200 câu trắc nghiệm Phương pháp tọa độ trong không gian nâng cao (P2)

Chọn C

Ta có:

Nên hai điểm M và N nằm cùng phía so với mặt phẳng (P)

Ta luôn có: , nên |IM - IN| lớn nhất khi và chỉ khi I là giao điểm của đường thẳng MN với mặt phẳng (P).

Đường thẳng MN có vec-tơ chỉ phương , nên phương trình đường thẳng MN là: 

Tọa độ giao điểm I của đường thẳng MN với mặt phẳng (P) ứng với t là nghiệm phương trình:

10t - 2(1+5t) + 2(3-3t) - 10 = 0 <=> t = -1

Do đó I (-10; -4; 6), từ đó ta có a = -4 và b = 6, nên T = -4 + 6 = 2.

Chọn C

Mặt cầu (S): x² + y² + z² - 2x + 4y - 4z -16 = 0 có tâm I (1; -2; 2) bán kính R = 5

Khoảng cách từ I (1; -2; 2) đến mặt phẳng (P): x + 2y - 2z - 2 = 0 là 

Mặt phẳng  cắt mặt cầu  theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính là: 

Chọn B

Phương trình (S): x² + y² + z² + 4x - 6y + m = 0 là phương trình mặt cầu <=> m < 13

Khi đó (S) có tọa độ tâm I (-2;3;0) bán kính 

Gọi M (x;y;z) là điểm bất kỳ thuộc Δ.

Tọa độ M thỏa mãn hệ: 

Đặt y = t ta có: 

$\iff \left\{\begin{array}{l}x=-2+2t\\ y=-3+2t\end{array}\right.$

=> Δ có phương trình tham số: 

Δ đi qua điểm N (-2; 0; -3) và có vectơ chỉ phương 

Giả sử mặt cầu (S) cắt Δ tại hai điểm phân biệt A, B sao cho AB = 8. Gọi (C) là đường tròn lớn chứa đường thẳng Δ. Khi đó IC² = R² - AC² = 13 - m - 4² = -m - 3

Có: $\overrightarrow{IN}=$ (0;-3;-3)

$$\begin{gathered} \left[\overrightarrow{IN}, \overrightarrow{u}\right]=\left(-3; -6; 6\right) \\ \Rightarrow \left|\left[\overrightarrow{IN}, \overrightarrow{u}\right]\right|=9; \left|\overrightarrow{u}\right|=3 \\ d\left(I, ∆\right) = \frac{\left|\left[\overrightarrow{IN}, \overrightarrow{u}\right]\right|}{\left|\overrightarrow{u}\right|}=\frac{9}{3}=3 \end{gathered}$$

Vậy mặt cầu (S) cắt Δ tại hai điểm phân biệt A, B sao cho AB = 8 khi $IC = d\left(I, ∆\right)$

<=> -m - 3 = 9 <=> m = -12

Chọn D

Vì tam giác ABC vuông cân tại A, cạnh BC = a√6 nên AB = AC = a√3.

Chọn hệ trục tọa độ Oxyz sao cho A (0;0;0), B (0; a√3; 0), C (a√3;0;0), A' (0;0;z) (z > 0).

VTPT của (BCC'B') là:

$\overrightarrow{n_1}=\frac{1}{za\sqrt{3}}\left[\overrightarrow{CB};\overrightarrow{BB\text{'}}\right]=\frac{1}{za\sqrt{3}}\left(za\sqrt{3}; za\sqrt{3}; 0\right)=\left(1;1;0\right)$

 VTPT của mặt phẳng (B'AC) là:

Vì góc giữa mặt phẳng (BCC'B') và mặt phẳng (B'AC)  bằng $60°$  nên:

Vậy thể tích của khối lăng trụ ABC.A'B'C' là:

Chọn C

Ta có h = d(I, (P)) = 1 

Gọi (C) là đường tròn giao tuyến có bán kính r.

Vì S = r².π = 2π <=> r = √2

Mà R² = r² + h² = 3 => R = √3

Vậy phương trình mặt cầu tâm I (0; -2; 1) và bán kính R = √3 là

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

Chọn D

Giả sử A (a; 0; 0), B (0; b; 0), C (0; 0; c) với a, b, c > 0

Khi đó mặt phẳng (P) có dạng .

Vì (P) đi qua M nên

Mặt khác OA = 2OB nên a = 2b nên $\frac{3}{2b}+\frac{1}{c}=1$ 

Thể tích khối tứ diện OABC là: V = $\frac{abc}{6}=\frac{2b.bc}{6}=\frac{b^{2}c}{3}$

Ta có:

Chọn A

Mặt phẳng (P) chứa đường tròn (C) (giao của  2 mặt cầu đã cho) có phương trình là: 6x + 3y + 2z = 0

Mặt phẳng (ABC) có phương trình là:

Do đó (P) // (ABC). Mặt cầu (S) tiếp xúc với cả ba đường thẳng AB, BC, CA sẽ giao với mặt phẳng (ABC) theo một đường tròn tiếp xúc với ba đường thẳng AB, BC, CA.

Trên mặt phẳng (ABC) có 4 đường tròn tiếp xúc với ba đường thẳng AB, BC, CA đó là đường tròn nội tiếp tam giác ABC và ba đường tròn bàng tiếp các góc A, B, C. Do đó có 4 mặt cầu có tâm nằm trên (P) và tiếp xúc với cả ba đường thẳng AB, BC, CA. Tâm của 4 mặt cầu là hình chiếu của tâm 4 đường tròn tiếp xúc với ba đường thẳng AB, BC, CA lên mặt phẳng (P).

Chọn D

Mặt cầu (S) có tâm I (0;1;1) và bán kính R = 3

Ta có

nên A nằm trong mặt cầu (S)

Đặt h là khoảng cách từ I đến mặt phẳng (P), r là bán kính đường tròn (C)

Khi đó:  khi và chỉ khi 

Đường tròn (C) có diện tích nhỏ nhất nên r = 2

Chọn A

Cách 1:

Cách 2: Ta có  nên hai mặt cầu cắt nhau theo một đường tròn giao tuyến.

Gọi I = AB ∩ (α) với (α) là mặt phẳng thỏa mãn bài toán.

Hạ  vuông góc với mặt phẳng .

Khi đó ta có I nằm ngoài AB và B là trung điểm AI vì

Suy ra I (2;1;2). Gọi (α): a(x-2) + b(y-1) + c(z-2) = 0.

Vì (α) // CD mà  nên ta có 2a + b - 2c = 0 => b = 2c - 2a

Ta có hai trường hợp:

Nếu b = -2c; a = 2c => (α): 2c (x-2) + 2c (y-1) + c(z-2) = 0 => 2x - 2y + z - 4 = 0

Mặt khác CD // (α) nên CD ∉ (α) loại trường hợp trên.

Nếu b = c;  a = c/2 =>  (α): c/2 . (x-2) + c (y-1) + c(z-2) = 0 => x + 2y + 2z - 8 = 0

Kiểm tra thấy CD ∉ (α) nên nhận trường hợp này. Vậy (α): x + 2y + 2z - 8 = 0

Chọn C

Gọi G là trọng tâm tam giác ABC => G = (2; 1; 3)

Khi đó 

Nên  có giá trị nhỏ nhất khi và chỉ khi MG ngắn nhất, khi đó M là hình chiếu vuông góc của G (2; 1; 3) trên (Oxy)

Do đó M (2; 1; 0). 

Vậy 

Chọn D

Gọi I (m; 0; 0) là tâm mặt cầu có bán kính R.

d₁, d₂ là các khoảng cách từ I đến (P) và (Q).

Yêu cầu bài toán tương đương phương trình (1) có đúng một nghiệm m

Chọn C

Chọn B

Mặt cầu có tâm I (1; 2; 3) bán kính là R = 4. Ta có A, B nằm trong mặt cầu.

Gọi K là hình chiếu của I trên AB và H là hình chiếu của I lên thiết diện.

Ta có diện tích thiết diện bằng 

Do đó diện tích thiết diện nhỏ nhất khi IH lớn nhất. Mà  suy ra (P) qua A, B và vuông góc với IK. Ta có IA = IB = √5 suy ra K là trung điểm của AB

Vậy K (0; 1; 2) và  

Vậy (P): (x - 1) + y + (z- 2) = 0 => - x - y - z + 3  = 0. Vậy T = -3

Chọn D

Ta có: 6x + 3y + 2z - 12 = 0 $\iff \frac{x}{2}+\frac{y}{4}+\frac{z}{6}=1$

Do đó: A (2; 0; 0), B (0; 4; 0), C (0; 0 ;6).

Thể tích khối tứ diện OABC là:

Chọn A

Gọi phương trình mặt phẳng là

Theo đề bài, mặt phẳng qua A, B nên ta có: 

Vậy mặt phẳng (P) có dạng: 2Cx + By + Cz - 2C = 0.

(S) có tâm I (1; 1; 0) và R = 1

Vì (P) tiếp xúc với (S) nên d(I, (P)) = R

Suy ra A = D = 0. Vậy phương trình mặt phẳng (P): y = 0

Chọn B

Giả sử A (a; 0; 0), B (0; b; 0), C (0; 0; c) với a, b, c ≠ 0

Phương trình mặt phẳng (P) qua A, B, C có dạng: 

Vì (P) đi qua M (3; 2; 1) nên ta có:

Từ (1) và (2) suy ra: $\left\{\begin{array}{l}a= \frac{14}{3}\\ b=7\\ c=14\end{array}\right.$

Vậy phương trình mặt phẳng (P):

Chọn D

Với mọi điểm I ta có:

Suy ra tọa độ điểm I là (0; 1; 2). 

Khi đó , do đó S nhỏ nhất khi N là hình chiếu của I lên mặt phẳng (P) (chú ý: I là điểm cố định không đổi)

Phương trình đường thẳng đi qua I và vuông góc với mặt phẳng (P) là: 

Chọn C

Do tứ diện OABC có ba cạnh OA, OB, OC đôi một vuông góc và H là trực tâm tam giác ABC nên

Phương trình mặt phẳng (ABC) là  hay 6x + 4y + 3z - 12 = 0

 Vì  nên đường thẳng OH có véc-tơ chỉ phương

 Mà đường thẳng OH đi qua O nên  phương trình tham số của đường thẳng OH là: 

Chọn C

Gọi A (d; e; f) thì A thuộc mặt cầu (S₁): (x - 1)² + (y - 2)² + (z- 3)² = 1 có tâm I₁ = (1; 2; 3), bán kính R₁ = 1

B (a; b; c) thì B thuộc mặt cầu (S₂): (x + 3)² + (y - 2)² + z² = 9 có tâm I₂ = (-3; 2; 0), bán kính R₂ = 3

Ta có I₁I₂ = 5 > R₁ + R₂ => (S₁) và (S₂) không cắt nhau và ở ngoài nhau. 

Dễ thấy F = AB, AB max khi A ≡ A₁; B ≡ B₁

=> Giá trị lớn nhất bằng I₁I₂ + R₁ + R₂ = 9.

AB min khi A ≡ A₂; B ≡ B₂ 

=> Giá trị nhỏ nhất bằng I₁I₂ - R₁ - R₂ = 1.

Vậy M - m =8

Chọn D

Gọi H là hình chiếu của B trên mặt phẳng (P) khi đó ta có BH là khoảng cách từ điểm B đến mặt phẳng (P). Ta luôn có BH ≤ AB do đó khoảng cách từ B đến mặt phẳng (P) lớn nhất khi H ≡ A, khi đó  là véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng (P)

Vậy phương trình mặt phẳng (P) đi qua A (-1; 2; 4) và có véc tơ pháp tuyến  là x - y + z - 1 = 0

 Vậy khoảng cách từ điểm O đến mặt phẳng (P) là:

Chọn A

Ta có d₁ song song d₂, phương trình mặt phẳng chứa hai đường thẳng d₁, d₂ là

Mà  cùng phương với véc-tơ chỉ phương của hai đường thẳng d₁, d₂ nên không tồn tại đường thẳng nào đồng thời cắt cả bốn đường thẳng trên.

Chọn A

Phương trình đường thẳng d đi qua C và vuông góc với mặt phẳng (P)  là 

Hình chiếu vuông góc H của M lên mặt phẳng (P) có tọa độ là nghiệm (x; y; z) của hệ phương trình:

Suy ra H (2; 5; 3)

Chọn B

Ta có A, B cùng nằm về một phía của (P). Gọi A' đối xứng với A qua (P) suy ra A' (-2; 2; 1). Ta có MA + MB = MA' + MB ≥ BA'. Dấu bằng xảy ra khi M là giao điểm của BA' và (P). Xác định được . Suy ra Chọn B