Trong hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt cầu S: (x-cosa)^2 + (y-cosB)^2 + (z-cosy)^2 = 4 với a, b và y lần lượt là ba góc tạo bởi tia Ot bất kì

25/30

Trong hệ trục tọa độ \(Oxyz\), cho mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - \cos \alpha } \right)^2} + {\left( {y - \cos \beta } \right)^2} + {\left( {z - \cos \gamma } \right)^2} = 4\) với \(\alpha ,\beta \) và \(\gamma \) lần lượt là ba góc tạo bởi tia \(Ot\) bất kì với \(3\) tia \(Ox,Oy\) và \(Oz\). Biết rằng mặt cầu \(\left( S \right)\) luôn tiếp xúc với hai mặt cầu cố định. Tổng diện tích của hai mặt cầu cố định đó bằng

\(40\pi \).

\(4\pi \).

\(20\pi \).

\(36\pi \).

Giải thích

Chọn A

Trong hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt cầu S: (x-cosa)^2 + (y-cosB)^2 + (z-cosy)^2 = 4 với a, b và y lần lượt là ba góc tạo bởi tia Ot bất kì (ảnh 1)

Ta dễ dàng chứng minh được: \({\cos ^2}\alpha + {\cos ^2}\beta + {\cos ^2}\gamma = 1\)

Mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm \(I\left( {\cos \alpha ;\cos \beta ;\cos \gamma } \right)\).

Suy ra tâm \(I\) thuộc mặt cầu \(\left( {S'} \right)\)có tâm \(O\left( {0;0;0} \right),R = \sqrt {{{\cos }^2}\alpha + {{\cos }^2}\beta + {{\cos }^2}\gamma } = 1\)

Mặt cầu \(\left( S \right)\) luôn tiếp xúc với hai mặt cầu \(\left( {{S_1}} \right),\left( {{S_2}} \right)\).

Mặt cầu \(\left( {{S_1}} \right)\) có tâm là \(O\), bán kính \({R_1} = \left| {OI - R} \right| = \left| {1 - 2} \right| = 1\).

Mặt cầu \(\left( {{S_2}} \right)\) có tâm là \(O\), bán kính \({R_2} = OI + R = 1 + 2 = 3\).

Vậy tổng diện tích hai mặt cầu bằng \(4\pi \left( {R_1^2 + R_2^2} \right) = 4\pi \left( {{1^2} + {3^2}} \right) = 40\pi \).