Giải bài 5 trang 68 SGK Hình học 12

Tìm tâm và bán kính của các mặt cầu.

Quảng cáo

Video hướng dẫn giải

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Tìm tâm và bán kính của các mặt cầu có phương trình sau đây:

LG a

a) \({x^2} + {\rm{ }}{y^{2}} + {\rm{ }}{z^2}-{\rm{ }}8x{\rm{ }} - {\rm{ }}2y{\rm{ }} + {\rm{ }}1{\rm{ }} = {\rm{ }}0\);

Phương pháp giải:

Cách 1: Đưa phương trình về dạng phương trình chính tắc: \({\left( {x - a} \right)^2} + {\left( {y - b} \right)^2} + {\left( {z - c} \right)^2} = {R^2}\), suy ra tâm \(I\left( {a;b;c} \right)\) và bán kính bằng \(R\).

Cách 2: Phương trình có dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2ax + 2by + 2cz + d = 0\,\,\left( {{a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0} \right)\) là phương trình mặt cầu có tâm \(I\left( {-a;-b;-c} \right)\) và bán kính \(R = \sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2} - d} \).

Lời giải chi tiết:

Cách 1: Ta có phương trình :

\(\begin{array}{l}
\quad {x^2} + {y^2} + {z^2} - 8x - 2y + 1 = 0\\
\Leftrightarrow {x^2} - 8x + {y^2} - 2y + {z^2} + 1 = 0\\
\Leftrightarrow {x^2} - 8x + 16 + {y^2} - 2y + 1 + {z^2} = 16\\
\Leftrightarrow {\left( {x - 4} \right)^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} + {z^2} = 16
\end{array}\)

\( \Leftrightarrow {\rm{ }}{\left( {x{\rm{ }}-{\rm{ }}4} \right)^2} + {\rm{ }}{\left( {y{\rm{ }}-{\rm{ }}1} \right)^2} + {\rm{ }}{z^2} = {\rm{ }}{4^2}\)

Đây là mặt cầu tâm \(I(4; 1; 0)\) và có bán kính \(r = 4\).

Cách 2: Ta có: 

\(\begin{array}{l}
2a = - 8;\;2b = - 2;\;2c = 0;\;d = 1\\
\Rightarrow a = - 4;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} b = - 1;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} c = 0;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} d = 1\\
{R^2} = {a^2} + {b^2} + {c^2} - d = {\left( { - 4} \right)^2} + {\left( { - 1} \right)^2} + 0 - 1 = 16
\end{array}\)

 do đó đây là phương trình mặt cầu tâm \(I\left( {4;1;0} \right)\), bán kính \(R=4\).

LG b

b) \(3{x^2} + {\rm{ }}3{y^2} + {\rm{ }}3{z^2}-{\rm{ }}6x{\rm{ }} + {\rm{ }}8y{\rm{ }} + {\rm{ }}15z{\rm{ }}-{\rm{ }}3{\rm{ }} = {\rm{ }}0\)

Lời giải chi tiết:

Cách 1

Ta có phương trình:

\(\begin{array}{l}
\quad 3{x^2} + 3{y^2} + 3{z^2} - 6x + 8y + 15z - 3 = 0\\
\Leftrightarrow 3{x^2} - 6x + 3{y^2} + 8y + 3{z^2} + 15z - 3 = 0\\
\Leftrightarrow {x^2} - 2x + {y^2} + \frac{8}{3}y + {z^2} + 5z - 1 = 0\\
\Leftrightarrow \left( {{x^2} - 2x + 1} \right) + \left[ {{y^2} + 2.\frac{4}{3}y + {{\left( {\frac{4}{3}} \right)}^2}} \right] \\+ \left[ {{z^2} + 2.\frac{5}{2}z + {{\left( {\frac{5}{2}} \right)}^2}} \right] - 1 - 1 - {\left( {\frac{4}{3}} \right)^2} - {\left( {\frac{5}{2}} \right)^2} = 0\\
\Leftrightarrow {\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + \frac{4}{3}} \right)^2} + {\left( {z + \frac{5}{2}} \right)^2} - \frac{{361}}{{36}} = 0\\
\Leftrightarrow {\left( {x - 1} \right)^2} + {\left( {y + \frac{4}{3}} \right)^2} + {\left( {z + \frac{5}{2}} \right)^2} = {\left( {\frac{{19}}{6}} \right)^2}
\end{array}\)

Đây là mặt cầu tâm \(J(1; -\dfrac{4}{3};-\dfrac{5}{2})\) và có bán kính là \(R = \dfrac{19}{6}\).

Cách 2: 

Xét phương trình \(3{x^2} + 3{y^2} + 3{z^2} - 6x + 8y + 15z - 3 = 0\)

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{ \Leftrightarrow {x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x + \frac{8}{3}y + 5z - 1 = 0}\\
{{\rm{Ta \, có : }}2a = - 2;\;2b = \frac{8}{3};\;2c = 5;\;d = - 1}\\
{ \Rightarrow a = - 1;b = \frac{4}{3};c = \frac{5}{2};d = - 1}\\
{{R^2} = {a^2} + {b^2} + {c^2} - d = {{\left( { - 1} \right)}^2} + {{\left( {\frac{4}{3}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{5}{2}} \right)}^2} + 1 = \frac{{361}}{{36}} = {{\left( {\frac{{19}}{6}} \right)}^2}}
\end{array}\)

do đó đây là phương trình mặt cầu tâm \(J\left( {1; - \dfrac{4}{3}; - \dfrac{5}{2}} \right)\), bán kính \(R = \dfrac{{19}}{6}\).

Loigiaihay.com

Quảng cáo

Group Ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

close