Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho bốn điểm A(1; 1; 1), B(3; 1; 3), C(1; 3; 3) và D(1; 1; 5).
Câu hỏi trong đề: Các dạng bài tập Phương trình mặt cầu lớp 12 (có lời giải) !!
Quảng cáo
Trả lời:
Hướng dẫn giải
Đáp án: a) Đúng. b) Đúng. c) Sai . d) Sai.
a) Đúng. Mặt cầu có tâm O(0; 0; 0) và đi qua điểm A, ta có: R = OA = \(\sqrt {{1^2} + {1^2} + {1^2}} = \sqrt 3 \).
Phương trình cần tìm là: x2 + y2 + z2 = 3.
b) Đúng. Gọi tâm I(a; b; c) ngoại tiếp tứ diện ABCD.
Vì (S) là mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD thì IA = IB = IC = ID.
Ta có hệ phương trình:
\(\left\{ \begin{array}{l}I{A^2} = I{B^2}\\I{A^2} = I{C^2}\\I{A^2} = I{D^2}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2} = {\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 3} \right)^2}\\{\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2} = {\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 3} \right)^2} + {\left( {c - 3} \right)^2}\\{\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 1} \right)^2} = {\left( {a - 1} \right)^2} + {\left( {b - 1} \right)^2} + {\left( {c - 5} \right)^2}\end{array} \right.\)
\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{a^2} - 2a + 1 + {c^2} - 2c + 1 = {a^2} - 6a + 9 + {c^2} - 6c + 9\\{b^2} - 2b + 1 + {c^2} - 2c + 1 = {b^2} - 6b + 9 + {c^2} - 6c + 9\\{c^2} - 2c + 1 = {c^2} - 10c + 25\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 1\\b = 1\\c = 3\end{array} \right.\).
Do đó, I(1; 1; 3), R = IA = \(\sqrt {{{\left( {1 - 1} \right)}^2} + {{\left( {1 - 1} \right)}^2} + {{\left( {3 - 1} \right)}^2}} = 2\).
Vậy bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD bằng 2.
c) Sai. Ta có: R' = d(I, (P)) = \(\frac{{\left| {2 \cdot 1 + 2 \cdot 3 - 3 + 12} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {2^2} + {{\left( { - 1} \right)}^2}} }} = \frac{{17}}{3}\).
Do đó, phương trình mặt cầu tâm C, bán kính R' = \(\frac{{17}}{3}\) là:
(x – 1)2 + (y – 3)2 + (z – 3)2 =\(\frac{{289}}{9}\).
d) Sai. Do điểm M di động trên mặt phẳng (Oxy) nên tọa độ của M là (x; y; 0).
Ta có: \(\overrightarrow {MA} \) = (1 – x: 1 – y; 1); \(\overrightarrow {MB} \) = (3 – x; 1 – y; 3).
T = \(\overrightarrow {MA} \cdot \overrightarrow {MB} \)= (1 – x)(3 – x) + (1 – y)(1 – y) + 1×3 = x2 – 4x + 3 + y2 – 2y + 1 + 3 = x2 – 4x + y2 – 2y + 7.
Để biểu thức T đạt giá trị nhỏ nhất thì:
T = (x2 – 4x + 4) + (y2 – 2y + 1) + 2 = (x – 2)2 + (y – 1)2 + 2.
Vì (x – 2)2 0 và (y – 1)2 0,
x, y ℝ nên ta có T 0 + 0 + 2 = 2
Dấu = xảy ra khi và chỉ khi \(\left\{ \begin{array}{l}x - 2 = 0\\y - 1 = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 2\\y = 1\end{array} \right.\).
Do đó M(2; 1; 0) nên giá trị nhỏ nhất của biểu thức T bằng 2.
Hot: 1000+ Đề thi cuối kì 2 file word cấu trúc mới 2026 Toán, Văn, Anh... lớp 1-12 (chỉ từ 60k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
A. (x + 2)2 + y2 + z2 = 1;
B. (x − 2)2 + y2 + (z − 1)2 = 5;
C. (x − 2)2 + y2 + (z − 1)2 = 4;
D. (x + 2)2 + y2 + (z − 1)2 = 1.
Lời giải
Đáp án đúng là: D
Ta có R = d(A, (Oxy)) = 1.
Suy ra phương trình mặt cầu cần lập có phương trình là:
(x + 2)2 + y2 + (z − 1)2 = 1.
Câu 2
A. (x − 3)2 + (y + 3)2 + (z + 3)2 = 16;
B. (x − 3)2 + (y + 3)2 + (z − 3)2 = 9;
C. (x + 3)2 + (y − 3)2 + (z + 3)2 = 36;
D. (x + 3)2 + (y − 3)2 + (z − 3)2 = 49.
Lời giải
Đáp án đúng là: B
Gọi I(a; b; c) là tâm của mặt cầu cần tìm.
Theo đề ta có \(\left\{ \begin{array}{l}d\left( {I,\left( {Oxy} \right)} \right) = d\left( {I,\left( {Oxz} \right)} \right) = d\left( {I,\left( {Oyz} \right)} \right)\\d\left( {I,\left( {Oyz} \right)} \right) = IA\end{array} \right.\)
\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left| a \right| = \left| b \right| = \left| c \right|\\\left| a \right| = \sqrt {{{\left( {1 - a} \right)}^2} + {{\left( { - 1 - b} \right)}^2} + {{\left( {4 - c} \right)}^2}} \end{array} \right.\]
\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 3\\b = - 3\\c = 3\end{array} \right.\].
Suy ra mặt cầu cần lập có tâm I(3; −3; 3) và R = 3 có phương trình là
(x − 3)2 + (y + 3)2 + (z − 3)2 = 9.
Câu 3
A. (x − 3)2 + (y − 4)2 + (z − 2)2 = 16;
B. (x − 3)2 + (y − 4)2 + (z − 2)2 = 4;
C. (x − 3)2 + (y − 4)2 + (z − 2)2 = 5;
D. (x − 3)2 + (y − 4)2 + (z − 2)2 = 25.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
A. (x − 2)2 + (y − 1)2 + (z + 3)2 = 4;
B. (x − 2)2 + (y − 1)2 + (z + 3)2 = 13;
C. (x − 2)2 + (y − 1)2 + (z + 3)2 = 9;
D. (x − 2)2 + (y − 1)2 + (z + 3)2 = 9.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
A. x2 + y2 + z2 – 3x = 9;
B. x2 + y2 + z2 = 3;
C. x2 + y2 + z2 = 81;
D. x2 + y2 + z2 = 9.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 6
A. (x + 1)2 + (y − 2)2 + (z − 1)2 = 3;
B. (x + 1)2 + (y − 2)2 + (z − 1)2 = 9;
C. (x + 1)2 + (y − 2)2 + (z + 1)2 = 3;
D. (x + 1)2 + (y − 2)2 + (z + 1)2 = 9.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 7
A. (x + 1)2 + (y + 2)2 + (z – 1)2 = 3;
B. (x − 1)2 + (y − 2)2 + (z + 1)2 = 3;
C. (x − 1)2 + (y − 2)2 + (z + 1)2 = 9;
D. (x + 1)2 + (y + 2)2 + (z − 1)2 = 9.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.