Giao diện mới của VnDoc Pro: Dễ sử dụng hơn - chỉ tập trung vào lớp bạn quan tâm. Vui lòng chọn lớp mà bạn quan tâm: Lưu và trải nghiệm
Đóng
Điểm danh hàng ngày
  • Hôm nay +3
  • Ngày 2 +3
  • Ngày 3 +3
  • Ngày 4 +3
  • Ngày 5 +3
  • Ngày 6 +3
  • Ngày 7 +5
Bạn đã điểm danh Hôm nay và nhận 3 điểm!
Nhắn tin Zalo VNDOC để nhận tư vấn mua gói Thành viên hoặc tải tài liệu Hotline hỗ trợ: 0936 120 169
VnDoc.com Lớp 12 Toán 12 Chuyên đề Toán 12
Đóng
Bạn đã dùng hết 1 lần làm bài Trắc nghiệm miễn phí. Mời bạn mua tài khoản VnDoc PRO để tiếp tục! Tìm hiểu thêm
Mua VnDoc PRO chỉ từ 79.000đ

Bài tập Phương trình mặt cầu mức độ Vận dụng Toán 12 có đáp án

Ôn thi THPT Quốc gia môn Toán

Phương trình mặt cầu lớp 12

Bạn đang ôn luyện Toán lớp 12 và gặp khó với phương trình mặt cầu? Trong bài viết này, chúng tôi tổng hợp bài tập phương trình mặt cầu mức độ vận dụng bám sát chương trình hình học không gian 12, giúp bạn làm quen với các dạng toán thường gặp trong đề thi THPT. Mỗi bài đều đi kèm đáp án chi tiết, giải thích rõ ràng giúp bạn hiểu bản chất và nắm vững kiến thức. Cùng luyện tập để chinh phục điểm cao trong các kỳ thi nhé!

Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao
  • Bài kiểm tra này bao gồm 39 câu
  • Điểm số bài kiểm tra: 39 điểm
  • Xem lại kỹ lý thuyết trước khi làm bài
  • Chuẩn bị giấy và bút để nháp trước khi bắt đầu
Bắt đầu!!
00:00:00
  • Câu 1: Vận dụng
    Xác định phương trình mặt cầu

    Cho tứ diện ABCD có A(1,1,1);\ \ \ B(3,3,1);\ \ \ C(3,1,3);\ \ \ D(1,3,3). Viết phương trình mặt cầu \left( S_{1} \right) tiếp xúc với 6 cạnh của tứ diện.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    \overrightarrow{AB} = (2,2,0);\ \ \overrightarrow{AC} = (2,0,2);\overrightarrow{AD} = (0,2,2);\overrightarrow{BC} = (0, - 2,2);

    \overrightarrow{BD} = ( - 2,0,2);\overrightarrow{CD} = ( - 2,2,0).

    \Rightarrow AB = AC = AD = BC = BD = CD = 2\sqrt{2}

    \Rightarrow Mặt cầy \left( S_{2} \right) tiếp xúc với 6 cạnh tại trung điểm của chúng.

    Gọi I và J là trung điểm của AB và CD \Rightarrow I(2,2,1);J(2,2,3)

    \Rightarrow IJ = 2.\ \ \left( S_{1} \right) có bán kính R_{1} = 1, tâm E(2,2,2)

    \Rightarrow \left( S_{1} \right):(x - 2)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 2)^{2} = 1

    Chú ý: Tứ diện đều ABCD có tâm E:\left\{ \begin{matrix} x = \frac{1}{4}(1 + 3 + 3 + 1) = 2 \\ y = \frac{1}{4}(1 + 3 + 1 + 3) = 2 \\ z = \frac{1}{4}(1 + 1 + 3 + 3) = 2 \\ \end{matrix} \right. cũng là tâm của mặt cầu \left( S_{1} \right). Bán kính của \left( S_{1} \right):R_{1} = d(E,\ \ AB) = 1

  • Câu 2: Thông hiểu
    Xác định số phần bằng nhau

    Cho hình hợp chữ nhật ABCD.EFGH có A(0,0,0);\ \ \ B(4,0,0);\ \ \ D(0,6,0);\ \ \ E(0,0,2). Ba mặt phẳng: x - 2z = 0;\ \ y - 3 = 0;\ \ \ x + 2z - 4 = 0 chia hình hộp chữ nhật thanh mấy phần bằng nhau?

    Hướng dẫn:

    Hai mặt phẳng: x - 2z và x + 2z- 4 = 0 chia hình hộp chữ nhật thành 4 phần bằng nhau.

    Mặt phẳng y - 3 = 0 cắt 4 phần trên thành 8 phần bằng nhau. (Học sinh tự vẽ hình).

  • Câu 3: Vận dụng
    Xác định phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện

    Viết phương trình mặt cầu \left( S_{3} \right) ngoại tiếp tứ diện.

    Hướng dẫn:

    Tứ diện ABCD đều \Rightarrow \left( S_{3} \right) có tâm E(2,2,2)

    Bán kính R_{3}^{2} = EA^{2} = (1 - 2)^{2} + (1 - 2)^{2} + (1 - 2)^{2} = 3

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

  • Câu 4: Thông hiểu
    Tìm tập hợp các điểm M

    Cho hai điểm A(2, - 3, - 1);\ \ \ B( - 4,5, - 3). Tìm tập hợp các điểm M(x,y,z) thỏa mãn AM^{2} + BM^{2} = 124.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    AM^{2} + BM^{2} = 124

    \Leftrightarrow (x - 2)^{2} + (y + 3)^{2}= (z + 1)^{2} + (x + 4)^{2} + (y - 5)^{2} + (z + 3)^{2} = 124

    \Leftrightarrow Mặt cầu x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 4z - 30 = 0

  • Câu 5: Vận dụng
    Tính góc tạo bởi hai mặt phẳng

    Cho mặt cầu (S): x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 2z - 2 = 0 và điểm A( - 6, - 1,3). Gọi M là tiếp điểm của (S) và tiếp tuyến di động (d) qua A. Gọi (P) là tiếp điểm của (S) tại M và (Q) là mặt phẳng qua M cắt hình cầu (S) theo hình trơn (C) có diện tích bằng \frac{1}{2} diện tích hình trơn lớn của (S). Tính góc tạo bởi (P) và (Q).

    Hướng dẫn:

    Diện tích thiết diện r^{2}\pi = \frac{\pi R^{2}}{2}

    \Leftrightarrow \left( R^{2} - IH^{2} \right)\pi = \frac{\pi R^{2}}{2} \Leftrightarrow IH = \frac{R\sqrt{2}}{2}

    \overrightarrow{IM}\bot(P);\ \ \overrightarrow{IH}\bot(Q) \Rightarrow \overrightarrow{MIH} = \alpha

    Là góc tạ bởi (P) và (Q)

    \Rightarrow \cos\alpha = \frac{IH}{IM} = \frac{\sqrt{2}}{2} \Rightarrow \alpha = 45^{o}

  • Câu 6: Vận dụng
    Tìm tập hợp các điểm M thỏa mãn biểu thức

    Cho tứ diện ABCD có A(1,2,3);\ \ \ B(0,0,3);\ \ \ C(0,2,0);\ \ \ D(1,0,0).Tìm tập hợp các điểm M thỏa mãn \left| \overrightarrow{AM} + \overrightarrow{BM} + \overrightarrow{CM} + \overrightarrow{DM} \right| = 8

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    \left| \overrightarrow{AM} + \overrightarrow{BM} + \overrightarrow{CM} + \overrightarrow{DM} \right|= \left| 4\left( x - \frac{1}{2} \right);4(y - 1);4\left( z - \frac{3}{2} \right) \right| = 8

    \Rightarrow 16\left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + 16(y - 1)^{2} + 16\left( z - \frac{3}{2} \right)^{2} = 64

    Mặt cầu (S):\left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + (y - 1)^{2} + \left( z - \frac{3}{2} \right)^{2} = 4

  • Câu 7: Thông hiểu
    Chọn kết quả chính xác

    Tìm tập hợp các điểm M có cùng phương tích với hai mặt cầu \left( S_{1} \right): x^{2} + y^{2} + z^2 -4x + 6y + 2z - 5 = 0; \left( S_{2} \right):\ \ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 8y - 6z + 3 = 0

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    M(x,y,z):P_{M/\left( S_{1} \right)} = P_{M/\left( S_{2} \right)}

    \Leftrightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 2z - 5 = x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 8y - 6z + 3 = 0

    \Rightarrow M \in mặt phẳng: 3x - 7y- 4z + 4 = 0

  • Câu 8: Vận dụng
    Chọn phương án đúng

    Tìm tập các tâm I của mặt cầu (S) tiếp xúc với hai mặt phẳng (P): x - 2y + 2z + 4 = 0;(Q):x - 2y + 2z - 6 = 0.

    Hướng dẫn:

    Gọi A( - 4,0,0) và B(6, 0 , 0) lần lượt là giao điểm của trục x’Ox với (P) và (Q). Trung điểm E(1,0,0) của AB cách đều (P) và (Q).

    Tâm I cách đều (P) và (Q)

    \Rightarrow EI nằm trong mặt (R) qua E song song và cách đều (P) và (Q) ((P)//(Q)).

    \Rightarrow (R):x - 2y + 2z + D = 0,E \in (R) \Rightarrow D = - 1

    Vậy I \in (R):x - 2y + 2z - 1 = 0

  • Câu 9: Vận dụng
    Chọn phương án đúng

    Tìm tập hợp các tâm I của mặt cầu

    (S):\ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2(m - 2)x+ 4y - 2z + 2m + 4 = 0; m\mathbb{\in R}

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    a = 2 - m;b = - 2;c = 1;d = 2m + 4

    Tâm I;(x = 2 - m;y = - 2;z = 1)

    \Rightarrow I \in đường thẳng: y + 2 = 0;z - 1 = 0

    (S) là mặt cầu

    \Leftrightarrow a^{2} + b^{2} + c^{2} - d > 0 \Leftrightarrow m^{2} - 6m + 5 > 0

    \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} m < 1 \\ m > 5 \\ \end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} 2 - x < 1 \\ 2 - x > 5 \\ \end{matrix} \right. \Rightarrow \left\lbrack \begin{matrix} x < - 3 \\ x > 1 \\ \end{matrix} \right.

    Vậy tập hợp các tâm O là phần đường thẳng :y + 2 = 0;z - 1 = 0 tương ứng với \left\lbrack \begin{matrix} x < - 3 \\ x > 1 \\ \end{matrix} \right.

  • Câu 10: Vận dụng
    Chọn phương án thích hợp

    Trong không gian Oxyz cho đường tròn (C):\left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4 = 0 \\ x + z - 2 = 0 \\ \end{matrix} \right.

    (C) có tâm H và bán kính r bằng:

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    h = \frac{|0 + 0 - 2|}{\sqrt{1^{2} + 1^{2}}} = \sqrt{2}

    r = \sqrt{R^{2} - h^{2}} = \sqrt{4 - 2} = 2.

    Đường thẳng qua tâm của (S) và vuông góc với mặt phẳng thiết diện có phương trình tham số:\left\{ \begin{matrix} x = t \\ y = 0 \\ z = t \\ \end{matrix} \right.

    Thế vào phương trình mặt phẳng thiết diện được t = 1 \Rightarrow Tâm H(1,0,1) .

  • Câu 11: Vận dụng
    Tính bán kính r của đường tròn (C)

    Trong không gian cho đường tròn (C):\left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 6z + 17 = 0 \\ x - 2y + 2z + 1 = 0 \\ \end{matrix} \right.

    Bán kính r của đường tròn (C) bằng:

    Hướng dẫn:

    Cùng đề trên nên có bán kính mặt cầu là R = \sqrt{5} .

    Khoảng cách từ I đến thiết diện là h = \frac{\left| 2 - 2( - 3) + 2( - 3) + 1 \right|}{\sqrt{1^{2} + ( - 2)^{2} + 2^{2}}} = 1 .

    \Rightarrow Bán kính của (C) là: r = \sqrt{R^{2} - r^{2}} = 2.

  • Câu 12: Vận dụng
    Tìm tọa độ giao điểm theo yêu cầu

    Cho mặt cầu (S): x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 2z - 2 = 0 và điểm A( - 6, - 1,3). Gọi M là tiếp điểm của (S) và tiếp tuyến di động (d) qua A. Tính tọa độ giao điểm của AI và mặt cầu (S).

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    \overrightarrow{AI} = 2(4, - 1, - 2)\Rightarrow AI:x = 2 + 4t;y = - 3 - t;z = - 1 - 2t,\ \ t\mathbb{\in R}

    AI cắt (S) \Rightarrow(2 + 4t)^{2} + (3 + t)^{2} + (1 + 2t)^{2}- 4(2 + 4t) + 6( - 3 - t) + 2( - 1 - 2t) - 2 = 0

    \Leftrightarrow 21t^{2} - 16 = 0 \Leftrightarrow t = \pm \frac{4\sqrt{21}}{21}

    \Rightarrow Hai giao điểm \left( 2 \pm \frac{16\sqrt{21}}{21}; - 3 \mp \frac{4\sqrt{21}}{21}; - 1 \mp \frac{8\sqrt{21}}{21} \right)

  • Câu 13: Vận dụng
    Tìm tập hợp tất cả các điểm M

    Cho ba điểm A(1,0,1);\ \ B(2, - 1,0);\ \ C(0, - 3, - 1). Tìm tập hợp các điểm M(x,y,z) thỏa mãn AM^{2} - BM^{2} = CM^{2}

    Hướng dẫn:

    Theo bài ra ta có:

    AM^{2} - BM^{2} = CM^{2}

    \Leftrightarrow (x - 1)^{2} + y^{2} + (z - 1)^{2}- (x - 2)^{2} - (y + 1)^{2} - z^{2}= x^{2} + (y + 3)^{2} + (z + 1)^{2}

    \Leftrightarrow Mặt cầu: x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x + 8y + 4z + 13 = 0

  • Câu 14: Vận dụng
    Tìm tọa độ tâm H của (C)

    Trong không gian Oxyz cho đường tròn:(C):\left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 6z + 17 = 0 \\ x - 2y + 2z + 1 = 0 \\ \end{matrix} \right.. Tọa độ tâm H của (C) là:

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 6z + 17 = 0

    \Leftrightarrow (x - 2)^{2} + (y + 3)^{2} + (z + 3)^{2} = 5

    Tâm mặt cầu là I(2, - 3, - 3)

    Xem đường thẳng qua I và vuông góc với mặt phẳng thiết diện x - 2y + 2z + 1 = 0

    \left\{ \begin{matrix} x = 2 + t \\ y = - 3 - 2t \\ z = - 3 + 2t \\ \end{matrix} \right. , thế x,y,z vào phương trình mặt phẳng thiết diện

    2 + t - 2( - 3 - 2t) + 2( - 3 + 2t) + 1 = 0 \Leftrightarrow t = - \frac{1}{3}

    \Rightarrow Tọa độ tâm H của (C) là H\left( \frac{5}{3}, - \frac{7}{3}, - \frac{11}{3} \right)

  • Câu 15: Thông hiểu
    Tìm tập hợp điểm M thỏa mãn điều kiện

    Cho hai điểm A(2, - 3, - 1);\ \ \ B( - 4,5, - 3). Tìm tập hợp các điểm M(x,y,z) sao cho \widehat{AMB} = 90^{o}.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    \overrightarrow{AM} = (x - 2,y + 3,z + 1);\ \ \overrightarrow{BM} = (x + 4,y - 5,z + 3)

    \widehat{AMB} = 90^{o} \Leftrightarrow \overrightarrow{AM}.\overrightarrow{BM} = 0

    \Leftrightarrow (x - 2)(x + 4) + (y + 3)(y - 5) + (z + 1)(z + 3) = 0

    \Leftrightarrow Mặt cầu x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 4z - 20 = 0

  • Câu 16: Thông hiểu
    Định tập hợp tâm I của mặt cầu (S) theo yêu cầu

    Tìm tập hợp các tâm I của mặt cầu (S) có bán kính thay đổi tiếp xúc với hai mặt phẳng (P):2x - y - 2z + 1 = 0;(Q):\ 3x + 2y - 6z + 5 = 0.

    Hướng dẫn:

    Tâm I(x,y,z) cách đều (P) và (Q) \Rightarrow d(I, P)=d(I, Q)

    \Rightarrow \frac{|2x - y - 2z + 1|}{3} = \frac{|3x + 2y - 6z + 5|}{7}

    \Rightarrow Hai mặt phẳng: 5x - 13y + 4z - 8 = 0;23x - y - 32z + 22 = 0

  • Câu 17: Vận dụng
    Tìm tập hợp điểm I theo yêu cầu

    Tìm tập hợp các tâm I của mặt cầu (S):\ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2(3 - 4cost)x - 2(4sint + 1)y - 4z - 5 - 2sin^{2}t = 0,\ \ t\mathbb{\in R}.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    a = 4cost - 3;b = 4sint + 1;c = 2;d = - 5 - 2sin^{2}t

    \Rightarrow (4cost - 3)^{2} + (4sint + 1)^{2} + 9 + 2sin^{2}t > 0,\forall t\mathbb{\in R}

    Tâm I:x = 4cost - 3;y = 4sint + 1;z = 2

    \Rightarrow x + 3 = 4cost;y - 1 = 4sint \Rightarrow (x + 3)^{2} + (y - 1)^{2} = 16

    Vậy tập hợp các tâm I là đường tròn (x + 3)^{2} + (y - 1)^{2} = 16;z - 2 = 0

  • Câu 18: Thông hiểu
    Xác định tâm và bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện

    Cho tứ diện OABC với A( - 4,0,0);\ \ \ B(0,6,0);\ \ \ C(0,0, - 8). Mặt cầu (S) ngoại tiếp tứ diện có tâm và bán kính là:

    Hướng dẫn:

    Tâm I của mặt cầu (S) có hình chiếu trên Ox, Oy, Oz lần lượt là trung điểm J( - 2,0,0);K(0,3,0);G(0,0, - 4) của OA, OB và OC.

    \Rightarrow I( - 2,3, - 4)

    Bán kính R^{2} = OI^{2} = 29 \Rightarrow R = \sqrt{29}

  • Câu 19: Vận dụng
    Viết phương trình mặt cầu

    Cho hình lập phương QABC.DEFG có cạnh bằng 1 có \overrightarrow{OA},\ \ \overrightarrow{OC},\ \ \overrightarrow{OG}trùng với ba trục \overrightarrow{Ox},\ \overrightarrow{Oy},\ \overrightarrow{Oz}. Viết phương trình mặt cầu \left( S_{2} \right) nội tiếp hình lập phương.

    Hướng dẫn:

    \left( S_{2} \right) có tâm I\left( \frac{1}{2},\frac{1}{2},\frac{1}{2} \right) là trung điểm của 3 đoạn nối trung điểm các mặt đối diện đôi một có độ dài cạnh bằng 1. Bán kính R_{1} = \frac{1}{2}

    \Rightarrow \left( S_{2} \right):\left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( y - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( z - \frac{1}{2} \right)^{2} = \frac{1}{4}

    \Rightarrow \left( S_{2} \right):x^{2} + y^{2} + z^{2} - x - y - z + \frac{1}{2} = 0

  • Câu 20: Vận dụng
    Xác định phương trình mặt cầu

    Cho hình lập phương QABC.DEFG có cạnh bằng 1 có \overrightarrow{OA},\ \ \overrightarrow{OC},\ \ \overrightarrow{OG}trùng với ba trục \overrightarrow{Ox},\ \overrightarrow{Oy},\ \overrightarrow{Oz}. Viết phương trình mặt cầu \left( S_{3} \right) tiếp xúc với tất cả các cạnh của hình lập phương.

    Hướng dẫn:

    \left( S_{2} \right) tiếp xúc với 12 cạnh của hình lập phương tại trung điểm của mỗi cạnh. Tâm I\left( \frac{1}{2},\frac{1}{2},\frac{1}{2} \right) là trung điểm của 6 đoạn nối trung điểm của các cặp cạnh đối diện đôi một có độ dài bằng \sqrt{2}

    Bán kính R_{3} =\frac{\sqrt{2}}{2}

    \Rightarrow \left( S_{2} \right):\left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( y - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( z - \frac{1}{2} \right)^{2} = \frac{1}{2}

    \Rightarrow \left( S_{3} \right):x^{2} + y^{2} + z^{2} - x - y - z + \frac{1}{4} = 0

  • Câu 21: Vận dụng
    Tìm phương trình mặt cầu thỏa mãn điều kiện

    Cho hình lập phương QABC.DEFG có cạnh bằng 1 có \overrightarrow{OA},\ \ \overrightarrow{OC},\ \ \overrightarrow{OG} trùng với ba trục \overrightarrow{Ox},\ \overrightarrow{Oy},\ \overrightarrow{Oz}. Viết phương trình mặt cầu \left( S_{1} \right) ngoại tiếp hình lập phương.

    Hướng dẫn:

    \left( S_{1} \right) có tâm I là trung điểm chung của 4 đường chéo: I\left( \frac{1}{2},\frac{1}{2},\frac{1}{2} \right), bán kính R_{1} = \frac{1}{2}OE = \frac{\sqrt{3}}{2}

    \Rightarrow \left( S_{1} \right):\left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( y - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( z - \frac{1}{2} \right)^{2} = \frac{3}{4}

    \Rightarrow \left( S_{1} \right):x^{2} + y^{2} + z^{2} - x - y - z = 0

  • Câu 22: Thông hiểu
    Xác định tập hợp điểm I thỏa mãn điều kiện

    Tìm tập hợp các tâm I của mặt cầu (S) có bán kính R = 3 tiếp xúc với mặt phẳng (P):\ 4x - 2y - 4z + 3 = 0

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    d(I,P) = 3 \Leftrightarrow \frac{|4x - 2y - 4z + 3|}{6} = 3

    \Rightarrow Tập hợp các tâm I của hai mặt phẳng song song và cách đều (P) một đoạn bằng 3: 4x - 2y - 4z - 15 = 0;4x - 2y - 4z + 21 = 0

  • Câu 23: Vận dụng
    Chọn phương án thích hợp

    Viết phương trình mặt cầu (S) qua ba điểm A(2,0,1);\ \ \ B(1,3,2);\ \ \ C(3,2,0) có tâm nằm trong mặt phẳng (xOy)

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2ax - 2by + d = 0 vì tâm I \in (xOy) \Rightarrow c = 0

    A,\ B,\ C \in (S)\Rightarrow \left\{ \begin{matrix} 4a - d = 5 \\ 2a + 6b - d = 14 \\ 6a + 4b - d = 13 \\ \end{matrix} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{matrix} 2a - 6b = - 9 \\ 2a + 4b = 8 \\ \end{matrix} \right.

    \Rightarrow a = \frac{3}{5};\ \ b = \frac{17}{10};\ \ c = 0;\ \ d = - \frac{13}{5}

    \Rightarrow (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - \frac{6x}{5} - \frac{17y}{5} - \frac{13}{5} = 0

  • Câu 24: Vận dụng
    Chọn đáp án thích hợp

    Trong không gian cho đường tròn (C):\left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 12x + 4y - 6z + 24 = 0 \\ 2x + 2y + z + 1 = 0 \\ \end{matrix} \right.

    Bán kính r của đường tròn (C) bằng:

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S)chứa (C) có tâm I(6, - 2,3) và R = 5 .

    Khoảng cách từ I đến mặt phẳng thiết diện là:

    h = \frac{\left| 2.6 + 2.( - 2) + 3 + 1 \right|}{\sqrt{2^{2} + 2^{2} + 1^{2}}} = 4

    \Rightarrow r = \sqrt{R^{2} - h^{2}} = \sqrt{25 - 16} = 3.

  • Câu 25: Vận dụng
    Định phương trình mặt cầu

    Cho tứ diện ABCD có A(1,1,1);\ \ \ B(3,3,1);\ \ \ C(3,1,3);\ \ \ D(1,3,3). Viết phương trình mặt cầu \left( S_{2} \right) nội tiếp tứ diện.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    AB = AC = AD = BC = CD = DB = 2\sqrt{2} \Rightarrow Tứ diện ABCD đều.

    \left( S_{2} \right) tiếp xúc với bốn mặt của tứ diện tại trọng tâm của mỗi mặt.

    Trọng tâm G của tam giác đều ACD: G\left( \frac{5}{3},\frac{5}{3},\frac{7}{3} \right); tâm của \left( S_{2} \right):\ E(2,2,2).

    Bán kính của \left( S_{2} \right):R_{2}^{2} = EG^{2}= \left( \frac{5}{3} - 2 \right)^{2} + \left( \frac{5}{3} - 2 \right)^{2} + \left( \frac{7}{3} - 2 \right)^{2} = \frac{1}{3}

    \Rightarrow \left( S_{2} \right):(x - 2)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 2)^{2} = \frac{1}{3}

  • Câu 26: Vận dụng
    Chọn phương án đúng

    Trong không gian Oxyz cho đường tròn (C):\left\{ \begin{matrix} x^2 + y^2+ z^{2} - 2x - 4y - 6z - 67 = 0 \\ 2x - 2y + z + 5 = 0 \\ \end{matrix} \right.. Bán kính r của (C) bằng:

    Hướng dẫn:

    Viết lại phương trình mặt cầu (S) chứa (C) :

    (x - 1)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 3)^{2} = 81.

    Để biết tâm I(1,2,3) và bán kính R = 9 .

    \Rightarrow Bán kính của (C) là :r = \sqrt{81 - 4} = \sqrt{77} (do khoảng cách từ I đến mặt phẳng chứa (C) là h = \frac{|2.1 - 2.2 + 3 + 5|}{\sqrt{2^{2} + ( - 2)^{2} + 1^{2}}} = 2) .

  • Câu 27: Vận dụng
    Tính bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác

    Cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x - 4z - 4 = 0 và ba điểmA(1,2, - 2);B( - 4,2,3);C(1, - 3,3) nằm trên mặt cầu (S). Bán kính r của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC là:

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    h = \frac{|1 + 5.0 - 2 - 8|}{\sqrt{1^{2} + 5^{2} + ( - 1)^{2}}} = \sqrt{3}

    \Rightarrow r = \sqrt{R^{2} - h^{2}} = \sqrt{9 - 3} = \sqrt{6}.

  • Câu 28: Vận dụng
    Chọn đáp án đúng

    Cho mặt cầu (S): x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 2z - 2 = 0 và điểm A( - 6, - 1,3) . Gọi M là tiếp điểm của (S) và tiếp tuyến di động (d) qua. Tìm tập hợp các điểm M. (Chọn các đáp án đúng)

    Hướng dẫn:

    (S) có tâm I(2, - 3,1).\ \overrightarrow{IM} = (x - 2,y + 3,z + 1);\overrightarrow{AM} = (x + 6,y + 1,z - 3)

    \begin{matrix} \overrightarrow{IM}.\overrightarrow{AM} = (x - 2)(x + 6) + (y + 3)(y + 1) + (z + 1)(z - 3) = 0 \\ \Rightarrow M \in (S'):x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x + 4y - 3z - 12 = 0;\ \ M \in (S) \\ \end{matrix}

    \Rightarrow M \in đường tròn \left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 6y + 2z - 2 = 0 \\ 4x - y - 2z - 5 = 0 \\ \end{matrix} \right.

    Hay \left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x + 4y - 2z - 12 = 0 \\ 4x - y - 2z - 5 = 0 \\ \end{matrix} \right.

  • Câu 29: Vận dụng
    Chọn kết luận đúng

    Cho mặt cầu (S):\ \ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 6z - 5 = 0 và mặt phẳng (P):\ x - 2y + 2z + 3 = 0. Gọi M là tiếp điểm của (S) và tiếp diện di động (Q) vuông góc với (P). tập hợp các điểm M là:

    Hướng dẫn:

    (S) có tâm I( - 1,1, - 3), bán kính R = 4. IM vuông góc với (Q), nên IM//(P) \Rightarrow M nằm trong mặt phẳng (R) qua I và song song với (P).

    Phương trình (R):x - 2y + 2z + D = 0.\ I \in (R) \Rightarrow D = 9

    \Rightarrow (R):x - 2y + 2z + 9 =0

    M \in (S) \Rightarrow Tập hợp các điểm M là đường tròn giao tuyến của (S) và (R):

    \left\{ \begin{matrix} x^2 + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 6z - 5 = 0 \\ x - 2y + 2z + 9 = 0 \\ \end{matrix} \right.

  • Câu 30: Vận dụng
    Viết phương trình mặt cầu (S’)

    Cho mặt cầu (S):\ \ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 6z - 5 = 0 và mặt phẳng (P):\ x - 2y + 2z + 3 = 0. Viết phương trình mặt cầu (S’) có bán kính nhỏ nhất chứa giao tuyến (C) của (S) và (P).

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    (S'):x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y+ 6z - 5 + m(x - 2y + 2z + 3) = 0

    \Leftrightarrow (S'):x^{2} + y^{2} + z^{2} +(m + 2)x - 2(m + 1)y + 2(m + 3)z + 3m - 5 = 0

    (S') có bán kính nhỏ nhất \Leftrightarrow Tâm H\left( - \frac{m + 2}{2},m + 1, - m - 3 \right) \in (P)

    \Leftrightarrow - \frac{m + 2}{2} - 2(m + 1) + 2( - m - 3) + 3 = 0 \Leftrightarrow m = - \frac{4}{3}

    Vậy (S'):x^{2} + y^{2} + = z^{2} + \frac{2}{3}x + \frac{2}{3}y + \frac{10}{3}z - 9 = 0

  • Câu 31: Vận dụng
    Xác định giá trị của k

    Cho hai điểm A(2, - 3, - 1);\ \ \ B( - 4,5, - 3). Định k để tập hợp các điểm M(x,y,z) sao cho AM^{2} + BM^{2} = 2\left( k^{2} + 1 \right),\ \ k \in \mathbb{R}^{+}, là một mặt cầu.

    Hướng dẫn:

    Theo bài ra ta có:

    AM^{2} + BM^{2} = 2\left( k^{2} + 1 \right)

    \Leftrightarrow (x - 2)^{2} + (y + 3)^{2} + (z + 1)^{2} + (x + 4)^{2}+ (y - 5)^{2} + (z + 3)^{2} = 2\left( k^{2} + 1 \right)

    \Leftrightarrow (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 2y + 4z + 31 - k^{2} = 0,\ \ k \in \mathbb{R}^{+}

    Ta có: a = - 1;b = 1;c = - 2;d = 31 - k^{2}

    (S) là mặt cầu \Leftrightarrow a^{2} + b^{2} + c^{2} - d > 0 \Leftrightarrow k^{2} - 25 > 0

    \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} k < 5 \\ k > - 5 \\ \end{matrix} \right. Với k \in \mathbb{R}^{+} \Rightarrow k > 5

  • Câu 32: Vận dụng
    Chọn đáp án đúng

    Cho hai điểm A(2, - 3, - 1);\ \ \ B( - 4,5, - 3). Tìm tập hợp các điểm M(x,y,z) thỏa mãn \frac{MA}{MB} = \frac{\sqrt{3}}{2}

    Hướng dẫn:

    Theo bài ra ta có:

    2MA = \sqrt{3}MB \Leftrightarrow 4MA^{2} = 3MB^{2}

    \Leftrightarrow 4\left\lbrack (2 - x)^{2} + ( - 3 - y)^{2} + ( - 1 - z)^{2} \right\rbrack

    = 3\left\lbrack ( - 4 - x)^{2} + (5 - y)^{2} + ( - 3 - z)^{2} \right\rbrack

    Mặt cầu x^{2} + y^{2} + z^{2} - 40x - 54y - 10z - 94 = 0

  • Câu 33: Vận dụng
    Tìm số phần bằng nhau

    Cho hình lập phương QABC.DEFG có cạnh bằng 1 có \overrightarrow{OA},\ \ \overrightarrow{OC},\ \ \overrightarrow{OG} trùng với ba trục \overrightarrow{Ox},\ \overrightarrow{Oy},\ \overrightarrow{Oz}. Sáu mặt phẳng x - y = 0;\ \ y - z = 0;z - x = 0; x + y = 1;\ \ y + z = 1;\ \ z + x = 1 chia hình lập phương thành bao nhiêu phân bằng nhau?

    Hướng dẫn:

     

  • Câu 34: Vận dụng
    Chọn đáp án thích hợp

    Tìm tập hợp các tâm I của mặt cầu

    (S): x^{2} + y^{2} + z^{2} - 6\cos t - 4\sin ty + 6z\cos 2t - 3 = 0, t\mathbb{\in R}.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    a = 3cost;b = 2sint;c = - 3;d = cos2t - 3 = - 2sin^{2}t - 2

    \Rightarrow 9cos^{2}t + 4sin^{2}t + 2sin^{2}t + 11 > 0,\ \ \forall t\mathbb{\in R}

    Tâm I:x = 3cost;y = 2sint;z = - 3

    \Rightarrow \frac{x^{2}}{9} + \frac{y^{2}}{4} = 1;\ \ z + 3 = 0

    Vậy tập hợp các tâm I là elip \frac{x^{2}}{9} + \frac{y^{2}}{4} = 1;z + 3 = 0

  • Câu 35: Nhận biết
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian Oxyz cho mặt cầu (S) có phương trình x^{2} + y^{2} + z^{2} - x + y - 3z + \frac{7}{4} = 0, (S) có tọa độ tâm I và bán kính R là:

    Hướng dẫn:

    Phương trình mặt cầu (S) được viết lại :

    \left( x - \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( y + \frac{1}{2} \right)^{2} + \left( z - \frac{3}{2} \right)^{2} = 1 \Rightarrow I\left( \frac{1}{2},\frac{- 1}{2},\frac{3}{2} \right)

    Và R = 1

  • Câu 36: Vận dụng
    Tính tọa độ tâm I và bán kính R

    Cho mặt (S) tâm I ở trên z’Oz tiếp xúc với hai mặt phẳng (P):2x - 2y + z - 3 = 0 và (Q):\ \ x + 2y - 2z + 9 = 0. Tính tọa độ tâm I và bán kính R? (Có thể chọn nhiều đáp án).

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    I(0,0,z) \Rightarrow d(I,P) = d(I,Q)

    \Leftrightarrow \frac{|z - 3|}{3} = \frac{| - 2z + 9|}{3}

    \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} z_{1} = 4 \\ z_{2} = 6 \\ \end{matrix} \right.\ \Rightarrow \left\lbrack \begin{matrix} R_{1} = \dfrac{1}{3} \\ R_{2} = 1 \\ \end{matrix} \right.

    Vậy: \left\lbrack \begin{matrix} I_{1}(0,0,4);R_{1} = \dfrac{1}{3} \\ I_{2}(0,0,6);R_{2} = 1 \\ \end{matrix} \right.

  • Câu 37: Vận dụng
    Chọn phương án đúng

    Trong không gian tọa độ Oxyz cho đường tròn (C):\left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} - 12x + 4y - 6z - 24 = 0 \\ 2x + 2y + z + 1 = 0 \\ \end{matrix} \right.. Tâm H của (C) là điểm có tọa độ:

    Hướng dẫn:

    Viết lại phương trình mặt cầu (S) chứa (C):

    (x - 6)^{2} + (y + 2)^{2} + (z - 3)^{2} = 25

    để biết tâm I(6, - 2,3) và R = 5 .

    Phương trình đường thẳng qua I và vuông góc với mặt phẳng chứa

    (C):\left\{ \begin{matrix} x = 6 + 2t \\ y = - 2 + 2t \\ z = 3 + t \\ \end{matrix} \right.

    Thế vào phương trình mặt phẳng thiết diện:

    2(6 + 2t) + 2( - 2 + 2t) + 3 + t + 1 = 0 \Leftrightarrow t = - \frac{4}{3} .

    \Rightarrow H\left( \frac{10}{3}, -\frac{14}{3},\frac{5}{3} \right) .

  • Câu 38: Vận dụng
    Xác định tọa độ tâm I

    Cho tứ diện ABCD có A(3,6, - 2);B(6,0,1);C( - 1,2,0);D(0,4,1). Tâm I của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD có tọa độ:

    Hướng dẫn:

    Gọi I(x,y,z) là tâm cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD. Tọa độ của I là nghiệm của hệ phương trình:

    \left\{ \begin{matrix} AI^{2} = BI^{2} \\ BI^{2} = CI^{2} \\ CI^{2} = DI^{2} \\ \end{matrix} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} (x - 3)^{2} + (y - 6)^{2} + (z + 2)^{2} = (x - 6)^{2} + y^{2} + (z - 1)^{2} \\ (x - 6)^{2} + y^{2} + (z - 1)^{2} = (x + 1)^{2} + (y - 2)^{2} + z^{2} \\ (x + 1)^{2} + (y - 2)^{2} + z^{2} = x^{2} + (y - 4)^{2} + (z - 1)^{2} \\ \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} 6x - 12y + 6z = - 12 \\ - 14x + 4y - 2z = - 32 \\ 2x + 4y + 2z = 12 \\ \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} x - 2y + z = - 2 \\ 7x - 2y + z = 16 \\ x + 2y + z = 6 \\ \end{matrix} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} x = 3 \\ y = 2 \\ z = - 1 \\ \end{matrix} \right.\ \Rightarrow I(3,2, - 1)

  • Câu 39: Vận dụng
    Tính diện tích mặt cầu (S)

    Cho hình hợp chữ nhật ABCD.EFGH có A(0,0,0);\ \ \ B(4,0,0);\ \ \ D(0,6,0);\ \ \ E(0,0,2). Tính diện tích mặt cầu (S) ngoại tiếp hình hợp chữ nhật.

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) ngoại tiếp hình hợp chữ nhật có tâm là trung điểm chung của 4 đường chéo bằng nhau của hình hộp và có đường chéo bằng đường chéo. (Học sinh tự vẽ hình)

    AG^{2} = AC^{2} + AE^{2} = AB^{2} + AD^{2} + AE^{2}= 16 + 36 + 4 = 56

    R = \frac{AG}{2} \Rightarrow R^{2} = \frac{AG^{2}}{4} = \frac{56}{4} = 14 \Rightarrow S = 4\pi R^{2} = 56\piđvdt

0/39
39 câu:
Kiểm tra Kiểm tra lại Bỏ qua Nộp bài

Chúc mừng Bạn đã hoàn thành bài!

Kết quả làm bài:
  • Nhận biết (3%):
    2/3
  • Thông hiểu (18%):
    2/3
  • Vận dụng (79%):
    2/3
  • Thời gian làm bài: 00:00:00
  • Số câu làm đúng: 0
  • Số câu làm sai: 0
  • Điểm số: 0
  • Điểm thưởng: 0
Làm lại
Bạn còn 1 lượt làm bài tập miễn phí. Hãy mua tài khoản VnDoc PRO để học không giới hạn nhé! Bạn đã HẾT lượt làm bài tập miễn phí! Hãy mua tài khoản VnDoc PRO để làm Trắc nghiệm không giới hạn và tải tài liệu nhanh nhé!
Mua ngay Đổi điểm

Đấu trường Bài tập Phương trình mặt cầu mức độ Vận dụng Toán 12 có đáp án

Đang tìm đối thủ...

Đang tải...

Tạo phòng ngay Đấu trường chung
1
32 Bài viết đã được lưu
Xác thực tài khoản!

Theo Nghị định 147/2024/ND-CP, bạn cần xác thực tài khoản trước khi sử dụng tính năng này. Chúng tôi sẽ gửi mã xác thực qua SMS hoặc Zalo tới số điện thoại mà bạn nhập dưới đây:

Số điện thoại chưa đúng định dạng!
Số điện thoại này đã được xác thực!
Bạn có thể dùng Sđt này đăng nhập tại đây!
Lỗi gửi SMS, liên hệ Admin
Sắp xếp theo
Xóa Đăng nhập để Gửi
Tìm bài trong mục này