Câu hỏi:

05/02/2026 11 Lưu

Trong không gian \[{\rm{Ox}}yz\], mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm là \[I\left( {1;1; - 2} \right)\] và tiếp xúc với đường thẳng \[\left( d \right):\,\,\frac{x}{2} = \frac{{y + 1}}{3} = \frac{{z - 4}}{{ - 1}}\] . Tính bán kính của mặt cầu \(\left( S \right)\). ( Kết quả làm tròn đến hàng phần trăm )

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Đáp án:

5,2

Gọi \[H\left( {2t;3t - 1; - t + 4} \right) \in \left( d \right)\] là điểm tiếp xúc của mặt cầu và đường thẳng \[\left( d \right)\]

Khi đó \[\overrightarrow {IH}  = \,\left( {2t - 1;\,3t - 2;\, - t + 6} \right)\]

Do mặt cầu tiếp xúc với đường thẳng \[\left( d \right):\,\,\frac{x}{2} = \frac{{y + 1}}{3} = \frac{{z - 4}}{{ - 1}}\] có VTCP \[\overrightarrow u \,\left( {2;3; - 1} \right)\]

Nên \[\overrightarrow {IH} .\overrightarrow u  = 0 \Leftrightarrow 2\left( {2t - 1} \right) + 3\left( {3t - 2} \right) - ( - t + 6) = 0 \Leftrightarrow t = 1\]

Hay \[\overrightarrow {IH}  = \left( {1;1;5} \right) \Rightarrow IH = \sqrt {27} \]

Vậy phương trình mặt cầu là \[{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {z + 2} \right)^2} = 27\].

Suy ra bán kính mặt cầu là \[R = \sqrt {27}  = 3\sqrt 3  \approx 5,2\].

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Giả sử mặt cầu \(\left( S \right)\) có phương trình \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} + 4x - 6y + 2m = 0\).

Mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm \(I\left( { - 2;3;0} \right)\) và bán kính \(R = \sqrt {13 - 2m} \) với \(m < \frac{{13}}{2}\).

Đường thẳng \(\Delta \) đi qua điểm \(M\left( {4;3;3} \right)\) và có một vtcp là \(\overrightarrow u  = \left( {2;1;2} \right)\).

Khoảng cách từ tâm \(I\) đến đường thẳng \(\Delta \) bằng

\(d = d\left( {I;\Delta } \right) = \frac{{\left| {\left[ {\overrightarrow {IM} ,\overrightarrow u } \right]} \right|}}{{\left| {\overrightarrow u } \right|}} = 3\).

Vì đường thẳng \({\rm{\Delta }}\) cắt mặt cầu \(\left( S \right)\) tại hai điểm phân biệt \(A,B\) sao cho \(AB = 8\) nên ta có \({d^2} + \frac{{A{B^2}}}{4} = {R^2} \Leftrightarrow {3^2} + 16 = 13 - 2m \Leftrightarrow m =  - 6\). ( thỏa điều kiện).

Suy ra bán kính mặt cầu là  \(R = \sqrt {13 - 2.\left( { - 6} \right)}  = 5\).

Lời giải

Gọi \[D\left( {x;y;z} \right) \Rightarrow \overrightarrow {AD}  = \left( {x + 2;y;z} \right);\,\,\overrightarrow {BD}  = \left( {x;y + 2;z} \right);\,\,\overrightarrow {CD}  = \left( {x;y;z + 2} \right)\].

Vì \(DA,DB,DC\) đôi một vuông góc nên:

\(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {AD} .\overrightarrow {BD}  = 0\\\overrightarrow {AD} .\overrightarrow {CD}  = 0\\\overrightarrow {BD} .\overrightarrow {CD}  = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x\left( {x + 2} \right) + y\left( {y + 2} \right) + {z^2} = 0\\x\left( {x + 2} \right) + {y^2} + z\left( {z + 2} \right) = 0\\{x^2} + y\left( {y + 2} \right) + z\left( {z + 2} \right) = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow x = y = z =  - \frac{4}{3}\).

\(I\left( {a;b;c} \right)\) là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện \(ABCD\) nên:

\[\left\{ \begin{array}{l}IA = IB\\IA = IC\\IA = ID\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\left( {a + 2} \right)^2} + {b^2} + {c^2} = {a^2} + {\left( {b + 2} \right)^2} + {c^2}\\{\left( {a + 2} \right)^2} + {b^2} + {c^2} = {a^2} + {b^2} + {\left( {c + 2} \right)^2}\\{\left( {a + 2} \right)^2} + {b^2} + {c^2} = {\left( {a + \frac{4}{3}} \right)^2} + {\left( {b + \frac{4}{3}} \right)^2} + {\left( {c + \frac{4}{3}} \right)^2}\end{array} \right.\].

\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = b\\a = c\\4a + 4 = 8a + \frac{{16}}{3}\end{array} \right. \Leftrightarrow a = b = c = \frac{{ - 1}}{3}\]. Vậy \(a + b + c =  - 1\).

Câu 5

A. \[{x^2} + {y^2} + {z^2} - 8x + 4y - 2z - 21 = 0\].                              

B. \[{x^2} + {y^2} + {z^2} + 8x - 4y + 2z + 12 = 0\].                                 

C.  \[{x^2} + {y^2} + {z^2} - 4x + 2y - z + 21 = 0\].           
D. \[{x^2} + {y^2} + {z^2} - 8x + 4y - 2z + 12 = 0\].

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP