cầu để mô tả ranh giới bên ngoài vùng phủ sóng trong không gian.

b) Nhà bạn Minh Hiền và bạn Trúc Linh có vị trí tọa độ lần lượt là \(M\left( {1;2;0} \right)\) và \(N\left( { - 3;1;0} \right)\). Hỏi Minh Hiền và Trúc Linh dùng điện thoại tại nhà thì có thể sử dụng dịch vụ của trạm này không?

Xem đáp án

Lời giải

a) Phương trình mặt cầu để mô tả ranh giới bên ngoài vùng phủ sóng trong không gian là:

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} + {\left( {z + 3} \right)^2} = 25\)

· Ta có: \(IM = \sqrt {{{\left( {1 - 1} \right)}^2} + {{\left( {2 + 2} \right)}^2} + {{\left( {0 + 3} \right)}^2}} = 5\)

Vì \(IM = R = 5\) nên điểm \(M\left( {1;2;0} \right)\) nằm trên mặt cầu . Vậy bạn Minh Hiền có thể sử dụng dịch vụ của trạm này.

· Ta có: \(IN = \sqrt {{{\left( { - 3 - 1} \right)}^2} + {{\left( {1 + 2} \right)}^2} + {{\left( {0 - 3} \right)}^2}} = \sqrt {34} > 5\)

Vì \(IN > R\) nên điểm \(N\left( { - 3;1;0} \right)\) nằm ngoài mặt cầu . Vậy bạn Trúc Linh không thể sử dụng dịch vụ của trạm này.

Câu 2

Trong không gian hệ trục tọa độ \(Oxyz\) (đơn vị trên mỗi trục là kilômét) một trạm phát sóng rađa của Nga được đặt trên bán đảo Crimea ở vị trí \(I\left( { - 2;1; - 1} \right)\) và được thiết kế phát hiện máy bay của địch ở khoảng cách tối đa \(500km\).

a) Sử dụng phương trình mặt cầu để mô tả ranh giới bên ngoài vùng phát sóng của rađa trong không gian.

b) Hai chiếc máy bay do thám của Mỹ và Anh đang bay ở vị trí có tọa độ lần lượt là \(M\left( { - 200;100; - 250} \right)\) và \(N\left( {350; - 100;300} \right)\). Hỏi rađa của Nga có thể phát hiện ra hai chiếc máy bay do thám của Mỹ và Anh không?

Xem đáp án

Lời giải

a) Phương trình mặt cầu để mô tả ranh giới bên ngoài vùng phát sóng của rađa trong không gian là:

\({\left( {x + 2} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {z + 1} \right)^2} = 250000\)

· Ta có: \(IM = \sqrt {{{\left( { - 200 + 2} \right)}^2} + {{\left( {100 - 1} \right)}^2} + {{\left( { - 250 + 1} \right)}^2}} \approx 335,6 < 500\)

Vì \(IM < R\) nên điểm \(M\) nằm trong mặt cầu . Vậy chiếc máy bay do thám của Mỹ có thể bị phát hiện bởi trạm rađa này.

· Ta có: \(IN = \sqrt {{{\left( {350 + 2} \right)}^2} + {{\left( { - 100 - 1} \right)}^2} + {{\left( {300 + 1} \right)}^2}} \approx 474 < 500\)

Vì \(IN < R\) nên điểm \(N\) nằm trong mặt cầu . Vậy chiếc máy bay do thám của Anh có thể bị phát hiện bởi trạm rađa này.

Câu 3