20 câu trắc nghiệm Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 3. Phương trình mặt cầu (Đúng sai - Trả lời ngắn) có đáp án
Đề thi

20 câu trắc nghiệm Toán 12 Chân trời sáng tạo Bài 3. Phương trình mặt cầu (Đúng sai - Trả lời ngắn) có đáp án

A
Admin
ToánLớp 1282 lượt thi
20 câu hỏi
1. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, phương trình nào sau đây là phương trình mặt cầu.

\({\left( {{x^2} - 8} \right)^2} + {\left( {y - 12} \right)^2} + {\left( {z - 24} \right)^2} = {9^2}\).

\({\left( {x - 9} \right)^2} + {\left( {{y^2} - 10} \right)^2} + {\left( {z - 11} \right)^2} = {12^2}\).

\({\left( {x - 13} \right)^2} + {\left( {y - 24} \right)^2} - {\left( {z - 36} \right)^2} = {7^2}\).

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 3} \right)^2} = {5^2}\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: D

Phương trình \({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 3} \right)^2} = {5^2}\) là phương trình mặt cầu.

2. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S): \({x^2} + {\left( {y - 4} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 25\). Tọa độ tâm I và bán kính R của mặt cầu (S) là

\(I\left( {0; - 4; - 1} \right),R = 25\).

\(I\left( {0; - 4; - 1} \right),R = 5\).

\(I\left( {0;4;1} \right),R = 25\).

\(I\left( {0;4;1} \right),R = 5\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: D

Tọa độ tâm I và bán kính R của mặt cầu (S) là \(I\left( {0;4;1} \right),R = 5\).

3. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} - 6x + 4y - 8z + 4 = 0\). Tọa độ tâm I và bán kính R của mặt cầu (S) là

\(I\left( { - 3;2; - 4} \right),R = 25\).

\(I\left( {3; - 2;4} \right),R = 5\).

\(I\left( {3; - 2;4} \right),R = 25\).

\(I\left( { - 3;2; - 4} \right),R = 5\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: B

\({x^2} + {y^2} + {z^2} - 6x + 4y - 8z + 4 = 0\)\( \Leftrightarrow {\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} + {\left( {z - 4} \right)^2} = 25\).

Tọa độ tâm I và bán kính R của mặt cầu (S) là \(I\left( {3; - 2;4} \right),R = 5\).

4. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S): \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 4x - 2y + 2z - 3 = 0\) và một điểm M(4; 2; −2). Mệnh đề nào sau đây đúng?

Điểm M là tâm của mặt cầu (S).

Điểm M nằm trên mặt cầu (S).

Điểm M nằm trong mặt cầu (S).

Điểm M nằm ngoài mặt cầu (S).

Xem đáp án

Đáp án đúng: C

\({x^2} + {y^2} + {z^2} - 4x - 2y + 2z - 3 = 0\)\( \Leftrightarrow {\left( {x - 2} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {z + 1} \right)^2} = 9\).

Mặt cầu (S) có tâm \(I\left( {2;1; - 1} \right),R = 3\).

Có \(IM = \sqrt {{{\left( {4 - 2} \right)}^2} + {{\left( {2 - 1} \right)}^2} + {{\left( { - 2 + 1} \right)}^2}} = \sqrt 6 < 3\).

Suy ra điểm M nằm trong mặt cầu (S).

5. Trắc nghiệm
1 điểm

Điều kiện để phương trình \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) là phương trình mặt cầu?

\(a + b + c - d > 0\).

\({a^2} + {b^2} + {c^2} + d > 0\).

\({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0\).

\({a^2} + {b^2} + {c^2} - d \ge 0\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: C

Điều kiện để phương trình \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) là phương trình mặt cầu là \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0\).

6. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, mặt cầu có tâm I(−3; 0; 4) và bán kính R = 4 có phương trình là

\({\left( {x - 3} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z + 4} \right)^2} = 4\).

\({\left( {x - 3} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z + 4} \right)^2} = 16\).

\({\left( {x + 3} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z - 4} \right)^2} = 16\).

\({\left( {x + 3} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z - 4} \right)^2} = 4\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: C

Mặt cầu có tâm I(−3; 0; 4) và bán kính R = 4 có phương trình là \({\left( {x + 3} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z - 4} \right)^2} = 16\).

7. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong các phương trình sau, phương trình nào là phương trình của mặt cầu tâm I(−1; 2; −3) và đi qua điểm M(0; 3; 2).

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} + {\left( {z - 3} \right)^2} = 13\).

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} + {\left( {z - 3} \right)^2} = \sqrt {13} \).

\({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z + 3} \right)^2} = 27\).

\({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z + 3} \right)^2} = \sqrt {27} \).

Xem đáp án

Đáp án đúng: C

\(R = IM = \sqrt {{{\left( {0 + 1} \right)}^2} + {{\left( {3 - 2} \right)}^2} + {{\left( {2 + 3} \right)}^2}} = \sqrt {27} \).

Phương trình mặt cầu cần lập là \({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z + 3} \right)^2} = 27\).

8. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, phương trình mặt cầu có tâm I(1; 3; 5) và tiếp xúc với mặt phẳng (Oxz) là

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 5} \right)^2} = 9\).

\({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 5} \right)^2} = 26\).

\({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} + {\left( {z + 5} \right)^2} = 26\).

\({\left( {x + 1} \right)^2} + {\left( {y + 3} \right)^2} + {\left( {z + 5} \right)^2} = 9\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: A

\(R = d\left( {I,\left( {Oxz} \right)} \right) = 3\).

Phương trình mặt cầu cần tìm là \({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 5} \right)^2} = 9\).

9. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho hai điểm M(1; 2; 3) và N(−1; 2; −1). Mặt cầu đường kính MN có phương trình là

\({x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 20\).

\({x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 5\).

\({x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = \sqrt {20} \)

\({x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = \sqrt 5 \).

Xem đáp án

Đáp án đúng: B

Gọi I là trung điểm của MN. Suy ra I(0; 2; 1), \(MN = \sqrt {{{\left( { - 1 - 1} \right)}^2} + {{\left( {2 - 2} \right)}^2} + {{\left( { - 1 - 3} \right)}^2}} = \sqrt {20} \).

Mặt cầu đường kính MN nhận I làm tâm và \(R = \frac{{MN}}{2} = \frac{{\sqrt {20} }}{2}\).

Phương trình mặt cầu cần lập là \({x^2} + {\left( {y - 2} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 5\).

10. Trắc nghiệm
1 điểm

Trong không gian Oxyz, một thiết bị phát sóng đặt tại vị trí A(3; 0; 0). Vùng phủ sóng của thiết bị có bán kính bằng 5. Hỏi vị trí của điểm nào sau đây không thuộc vùng phủ sóng của thiết bị nói trên?

\(M\left( {5;0;0} \right)\).

\(N\left( {3;2; - 1} \right)\).

\(P\left( { - 1;3;1} \right)\).

\(Q\left( {0; - 2;0} \right)\).

Xem đáp án

Đáp án đúng: C

Ta có \(AP = \sqrt {{{\left( { - 1 - 3} \right)}^2} + {3^2} + {1^2}} = \sqrt {26} > 5\).

Suy ra P không thuộc vùng phủ sóng của thiết bị nói trên.

11. Tự luận
1 điểm

Trong không gian tọa độ Oxyz, cho mặt cầu \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} - 6x + 4y - 12 = 0\).

(a) Mặt cầu (S) có tâm I(3; −2; 0) và bán kính R = 8.

(b) Điểm K(1; −2; 0) thuộc mặt cầu (S).

(c) Đường kính của mặt cầu bằng 10.

(d) Mặt phẳng (P): \(3x - 4y + 5z - 17 + 20\sqrt 2 = 0\) cắt (S) theo một đường tròn có bán kính \(r = 3\).

Xem đáp án

a) \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} - 6x + 4y - 12 = 0\)\( \Leftrightarrow {\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y + 2} \right)^2} + {z^2} = 25\).

Suy ra mặt cầu (S) có tâm I(3; −2; 0) và bán kính R = 5.

b) Thay tọa độ điểm K vào phương trình mặt cầu ta được \({1^2} + {\left( { - 2} \right)^2} + {0^2} - 6.1 + 4.\left( { - 2} \right) - 12 = - 21 \ne 0\).

Do đó điểm K không thuộc mặt cầu (S).

c) Đường kính của mặt cầu là 2R = 2.5 = 10.

d) Ta có \(d\left( {I,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {3.3 - 4.\left( { - 2} \right) + 5.0 - 17 + 20\sqrt 2 } \right|}}{{\sqrt {{3^2} + {{\left( { - 4} \right)}^2} + {5^2}} }} = \frac{{20\sqrt 2 }}{{5\sqrt 2 }} = 4\).

Bán kính của đường tròn \(r = \sqrt {{R^2} - {d^2}\left( {I,\left( P \right)} \right)} = \sqrt {{5^2} - {4^2}} = 3\).

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

12. Tự luận
1 điểm

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho mặt cầu (S) có phương trình \({\left( {x + 2} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {z^2} = 4\).

(a) Đường kính mặt cầu bằng 8.

(b) Mặt cầu (S) đi qua điểm A(−1; 3; 0).

(c) Khoảng cách từ tâm mặt cầu đến mặt phẳng (Oyz) bằng 2.

(d) Mặtphẳng (P) có phương trình \(x + 2y - 2z - 2 = 0\) tiếp xúc với mặt cầu (S).

Xem đáp án

a) Mặt cầu (S) có tâm \(I\left( { - 2;1;0} \right),R = 2\).

Suy ra đường kính của mặt cầu là 4.

b) Thay tọa độ điểm A vào phương trình mặt cầu (S) ta được \({\left( { - 1 + 2} \right)^2} + {\left( {3 - 1} \right)^2} + {0^2} = 5 \ne 4\).

Suy ra mặt cầu (S) không đi qua điểm A.

c) \(d\left( {I,\left( {Oyz} \right)} \right) = 2\).

d) Có \(d\left( {I,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| { - 2 + 2.1 - 2.0 - 2} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }} = \frac{2}{3} < R\).

Suy ra mặt phẳng (P) cắt mặt cầu (S).

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

13. Tự luận
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho các điểm A(−3; 0; 1), B(0; −2; −3), C(0; 0; 3), D(−3; 1; 1). Gọi (S) là mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD.

( a) Hình chiếu vuông góc của tâm mặt cầu (S) lên trục Oy là điểm \(H\left( {0;\frac{1}{2};0} \right)\).

( b) Khoảng cách từ gốc tọa độ đến tâm của mặt cầu (S) bằng \(\frac{1}{2}\).

( c) Mặt cầu (S) có bán kính bằng \(\frac{{\sqrt {451} }}{6}\).

( d) Đường thẳng \(d:\frac{{x - 1}}{2} = \frac{y}{1} = \frac{{z - 2}}{3}\) đi qua tâm của mặt cầu (S).

Xem đáp án

Gọi (S): \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\).

Vì (S) đi qua A(−3; 0; 1), B(0; −2; −3), C(0; 0; 3), D(−3; 1; 1) nên ta có hệ phương trình

\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}6a - 2c + d = - 10\\4b + 6c + d = - 13\\ - 6c + d = - 9\\6a - 2b - 2c + d = - 11\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = \frac{1}{6}\\b = \frac{1}{2}\\c = - \frac{1}{2}\\d = - 12\end{array} \right.\).

Suy ra tâm mặt cầu (S) là \(I\left( {\frac{1}{6};\frac{1}{2}; - \frac{1}{2}} \right)\).

a) Hình chiếu vuông góc của I lên trục Oy là điểm \(H\left( {0;\frac{1}{2};0} \right)\).

b) Ta có \(OI = \sqrt {{{\left( {\frac{1}{6}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^2} + {{\left( { - \frac{1}{2}} \right)}^2}} = \frac{{\sqrt {19} }}{6}\).

c) Bán kính \(R = OI = \sqrt {{{\left( {\frac{1}{6}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^2} + {{\left( { - \frac{1}{2}} \right)}^2} - \left( { - 12} \right)} = \frac{{\sqrt {451} }}{6}\).

d) Thay tọa độ điểm I vào đường thẳng d ta được \(\frac{{\frac{1}{6} - 1}}{2} = \frac{{\frac{1}{2}}}{1} = \frac{{ - \frac{1}{2} - 2}}{3}\) (vô lí) nên d không đi qua I.

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

14. Tự luận
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho 3 điểm \(D\left( {4;0; - 1} \right),E\left( {2;2;3} \right),F\left( {5;3;7} \right)\). Gọi T là trung điểm của đoạn DE.

( a) Tọa độ của điểm T là (3; 1; 1).

( b) Phương trình mặt cầu (S) có đường kính DE là \({\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 24\).

( c) Một trạm phát sóng điện thoại được đặt tại điểm T, có bán kính phủ sóng \(R = \sqrt 6 \;\left( {{\rm{km}}} \right)\). Người đứng ở vị trí F nhận được tín hiệu sóng của trạm.

( d) Nếu 2 người dùng đều nhận được tín hiệu của trạm phát sóng thì khoảng cách giữa 2 người lớn hơn 5 km.

Xem đáp án

a) \(T\left( {\frac{{4 + 2}}{2};\frac{{0 + 2}}{2};\frac{{ - 1 + 3}}{2}} \right) = \left( {3;1;1} \right)\).

b) Có \(R = \frac{{DE}}{2} = \frac{{\sqrt {{{\left( {2 - 4} \right)}^2} + {{\left( {2 - 0} \right)}^2} + {{\left( {3 + 1} \right)}^2}} }}{2} = \sqrt 6 \).

Phương trình mặt cầu (S) là \({\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 6\).

c) Có \[TF = \sqrt {{{\left( {5 - 3} \right)}^2} + {{\left( {3 - 1} \right)}^2} + {{\left( {7 - 1} \right)}^2}} = 2\sqrt {11} > \sqrt 6 \].

Do đó một người dùng ở vị trí F thì không nhận được tín hiệu sóng của trạm.

d) Nếu hai người dùng đều nhận được tín hiệu của trạm phát sóng thì khoảng cách giữa hai người nhỏ hơn hoặc bằng đường kính phủ sóng là \(2\sqrt 6 \) km.

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Sai; d) Sai.

15. Tự luận
1 điểm

Trong không gian tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): \({\left( {x - 1} \right)^2} + {y^2} + {z^2} = 4\)và đường thẳng \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 4 + t\\y = - 1 - t\\z = 0\end{array} \right.\).

( a) Đường thẳng d đi qua M(4; −1; 0) và có một vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( {1; - 1;1} \right)\).

(b) Mặt cầu (S) có tâm I(0; 0; 0), R = 2.

(c) Đường thẳng d cắt mặt cầu (S) tâm I cắt tại hai điểm phân biệt.

(d) Tọa độ giao điểm của đường thẳng d với mặt cầu là A(3; 0; 0), B(1; 2; 0).

Xem đáp án

a) Đường thẳng d đi qua M(4; −1; 0) và có một vectơ chỉ phương là \(\overrightarrow u = \left( {1; - 1;0} \right)\) .

b) Mặt cầu (S) có tâm I(1; 0; 0), R = 2.

c) d) Tọa độ giao điểm của d và mặt cầu (S) là nghiệm của hệ

\(\left\{ \begin{array}{l}{\left( {x - 1} \right)^2} + {y^2} + {z^2} = 4\\x = 4 + t\\y = - 1 - t\\z = 0\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\left( {3 + t} \right)^2} + {\left( { - 1 - t} \right)^2} + {0^2} = 4\\x = 4 + t\\y = - 1 - t\\z = 0\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2{t^2} + 8t + 6 = 0\\x = 4 + t\\y = - 1 - t\\z = 0\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}\left[ \begin{array}{l}t = - 1\\t = - 3\end{array} \right.\\x = 4 + t\\y = - 1 - t\\z = 0\end{array} \right.\) .

Với t = −1 thì \(\left\{ \begin{array}{l}x = 3\\y = 0\\z = 0\end{array} \right.\) \( \Rightarrow A\left( {3;0;0} \right)\) .

Với t = −3 thì \(\left\{ \begin{array}{l}x = 1\\y = 2\\z = 0\end{array} \right.\) \( \Rightarrow B\left( {1;2;0} \right)\) .

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.

16. Tự luận
1 điểm

Một khu vực đã được thiết lập một hệ tọa độ Oxyz (đơn vị trên các trục là mét). Một flycam đang ở vị trí I phát sóng wifi bao phủ một vùng không gian bên trong mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - 20} \right)^2} + {\left( {y - 30} \right)^2} + {\left( {z - 10} \right)^2} = 400\). Một người đang sử dụng máy tính tại điểm M nằm trên điểm giao của mặt cầu (S) và mặt đất (P): z = 0. Biết IJ của đoạn vuông góc từ I đến (P). Tính độ dài đoạn JM (làm tròn kết quả đến hàng phần mười của mét).

Xem đáp án

index_html_4de0666fd8ffd2a9.png

Mặt cầu (S) có tâm I(20; 30; 10), R = 20.

Ta có \(IJ = d\left( {I,\left( P \right)} \right) = 10\).

Ta có tam giác IJM vuông tại J.

Có \(JM = \sqrt {I{M^2} - I{J^2}} = \sqrt {{{20}^2} - {{10}^2}} = 10\sqrt 3 \approx 17,3\) m.

Trả lời: 17,3.

17. Tự luận
1 điểm

Một công ty sản xuất đèn LED trang trí cho các lễ hội. Một trong những sản phẩm mới là một đèn LED hình cầu với các dây đèn nằm đều bên trong. Để đảm bảo ánh sáng tỏa ra đều từ mọi hướng, tâm của đèn LED cần được đặt đúng tại ví trí của tâm hình cầu. Giả sử một quả cầu đèn LED có phương trình mặt cầu là \({\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z + 2} \right)^2} = 49\). Một bóng đèn nhỏ nằm tại điểm (4; 7; −2). Tính khoảng cách từ bóng đèn nhỏ đến tâm quả cầu đèn LED.

Xem đáp án

Mặt cầu có tâm I(1; 3; −2) và R = 7.

Giả sử A(4; 7; −2).

Khoảng cách từ bóng đèn nhỏ đến tâm quả cầu đèn LED là \(IA = \sqrt {{{\left( {4 - 1} \right)}^2} + {{\left( {7 - 3} \right)}^2} + {{\left( { - 2 + 2} \right)}^2}} = 5\).

Trả lời: 5.

18. Tự luận
1 điểm

Trong không gian Oxyz (đơn vị các trục tọa độ là mét), một quả bóng hình cầu có phương trình bề mặt \(\left( S \right):{\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {x - 4} \right)^2} + {\left( {x - 2} \right)^2} = \frac{1}{{625}}\) bị rơi xuống bể bơi. Do chất liệu đặc biệt nên phân nửa quả bóng nằm bên dưới mặt nước, phân nửa còn lại ở trên. Tính độ cao của mực nước biết đáy bể thuộc mặt phẳng (Oxy).

Xem đáp án

Mặt cầu (S) có tâm I(3; 4; 2).

Độ cao mực nước bằng khoảng cách từ tâm I của mặt cầu đến mặt phẳng (Oxy).

Ta có d(I, (Oxy)) = 2.

Vậy độ cao mực nước là 2 mét.

Trả lời: 2.

19. Tự luận
1 điểm

Trong không gian Oxyz cho mặt cầu (S): \({\left( {x + 3} \right)^2} + {\left( {y - 9} \right)^2} + {\left( {z + 12} \right)^2} = 25\) có tâm I(a; b; c). Hãy tính \(a + 2b - 3c\).

Xem đáp án

Mặt cầu (S) có tâm I(−3; 9; −12). Suy ra a = −3; b = 9; c = −12.

Do đó a + 2b – 3c = −3 + 2.9 – 3.(−12) = 51.

Trả lời: 51.

20. Tự luận
1 điểm

Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng \(\Delta :\frac{{x - 2}}{{ - 3}} = \frac{{y - 1}}{2} = \frac{{z - 1}}{2}\), \(\left( P \right):x + 2y - 2z - 2 = 0\), \(\left( Q \right):x + 2y - 2z + 4 = 0\). Gọi mặt cầu S(I, R) có tâm I thuộc △ và tiếp xúc với (P), (Q). Khi đó đường kính của mặt cầu có giá trị bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

Vì I ∈ △ nên \(I\left( {2 - 3t;1 + 2t;1 + 2t} \right)\).

Vì \(R = d\left( {I,\left( P \right)} \right) = d\left( {I,\left( Q \right)} \right)\)\( \Leftrightarrow \frac{{\left| {2 - 3t + 2 + 4t - 2 - 4t - 2} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }} = \frac{{\left| {2 - 3t + 2 + 4t - 2 - 4t + 4} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {2^2} + {{\left( { - 2} \right)}^2}} }}\)

\( \Leftrightarrow \left| { - 3t} \right| = \left| {6 - 3t} \right|\)\( \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} - 3t = 6 - 3t\\ - 3t = 3t - 6\end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow t = 1\).

Với \(t = 1\) thì \(R = d\left( {I,\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| { - 3} \right|}}{3} = 1\).

Đường kính của mặt cầu là 2.

Trả lời: 2.