82 câu Chuyên đề Toán 12 Bài 3: Mặt cầu - Khối cầu có đáp án

Cho hai mặt cầu S1, S2 có cùng tâm I và bán kính lần lượt là 2 và căn bậc hai 10 Các điểm A, B thay đổi thuộc

31/82

Cho hai mặt cầu S1, S2 có cùng tâm I và bán kính lần lượt là 2 và 10. Các điểm A, B thay đổi thuộc S1 còn C, D thay đổi thuộc S2 sao cho có tứ diện ABCD. Khi thể tích khối tứ diện ABCD đạt giá trị lớn nhất thì khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CD bằng

10.

3

5.

2

Giải thích

Chọn C

Để có tứ diện ABCD thì AB và CD không đồng phẳng.

Gọi R1, R2 lần lượt là bán kính của các mặt cầu S1 và S2⇒R1=2;R2=10.

Gọi K là trung điểm của CD và h là khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và CD.

Ta CD=2CK,AB≤2R1=4,sinAB,CD≤1.

Thể tích khối tứ diện ABCD là VABCD=16AB.CD.sinAB,CD.dAB,CD≤16.4.CD.h

                                                                ≤Co−si43h2+CK2≤43IK2+CK2.

Xét △ICK vuông tại K có IK2+CK2=CI2=R22.

Khi đó VABCD≤43R2=4310.

Dấu “=” xảy ra ⇔AB⊥CDAB=4h=IK=CK=5