TẶNG KHOÁ ĐỀ THI HK2 TỚI 599K
Câu hỏi:
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S):x2+y2+z2−8x+2y+2z−3=0 và đường thẳng Δ:x−13=y−2=z+2−1. Mặt phẳng (α) vuông góc với Δ và cắt (S) theo giao tuyến là đường tròn (C) có bán kính lớn nhất. Phương trình (α) là:
Phương pháp giải:
- Vì (α)⊥Δ nên mặt phẳng (α) có 1 VTPT là →n=→u với →u là 1 VTCP của đường thẳng Δ, từ đó suy ra dạng của phương trình mặt phẳng (P).
- Áp dụng định lí Pytago: R2=r2+d2, với R là bán kính mặt cầu (S), r là bán kính đường tròn (C), d=d(I;(α)) với I là tâm mặt cầu (S).
- Để r đạt GTLN thì d phải đạt GTNN. Áp dụng công thức tính khoảng cách từ điểm M(x0;y0;z0) đến mặt phẳng (P):Ax+By+Cz+D=0 là d(M;(P))=|Ax0+By0+Cz0+D|√A2+B2+C2 và tìm GTNN.
Lời giải chi tiết:
Đường thẳng Δ:x−13=y−2=z+2−1 có 1 VTCP là →u=(3;−2;−1).
Vì (α)⊥Δ nên mặt phẳng (α) có 1 VTPT là →n=→u=(3;−2;−1). Khi đó phương trình mặt phẳng (α) có dạng 3x−2y−z+d=0.
Mặt cầu (S):x2+y2+z2−8x+2y+2z−3=0 có tâm I(4;−1;−1), bán kính R=√16+1+1+3=√22.
Gọi r là bán kính đường tròn (C), d=d(I;(α)).
Áp dụng định lí Pytago ta có: R2=r2+d2, do đó để r đạt GTLN thì d phải đạt GTNN (vì R=√22 không đổi).
Ta có: d=|3.4−2.(−1)−1.(−1)+d|√32+(−2)2+(−1)2=|15+d|√14≥0, suy ra dmin=0⇔d=−15.
Vậy phương trình mặt phẳng (α) cần tìm là: 3x−2y−z−15=0.
Chọn D.