Trong không gian Oxyz thuộc hệ thống định vị GPS, bề mặt Trái Đất được mô hình hóa bởi mặt cầu ( x − 1 )^2 + ( y − 2 )^2 + ( z − 2 )^2 = 9 .
16/22
Trong không gian \[Oxyz\]thuộc hệ thống định vị GPS, bề mặt Trái Đất được mô hình hóa bởi mặt cầu \[{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 2} \right)^2} = 9\]. Hai vệ tinh truyền tín hiệu có vị trí \[M\left( {4; - 4;2} \right),N\left( {6;0;6} \right)\]. Xét tính đúng sai các mệnh đề sau:
[NB] Vệ tinh ở vị trí \[M\] gần tâm mặt cầu hơn so với vệ tinh ở vị trí \[N\].
[NB] Một tín hiệu được truyền đi từ vệ tinh ở \[M\] đến vệ tinh ở \[N\] là đường thẳng có phương trình chính tắc \[\frac{{x - 4}}{1} = \frac{{y + 4}}{2} = \frac{{z - 2}}{2}.\]
[TH] Mặt phẳng đi qua tâm Trái Đất và hai điểm \[M,N\]có phương trình \[2x + y - 2z = 0\].
[VD] Giả sử đơn vị trên mỗi trục là 2100 km, một tín hiệu có tốc độ \[{3.10^5}\] km/s được truyền từ vệ tinh \[M\] đến điểm gần nhất thuộc bề mặt Trái Đất mất khoảng \[0,026\] giây (làm tròn đến hàng phần nghìn của giây).
a) Chọn sai.
Phương trình mặt cầu \[{\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 2} \right)^2} = 9\] có tâm \[I\left( {1;2;2} \right)\]và bán kính \[R = 3\].
Ta có: \[\overrightarrow {IM} = \left( {3; - 6;0} \right) \Rightarrow IM = \left| {\overrightarrow {IM} } \right| = \sqrt {{3^2} + {{\left( { - 6} \right)}^2} + {0^2}} = 3\sqrt 5 \].
\[\overrightarrow {IN} = \left( {5; - 2;4} \right) \Rightarrow IN = \left| {\overrightarrow {IN} } \right| = \sqrt {{5^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2} + {4^2}} = 3\sqrt 5 \].
Khi đó, khoảng cách từ tâm mặt cầu tới các vệ tinh ở vị trí \[M\] và\[N\]là bằng nhau.
b) Chọn đúng.
Ta có: \[\overrightarrow {MN} = \left( {2;4;4} \right)\]cùng phương với vectơ \[\overrightarrow u = \left( {1;2;2} \right)\].
Phương trình chính tắc đường thẳng\[MN\]đi qua \[M\] và nhận vectơ chỉ phương \[\overrightarrow u = \left( {1;2;2} \right)\] là:
\[\frac{{x - 4}}{1} = \frac{{y + 4}}{2} = \frac{{z - 2}}{2}.\]
c) Chọn đúng.
Ta có: \[\overrightarrow {IM} = \left( {3; - 6;0} \right);\overrightarrow {IN} = \left( {5; - 2;4} \right)\]
Gọi \[\overrightarrow n \] là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng đi qua tâm \[I\] và hai điểm \[M,N\].
Khi đó: \[\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow n \bot \overrightarrow {IM} \\\overrightarrow n \bot \overrightarrow {IN} \end{array} \right.\] nên \[\overrightarrow n \] cùng phương với \[\left[ {\overrightarrow {IM} ;\overrightarrow {IN} } \right] = \left( { - 24; - 12;24} \right)\].
Chọn \[\overrightarrow n = \left( {2;1; - 2} \right)\]ta được phương trình mặt phẳng đi qua 3 điểm \[I,M,N\] là
\[2\left( {x - 1} \right) + 1\left( {y - 2} \right) - 2\left( {z - 2} \right) = 0\]\[ \Leftrightarrow 2x + y - 2z = 0\].
d) Chọn đúng.
Gọi \[K\]là một điểm bất kì trên bề mặt Trái Đất.
Tín hiệu được truyền từ vệ tinh ở \[M\]đến điểm \[K\] ngắn nhất \[ \Leftrightarrow \]\[M,K,I\] thẳng hàng với \[K\]nằm giữa \[M\]và \[I\].
Khi đó: \[MK = MI - IK = MI - R = 3\sqrt 5 - 3\].
Vậy thời gian để tín hiệu được truyền từ vệ tinh \[M\]đến điểm gần nhất thuộc bề mặt Trái Đất là\[\frac{{\left( {3\sqrt 5 - 3} \right).2100}}{{{{3.10}^5}}} \approx 0,026\] giây.