87 câu Chuyên đề Toán 12 Bài 3 Dạng 5: Một số bài toán cực trị có đáp án

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình x^2+y^2+z^2-4x+2y-2z-3=0

2/7

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình x2+y2+z2−4x+2y−2z−3=0 và điểm A5;3;−2. Một đường thẳng d thay đổi luôn đi qua A và luôn cắt mặt cầu tại hai điểm phân biệt M,N.

Tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức S=AM+4AN.

Smin=30.

Smin=20.

Smin=534−9.

Smin=34−3.

Giải thích

Media VietJack

Mặt cầu S có tâm I2;−1;1, bán kính R=22+−12+12−−3=3.

Ta có: AI=2−52+−1−32+1+22=34>R nên A nằm ngoài mặt cầu S.

Ta lại có: S=AM+4AN.

Đặt AM=x, x∈34−3;34+3.

Mà AM.AN=AI2−R2=34−9=25⇒AN=25AM.

Do đó: S=fx=x+100x với x∈34−3;34+3.

Ta có: f'x=1−100x2=x2−100x<0 với x∈34−3;34+3.

Do đó: min34−3;34+3fx=f34+3=534−9.

Dấu “=” xảy ra ⇔A,M,N,I thẳng hàng và AM=34+3; AN=34−3.

Chọn C.