87 câu Chuyên đề Toán 12 Bài 3 Dạng 4: Vị trí tương đối có đáp án

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba điểm P,Q,R lần lượt di động

13/22

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba điểm P,Q,R lần lượt di động trên ba trục tọa độ Ox,Oy,Oz (không trùng với gốc tọa độ O) sao cho 1OP2+1OQ2+1OR2=18. Biết mặt phẳng PQR luôn tiếp xúc với mặt cầu S cố định. Đường thẳng d thay đổi nhưng luôn đi qua M12;32;0 và cắt S tại hai điểm A,B phân biệt. Diện tích lớn nhất của ΔAOB 

15.

5.

17.

7.

Giải thích

Media VietJack

Gọi H là hình chiếu vuông góc của điểm O trên mặt phẳng PQR.

Dễ thấy 1OH2=1OP2+1OQ2+1OR2⇒1OH2=18⇒OH=22.

Khi đó PQR luôn tiếp xúc với mặt cầu (S) tâm O, bán kính R=22.

Ta có OM=14+34+0=1<R nên điểm M nằm trong mặt cầu S.

Gọi I là trung điểm của AB, do ΔOAB cân tại O nên SΔOAB=12OI.AB.

Đặt OI=x. Vì OI≤OM nên 0<x≤1 và AB=28−x2.

Ta có SΔOAB=12x.28−x2=x8−x2=8x2−x4.

Xét hàm số fx=8x2−x4, 0<x≤1.

Vì f'x=4x4−x2>0 với mọi x∈0;1 nên fx≤f1=7.

Suy ra diện tích của ΔOAB lớn nhất bằng 7 đạt được khi M là trung điểm của AB.

Chọn D.