Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình x2+y2+z2=25. Từ điểm A thay đổi trên đường thẳng Δ:x=10+ty=−tz=10+t, kẻ các tiếp tuyến AB, AC, AD tới mặt cầu (S) với B, C, D là các tiếp điểm....

Gọi M(x; y; z) là một tiếp điểm bất kì của tiếp tuyến kẻ từ A đến mặt cầu (S) M∈S⇒x2+y2+z2=25. Vì A∈Δ⇒A10+t;−t;10+t. Vì AM là tiếp tuyến của (S) có tâm O(0; 0; 0), bán kính R = 5 nên AM⊥OM⇒AM→.OM→=0 Ta có: AM→=x−10−t;y+t;z−10−t,OM→=x;y;z ⇒xx−10−t+yy+t+zz−10−t=0 ⇔x2−10x−tx+y2+ty+z2−10z−tz=0 ⇔x2+y2+z2−10x−10z−tx−y+z=0 ⇔25−10x−10z−tx+y+z=0 ⇔x−y+z=010z+10z=25⇔x−y+z=02x+2z=5 ⇒P chứa đường thẳng d:x−y+z=02x+2y=5 cố định. Ta có: d:x−y+z=02x+2z=5⇔z=ty=x+t2x=−2z+5⇔2x=−2t+5y=x+tz=t⇔x=52−ty=52z=t ⇒d có 1 VTCP là u→=−1;0;1. Khi đó ta có sind;Oxy=cosu→;i→=u→.i→u→.i→=−1.1+0.0+1.02.1=12. Vậy ∠d;Oxy=450. Chọn C.

Câu hỏi:

02/07/2022 1,143

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình $x^{2} + y^{2} + z^{2} = 25.$ Từ điểm A thay đổi trên đường thẳng $(Δ) : \{\begin{cases} x = 10 + t \\ y = - t \\ z = 10 + t \end{cases},$ kẻ các tiếp tuyến AB, AC, AD tới mặt cầu (S) với B, C, D là các tiếp điểm. Biết mặt phẳng (BCD) luôn chứa một đường thẳng cố định. Góc giữa đường thẳng cố định với mặt phẳng (Oxy) bằng:

A. $60^{0}$

B. $30^{0}$

C. $45^{0}$

D. $90^{0}$

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Bộ đề thi thử môn Toán THPT Quốc gia năm 2022 có lời giải (30 đề) !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Gọi M(x; y; z) là một tiếp điểm bất kì của tiếp tuyến kẻ từ A đến mặt cầu (S)

$M \in (S) \Rightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} = 25.$

Vì $A \in Δ \Rightarrow A (10 + t; - t; 10 + t)$ .

Vì AM là tiếp tuyến của (S) có tâm O(0; 0; 0), bán kính R = 5 nên $A M ⊥ O M \Rightarrow \vec{A M} . \vec{O M} = 0$

Ta có: $\vec{A M} = (x - 10 - t; y + t; z - 10 - t), \vec{O M} = (x; y; z)$

$\Rightarrow x (x - 10 - t) + y (y + t) + z (z - 10 - t) = 0$

$\Leftrightarrow x^{2} - 10 x - t x + y^{2} + t y + z^{2} - 10 z - t z = 0$

$\Leftrightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} - 10 x - 10 z - t (x - y + z) = 0$

$\Leftrightarrow 25 - 10 x - 10 z - t (x + y + z) = 0$

$\Leftrightarrow \{\begin{cases} x - y + z = 0 \\ 10 z + 10 z = 25 \end{cases} \Leftrightarrow \{\begin{cases} x - y + z = 0 \\ 2 x + 2 z = 5 \end{cases}$

$\Rightarrow (P)$ chứa đường thẳng $d : \{\begin{cases} x - y + z = 0 \\ 2 x + 2 y = 5 \end{cases}$ cố định.

Ta có: $d : \{\begin{cases} x - y + z = 0 \\ 2 x + 2 z = 5 \end{cases} \Leftrightarrow \{\begin{cases} z = t \\ y = x + t \\ 2 x = - 2 z + 5 \end{cases} \Leftrightarrow \{\begin{cases} 2 x = - 2 t + 5 \\ y = x + t \\ z = t \end{cases} \Leftrightarrow \{\begin{cases} x = \frac{5}{2} - t \\ y = \frac{5}{2} \\ z = t \end{cases}$

$\Rightarrow d$ có 1 VTCP là $\vec{u} = (- 1; 0; 1) .$

Khi đó ta có $\sin (d; (O x y)) = \cos (\vec{u}; \vec{i}) = \frac{|\vec{u} . \vec{i}|}{|\vec{u}| . |\vec{i}|} = \frac{|- 1.1 + 0.0 + 1.0|}{\sqrt{2} .1} = \frac{1}{\sqrt{2}} .$