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 Trắc nghiệm Toán 12 Kết nối tri thức
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 89.000đ

Bài tập trắc nghiệm Toán 12 KNTT Bài 17 (Mức độ Khó)

Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao
  • Bài kiểm tra này bao gồm 20 câu
  • Điểm số bài kiểm tra: 20 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
    Tính GTLN của AM

    Trong không gian tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S):(x - 1)^{2} + (y + 1)^{2} + z^{2} = \frac{5}{6}, mặt phẳng (P):x + y + z - 1 = 0 và điểm A(1;1;1). Điểm M thay đổi trên đường tròn giao tuyến của (P) và (S). Giá trị lớn nhất của AM là:

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu có tâm I(1; - 1;0),R^{2} = \frac{5}{6}. Hạ IH,AK vuông góc với (P). Tọa độ K\left( \frac{1}{3};\frac{1}{3};\frac{1}{3} \right).

    Suy ra KI^{2} = \frac{7}{3} > IM^{2} = IN^{2} = \frac{5}{6} nên điểm K nằm ngoài đoạn MN.

    Bán kính đường tròn giao tuyến là: r = MH = \sqrt{R^{2} - IH^{2}} = \sqrt{\frac{5}{6} - \frac{1}{3}} = \frac{\sqrt{2}}{2}.

    Ta có KH = \sqrt{KI^{2} - IH^{2}} = \sqrt{\frac{7}{3} - \frac{1}{3}} = \sqrt{2}. Từ đó suy ra AM lớn nhất là:

    \max AM^{2} = AK^{2} + (KH + r)^{2} = \frac{4}{3} + \left( \sqrt{2} + \frac{\sqrt{2}}{2} \right)^{2} = \frac{35}{6}

    \Leftrightarrow \max AM = \sqrt{\frac{35}{6}}.

  • Câu 2: Vận dụng cao
    Tính độ dài đoạn thẳng MN

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyzcho đường thẳng d:\frac{x - 2}{2} = \frac{y}{- 1} = \frac{z}{4} và mặt cầu (S):(x - 1)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 1)^{2} = 2. Hai mặt phẳng (P) và (Q) chứa d và tiếp xúc với (S). Gọi M và N là tiếp điểm. Độ dài đoạn thẳng MN bằng

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Từ (S) Tâm I(1;2;1) và bán kính R = \sqrt{2}

    Từ d Vectơ \overrightarrow{u} = (2; - 1;4)

    Hạ \overrightarrow{u} = (2; - 1;4) \Rightarrow H(2 + 2t; - t;4t)

    \Rightarrow \overrightarrow{IH}.\overrightarrow{u} = \overrightarrow{0}

    \Leftrightarrow (2t + 1).2 + ( - 1).( - 2 - t) + (4t - 1).4 = 0

    \Leftrightarrow t = 0 \Leftrightarrow H(2;0;0)

    Xét tam giác \Delta IHM vuông tại M ta có:

    MH^{2} = IH^{2} - IM^{2} = 62 = 4 \Rightarrow MH = 2.

    Ta có \frac{1}{MK^{2}} = \frac{1}{MH^{2}} + \frac{1}{MI^{2}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{2} = \frac{3}{4} \Rightarrow MK = \frac{2}{\sqrt{3}}.

    \Rightarrow MN = 2MK = \frac{4}{\sqrt{3}}.

  • Câu 3: Vận dụng
    Tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):(x - 1)^{2} + y^{2} + (z - 2)^{2} = 10 và hai điểm A(1\ ;2\ ; - 4) và B(1\ ;2\ ;14). Điểm M thay đổi trên mặt cầu (S). Giá trị nhỏ nhất của (MA + 2MB) bằng

    Hướng dẫn:

    Ta có \overrightarrow{IA} = (0;2; - 6), gọi \overrightarrow{IC} = \frac{1}{4}\overrightarrow{IA} = \left( 0;\frac{1}{2}; - \frac{3}{2} \right) \Leftrightarrow C\left( 1;\frac{1}{2};\frac{1}{2} \right). Điểm C bên trong (S).

    Ta có AM^{2} = IA^{2} + IM^{2} - 2\overrightarrow{IA}.\overrightarrow{IM}

    = 40 + 10 - 8\overrightarrow{IC}.\overrightarrow{IM}

    = 4\left( 10 + \frac{5}{2} - 2\overrightarrow{IC}.\overrightarrow{IM} \right) = 4MC^{2}

    Suy ra MA = 2MC và S = MA + 2MB = 2(MB + MC) \geq 2BC = 3\sqrt{82}.

  • Câu 4: Vận dụng cao
    Tính giá trị của biểu thức

    Trong không gian Oxyz, cho điểm A(1;2;-1) và mặt phẳng (P):x+y+2z-13=0. Xét các mặt cầu (S) có tâm I(a;b;c), đi qua điểm A, tiếp xúc với mặt phẳng (P) . Tính giá trị của biểu thức T=a^2+2b^2+3c^2 khi (S) có bán kính nhỏ nhất.

    Hướng dẫn:

     Gọi H là hình chiếu của I trên mặt phẳng (P) ta có IA + IH =2R nên R nhỏ nhất khi I, A, H thẳng hàng và I là trung điểm của AH.

    Phương trình AH đi qua A và vuông góc với mặt phẳng (P) có phương trình là

    \left\{\begin{matrix} x=1+t \\ y=2+t \\ z=-1+2t \end{matrix}ight.

    Tọa độ H là nghiệm (x;y;z) của hệ:

    \left\{\begin{matrix} x=1+t \\ y=2+t \\ z=-1+2t \\ x+y+2z-13=0 \end{matrix}ight.

    \Rightarrow H(3;4;3)\Rightarrow I(2;3;1)

    Suy ra, ta có: T=a^2+2b^2+3c^2 =2^2+2.3^2+3.1^2=25

  • Câu 5: Vận dụng
    Tính diện tích mặt cầu

    Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Cạnh bên SA = a\sqrt 6 và vuông góc với đáy (ABCD). Tính theo a diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD ta được:

    Hướng dẫn:

     Tính diện tích mặt cầu

    Gọi O = AC \cap BD, suy ra O là tâm đường tròn ngoại tiếp hình vuông ABCD.

    Gọi I là trung điểm SC, suy ra IO\parallel SA \Rightarrow IO \bot \left( {ABCD} ight)

    Do đó IO là trục của hình vuông ABCD, suy ra IA = IB = IC = ID.  (1)

    Xét tam giác SAC vuông tại A có I là trung điểm cạnh huyền SC nên IS = IC = IA.   (2)

    Từ (1) và (2), ta có: R = IA = IB = IC = ID = IS = \frac{{SC}}{2} = a\sqrt 2

    Vậy diện tích mặt cầu S = 4\pi {R^2} = 8\pi {a^2} (đvdt).

  • Câu 6: Vận dụng
    Tính tỉ số

    Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a và cạnh bên bằng \frac{{a\sqrt {21} }}{6}. Gọi h là chiều cao của khối chóp và R là bán kính mặt cầu ngoại tiếp khối chóp. Tỉ số \frac{R}{h} bằng:

    Hướng dẫn:

     Tính tỉ số

    Gọi O là tâm \triangle ABC, suy ra SO \bot \left( {ABC} ight) và AO = \frac{{a\sqrt 3 }}{3}

    Trong SOA, ta có h = SO = \sqrt {S{A^2} - A{O^2}} = \frac{a}{2}

    Trong mặt phẳng SOA, kẻ trung trực d của đoạn SA cắt SO tại I, suy ra:

    • I \in d nên IS =IA.
    • I \in SO nên IA=IB=IC.

    Do đó IA=IB=IC=IS nên I là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối chóp .

    Gọi M là tung điểm SA, ta có \Delta SMI\,\, \backsim \,\,\Delta SOA nên R = SI = \frac{{SM.SA}}{{SO}} = \frac{{S{A^2}}}{{2SO}} = \frac{{7{m{a}}}}{{12}}

    Vậy \frac{R}{h} = \frac{7}{6}.

  • Câu 7: Thông hiểu
    Xác định phương trình mặt cầu tương ứng

    Mặt cầu tâm I(2;4;6) tiếp xúc với trục Oz có phương trình:

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu tâm I(2;4;6), bán kính R và tiếp xúc trục Ox\Leftrightarrow R = d(I;Oz)

    \Leftrightarrow R = \sqrt{x_{I}^{2} + y_{I}^{2}} = \sqrt{20}.

    Vậy (S):(x - 2)^{2} + (y - 4)^{2} + (z - 6)^{2} = 20.

    Lưu ý : Học sinh hoàn toàn có thể sử dụng công thức khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng để giải quyết.

  • Câu 8: Thông hiểu
    Viết phương trình mặt cầu

    Trong không gian (Oxyz), cho mặt phẳng(P):2x - y - z + 4 = 0 và điểm I(2; - 3; - 1); mặt cầu (S) tâm I và tiếp xúc mặt phẳng (P) có phương trình là

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) tâm I và tiếp xúc mặt phẳng (P) có bán kính là:

    R = \frac{\left| 2.2 - ( - 3) - ( - 1) + 4 ight|}{\sqrt{2^{2} + ( - 1)^{2} + ( - 1)^{2}}} = 2\sqrt{6}.

    Phương trình mặt cầu (S) là

    (x - 2)^{2} + (y + 3)^{2} + (z + 1)^{2} = \left( 2\sqrt{6} ight)^{2} = 24

  • Câu 9: Thông hiểu
    Tính đường kính của mặt cầu

    Cho các điểm A(2;4; - 1) và B(0; - 2;1) và đường thẳng d:\left\{ \begin{matrix} x = 1 + 2t \\ y = 2 - t \\ z = 1 + t \\ \end{matrix} \right.. Gọi (S) là mặt cầu đi qua A, B và có tâm thuộc đường thẳng d. Đường kính mặt cầu (S) bằng:

    Hướng dẫn:

    Gọi I(1 + 2t;2 - t;1 + t) trên d vì IA = IB \Rightarrow t = 1 \Rightarrow R = IA = \sqrt{19} đường kính là 2\sqrt{19}.

  • Câu 10: Vận dụng cao
    Xác định số mặt phẳng

    Trong không gian Oxyz, cho 3 điểm A(3;7;1),B(8;3;8) và C(3;3;0). Gọi \left( S_{1} \right) là mặt cầu tâm A bán kính bằng 3 và \left( S_{2} \right) là mặt cầu tâm B bán kính bằng 6. Hỏi có tất cả bao nhiêu mặt phẳng đi qua C và tiếp xúc đồng thời với cả hai mặt cầu \left( S_{1} \right),\left( S_{2} \right)?

    Hướng dẫn:

    Phương trình mặt phẳng qua C có dạng (P):m(x - 3) + n(y - 3) + pz = 0,m^{2} + n^{2} + p^{2} > 0.

    Mặt phẳng (P) tiếp xúc \left( S_{1} \right) ta có |4n + p| = 3\sqrt{m^{2} + n^{2} + p^{2}} (1)

    Mặt phẳng (P) tiếp xúc \left( S_{2} \right) ta có |5m + 8p| = 6\sqrt{m^{2} + n^{2} + p^{2}} (2)

    Từ đây ta có phương trình |5m + 8p| = 2|4n + p| \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} 5m = 8n - 6p\ \ \ (3) \\ 5m = - 8n - 10p\ \ \ (4) \end{matrix} \right.

    Từ (1), (3) ta có:

    (4n + p)^{2} = 9\left\lbrack \left( \frac{8n - 6p}{5} \right)^{2} + n^{2} + p^{2} \right\rbrack

    \Leftrightarrow 401n^{2} - 1064np + 524p^{2} = 0 \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} n = 2p \\ n = \frac{262}{401}p \end{matrix} \right.

    Trường hợp này ta tìm được hai mặt phẳng:

    \left( P_{1} \right):2x + 2y + z - 12 = 0

    \left( P_{2} \right):62x - 262y - 101z + 600 = 0

    Từ (1); (4) ta có:

    (4n + p)^{2} = 9\left\lbrack \left( \frac{8n + 10p}{5} \right)^{2} + n^{2} + p^{2} \right\rbrack

    \Leftrightarrow 401n^{2} + 1240np + 1100p^{2} = 0 \Leftrightarrow n = p = 0

    Trường hợp này không có mặt phẳng nào.

  • Câu 11: Vận dụng
    Xác định các tham số m thỏa mãn yêu cầu

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(3; 1; 2) và B(5; 7; 0). Có tất cả bao nhiêu giá trị thực của tham số m để phương trình x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 2my - 2(m + 1)z + m^{2} + 2m + 8 = 0 là phương trình của một mặt cầu (S) sao cho qua hai điểm A, B có duy nhất một mặt phẳng cắt mặt cầu (S) đó theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính bằng 1.

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 2my - 2(m + 1)z + m^{2} + 2m + 8 = 0

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

    Suy ra (*) là phương trình mặt cầu

    \Leftrightarrow m^{2} - 3 > 0 \Leftrightarrow |m| > \sqrt{3}

    Khi đó, mặt cầu (S) có tâm I(2; −m; m + 1) và bán kính R = \sqrt{m^{2} - 3}

    Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A, B.

    Theo giả thiết (P) cắt mặt cầu (S) theo giao tuyến là đường tròn có bán kính r = 1.

    Mặt khác, khoảng cách từ tâm I đến mặt phẳng (P) là d = \sqrt{R^{2} - r^{2}} = \sqrt{m^{2} - 4};\left( m^{2} - 4 \geq 0 ight)

    Ta có: \overrightarrow{AB} = (2;6; - 2) suy ra \overrightarrow{u} = (1;3; - 1) là một vectơ chỉ phương của đường thẳng AB

    Suy ra đường thẳng AB là: \left\{ \begin{matrix} x = 3 + t \\ y = 1 + 3t \\ z = 2 - t \\ \end{matrix} ight.\ ;\left( t\mathbb{\in R} ight)

    Để có duy nhất mặt phẳng (P) thỏa mãn bài thì

    TH1. Mặt phẳng (P) đi qua điểm I và I otin AB

    Ta có I ∈ (P) ⇔ d = 0 ⇔ m^2 − 4 = 0 ⇔ m = ±2.

    + Với m = 2 ⇒ I(2; −2; 3) ∈ AB ⇒ m = 2 (loại).

    + Với m = −2 ⇒ I(2;2; - 1) otin AB⇒ m = −2 (thỏa mãn).

    TH2. Mặt phẳng (P) cách I một khoảng lớn nhất ⇔ d lớn nhất ⇔ d = d(I, AB). (*)

    \overrightarrow{IA} = (1;1 + m;1 - m)

    \Rightarrow \left\lbrack \overrightarrow{IA};\overrightarrow{u} ightbrack = ( - 4 + 2m;2 - m;2 - m)

    \Rightarrow \left| \left\lbrack \overrightarrow{IA};\overrightarrow{u} ightbrack ight| = |2 - m|\sqrt{6};\left| \overrightarrow{u} ight| = \sqrt{11}

    Khi đó d(I;AB) = \frac{\left| \left\lbrack \overrightarrow{IA};\overrightarrow{u} ightbrack ight|}{\left| \overrightarrow{u} ight|} = \frac{|2 - m|\sqrt{6}}{\sqrt{11}}

    (*) \Leftrightarrow \sqrt{m^{2} - 4} = \frac{|2 - m|\sqrt{6}}{\sqrt{11}}

    \Leftrightarrow 5m^{2} + 24m - 68 = 0\Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix}m = 2(ktm) \\m = - \dfrac{34}{5}(tm) \\\end{matrix} ight.

    Vậy có 2 giá trị tham số m thỏa mãn yêu cầu.

  • Câu 12: 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 13: Vận dụng cao
    Tính bán kính mặt cầu

    Trong không gian Oxyz, cho ba điểm A(2;0;0),B(0;4;0),C(0;0;6), điểm M thay đổi trên mặt phẳng (ABC), N là điểm trên tia OM sao cho OM.ON = 12. Biết khi M thay đổi thì điểm N luôn nằm trên mặt cầu cố định. Tính bán kính mặt cầu đó

    Hướng dẫn:

    Giả sử N(x;y;z) \Rightarrow ON = \sqrt{x^{2} + y^{2} + z^{2}}.

    Do O, M, N thẳng hàng và N thuộc tia ON nên suy ra:

    OM.ON = 12 \Leftrightarrow\overrightarrow{OM} = \frac{12}{x^{2} + y^{2} +z^2}.\overrightarrow{ON}

    Do N \in (ABC) \Rightarrow 6x + 3y + 2z = x^{2} + y^{2} + z^{2}

    \Leftrightarrow (x - 3)^{2} + \left( y -\frac{3}{2} \right)^2 + (z - 1)^{2} = \frac{49}{4}

    Vậy N thuộc mặt cầu cố định bán kính R = \frac{7}{2}.

  • Câu 14: Vận dụng
    Chọn phương án thích hợp

    Cho mặt phẳng (P):x - 2y - 2z + 10 =0 và hai đường thẳng \Delta_{1}:\ \frac{x - 2}{1} = \frac{y}{1} = \frac{z - 1}{- 1}, \ \Delta_{2}:\frac{x - 2}{1} = \frac{y}{1} = \frac{z + 3}{4}. Mặt cầu (S) có tâm thuộc \Delta_{1}, tiếp xúc với \Delta_{2} và mặt phẳng (P), có phương trình:

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    \Delta_{1}:\left\{ \begin{matrix} x = 2 + t \\ y = t \\ z = 1 - t \\ \end{matrix} \right.; \Delta_{2} đi qua điểm A(2;0; - 3) và có vectơ chỉ phương \overrightarrow{a_{2}} = (1;1;4).

    Giả sử I(2 + t;t;1 - t) \in \Delta_{1} là tâm và R là bán kính của mặt cầu (S).

    Ta có: \overrightarrow{AI} = (t;t;4 - t) \left\lbrack \overrightarrow{AI},\overrightarrow{a_{2}} \right\rbrack = (5t - 4;4 - 5t;0)

    d\left( I;\Delta_{2} \right) = \frac{\left| \left\lbrack \overrightarrow{AI},\overrightarrow{a_{2}} \right\rbrack \right|}{\left| \overrightarrow{a_{2}} \right|} = \frac{|5t - 4|}{3}

    d(I,(P)) = \frac{\left| 2 + t - 2t - 2(1 - t) + 10 \right|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = \frac{|t + 10|}{3}.

    (S) tiếp xúc với \Delta_{2} và (P) d(I,\Delta_{2}) = d(I,(P)) |5t - 4| = |t + 10| \left\lbrack \begin{matrix} t = \frac{7}{2} \\ t = - 1 \\ \end{matrix} \right..

    Với t = \frac{7}{2} I\left( \frac{11}{2};\frac{7}{2}; - \frac{5}{2} \right), R = \frac{9}{2} (S):\left( x - \frac{11}{2} \right)^{2} + \left( y - \frac{7}{2} \right)^{2} + \left( z + \frac{5}{2} \right)^{2} = \frac{81}{4}.

    Với t = - 1 I(1; - 1;2),\ R = 3 (S):(x - 1)^{2} + (y + 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 9.

  • Câu 15: Vận dụng
    Tính giá trị biểu thức T

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S):(x - 1)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 3)^{2} = 16 và các điểm A(1;0;2), B( - 1;2;2). Gọi (P) là mặt phẳng đi qua hai điểm A, B sao cho thiết diện của (P) với mặt cầu (S) có diện tích nhỏ nhất. Khi viết phương trình (P) dưới dạng (P):ax + by + cz + 3 = 0. Tính T = a + b + c.

    Hướng dẫn:

    Gọi I là tâm mặt cầu, H là tâm đường tròn giao tuyến và là hình chiếu của I trên (P), kẻ IK vuông góc với AB. Đường tròn có bán kính nhỏ nhất khi (P) cách xa I nhất, mà IH \leq IK.

    Vậy ta phải có H \equiv K và (P) có một vtpt \overrightarrow{IK}.

    Ghi \frac{2(x - 1) - 2y + 0(z - 2)}{8} CALC (nhập tọa độ I) 1 = 2 = 3 = STO M

    ghi 1 + 2M - 1\ \ :\ \ - 2M - 2\ \ :\ \ 2 + 0M - 3 bấm = \ \ = \ \ = ta có tọa độ véc tơ \overrightarrow{IK} = ( - 1; - 1; - 1)

    \Rightarrow (P): - x - y - z + 3 = 0 \Rightarrow a + b + c = - 3.

  • Câu 16: Vận dụng cao
    Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x + 4y + 4z = 0 và điểmM(1;2; - 1). Một đường thẳng thay đổi qua M cắt (S) tại hai điểm A; B. Tìm giá trị lớn nhất của tổng MA + MB.

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) có tâm I(1; - 2; - 2) và bán kính R = 3. Trong khi IM = \sqrt{17} > 3 nên M nằm ngoài hình cầu (S).

    Gọi H là trung điểm của AB, có M nằm trên đường AB và nằm ngoài đoạn AB nên có MA + MB = 2MH.

    Mặt khác, tam giác IHM vuông tại H nên HM \leq MI. Vậy MA + MB \leq 2\sqrt{17}.

    Đẳng thức xảy ra khi đường thẳng qua M và tâm I của mặt cầu, tức AB lúc này là đường kính của mặt cầu.

    Vậy giá trị lớn nhất của tổng MA + MB là 2\sqrt{17}.

  • Câu 17: Vận dụng cao
    Tính giá trị của biểu thức

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(2;1;3),B(6;5;5). Gọi (S) là mặt cầu đường kính AB. Mặt phẳng (P) vuông góc với đoạn AB tại H sao cho khối nón đỉnh A và đáy là hình tròn tâm H (giao của mặt cầu (S) và mặt phẳng (P)) có thể tích lớn nhất, biết rẳng (P):2x + by + cz + d = 0 với b;c;d\mathbb{\in Z}. Tính S = b +c + d.

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    \overrightarrow{AB} = (4;4;2) = 2(2;2;1), \overrightarrow{AB} là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (P) suy ra phương trình mặt phẳng (P) có dạng 2x + 2y + z + d = 0.

    Gọi I là tâm mặt cầu thì I là trung điểm của AB suy ra I(4;3;4), bán kính mặt cầu R = \frac{AB}{2} = 3.

    Đặt IH = x suy ra HK = \sqrt{R^{2} - x^{2}} = \sqrt{9 - x^{2}}.

    Thể tích khối nón

    V = \frac{1}{3}IH.\pi.HK^{2} = \frac{1}{3}.\pi.\left( 9 - x^{2} \right)(3 + x)

    = \frac{1}{6}.\pi.(6 - 2x)(3 + x)(3 + x) \leq \frac{1}{6}.\pi\left( \frac{6 + 3 + 3}{3} \right)^{3}.

    Dấu bằng xảy ra khi 6 - 2x = 3 + x \Leftrightarrow x = 1.

    Ta có hệ: \left\{ \begin{matrix}d\left( A;(P) \right) = 4 \\d\left( I;(P) \right) = 1\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix}\frac{|d + 9|}{3} = 4 \\\frac{|d + 18|}{3} = 1\end{matrix} \right.\Leftrightarrow \left\{ \begin{gathered} \left[ \begin{gathered} d = 3 \hfill \\ d = - 21 \hfill \\ \end{gathered} \right. \hfill \\ \left[ \begin{gathered} d = - 21 \hfill \\ d = - 15 \hfill \\ \end{gathered} \right. \hfill \\ \end{gathered} \right. \Leftrightarrow d = - 21

    Vậy (P):2x + 2y + z -21 =0.

    Suy ra: b + c + d = - 18.

  • Câu 18: Vận dụng
    Viết phương trình mặt cầu

    Cho hai mặt phẳng (P), (Q) có phương trình (P):x - 2y + z - 1 = 0 và (Q):2x + y - z + 3 = 0. Mặt cầu có tâm nằm trên mặt phẳng (P) và tiếp xúc với mặt phẳng (Q) tại điểm M, biết rằng M thuộc mặt phẳng (Oxy) và có hoành độ x_{M} = 1, có phương trình là:

    Hướng dẫn:

    Vì M \in (Oxy) và có hoành độ bằng 1 nên M(1;y;0).

    Lại có, mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng (Q) nên M \in (Q) \Rightarrow M(1; - 5;0).

    Gọi I(a;b;c) là tâm của mặt cầu (S) cần tìm.

    Ta có (S) tiếp xúc với mp (Q) tại M nên IM\bot(Q).

    Mặt phẳng (Q) có vectơ pháp tuyến \overrightarrow{n} = (2;1; - 1).

    Ta có: IM\bot(Q)\Leftrightarrow \overrightarrow{MI} = t\overrightarrow{n},\ \left( t\mathbb{\in R} \right) \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} a = 1 + 2t \\ b = -5 + t \\ c = - t \\ \end{matrix} \right.

    I \in (P) \Leftrightarrow 1 + 2t - 2( - 5 + t) - t - 1 = 0 \Leftrightarrow t = 10 \Rightarrow I(21;5; - 10).

    Bán kính mặt cầu R = d\left( I;(Q) \right) = 10\sqrt{6}.

    Vậy phương trình mặt cầu (S):(x - 21)^{2}+ (y - 5)^{2} + (z + 10)^{2} = 600.

  • Câu 19: Vận dụng
    Viết phương trình mặt cầu

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A(1; - 2;3) và B( - 1;0;1) và mặt phẳng (P):x + y + z + 4 = 0. Phương trình mặt cầu (S) có bán kính bằng \frac{AB}{6} có tâm thuộc đường thẳng AB và (S) tiếp xúc với mặt phẳng (P) là:

    Hướng dẫn:

    Ta có: \overrightarrow{AB} = ( - 2;2; - 2) suy ra AB:\left\{ \begin{matrix} x = 1 - 2t \\ y = - 2 + 2t \\ z = 3 - 2t \\ \end{matrix} ight.\ ;\left( t\mathbb{\in R} ight)

    Ta có: R = \frac{AB}{6} = \frac{2\sqrt{3}}{6} = \frac{\sqrt{3}}{3}

    Tâm I thuộc AB nên I(1 - 2t; - 2 + 2t;3 - 2t)

    Mặt phẳng (P) tiếp xúc mặt cầu nên

    d\left( I;(P) ight) = R

    \Leftrightarrow \frac{\left| (1 - 2t) + ( - 2 + 2t) + (2 - 2t) + 4 ight|}{\sqrt{1^{2} + 1^{2} + 1^{2}}} = \frac{\sqrt{3}}{3}

    \Leftrightarrow |6 - 2t| = 1 \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} 6 - 2t = 1 \\ 6 - 2t = - 1 \\ \end{matrix} ight.

    \Leftrightarrow \left\lbrack\begin{matrix}t = \dfrac{5}{2} \Rightarrow I( - 4;3; - 2) \\t = \dfrac{7}{2} \Rightarrow I( - 6;5; - 4) \\\end{matrix} ight.

    Ta có phương trình đường tròn (C) tâm I(−4; 3; −2), bán kính R = \frac{\sqrt{3}}{3}là:

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

    Ta có phương trình đường tròn (C) tâm I(−6; 5; −4), bán kính R = \frac{\sqrt{3}}{3}là:

    (x + 6)^{2} + (y - 5)^{2} + (z + 4)^{2} = \frac{1}{3}

    Vậy đáp án cần tìm là: \left\lbrack\begin{matrix}(x + 4)^{2} + (y - 3)^{2} + (z + 2)^{2} = \dfrac{1}{3} \\(x + 6)^{2} + (y - 5)^{2} + (z + 4)^{2} = \dfrac{1}{3} \\\end{matrix} ight.

  • Câu 20: Vận dụng
    Chọn đáp án đúng

    Cho mặt cầu (S):(x + 1)^{2} + (y - 4)^{2} + z^{2} = 8 và hai điểm A(3;0;0), B(4;2;1). Gọi M là một điểm bất kỳ thuộc mặt cầu (S). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức P = MA + 2.MB?

    Hướng dẫn:

    Gọi I( - 1;4;0),R = 2\sqrt{2} là tâm và bán kính mặt cầu, ta có \overrightarrow{IA} = (4; - 4;0).

    Xét AM^{2} = {\overrightarrow{IM}}^{2} + {\overrightarrow{IA}}^{2} - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IA} = 40 - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IA}.

    Đặt \overrightarrow{IA} = 4\overrightarrow{IC} \Leftrightarrow \overrightarrow{IC} = (1; - 1;0) \Leftrightarrow C(0;3;0). Khi đó điểm C nằm trong mặt cầu, B ngoài mặt cầu và AM^{2} = 40 - 8\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IC} = 4\left( 8 + 2 - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IC} \right) = 4CM^{2}

    \Leftrightarrow AM = 2CM.

    P = MA + 2MB = 2(MC + MB) \geq 2BC = 6\sqrt{2}.

    Cách 2. (Tổng quát)

    Tính \overrightarrow{IA} = (4; - 4;0),\overrightarrow{IB} = (5; - 2;1) nên \cos\left( \overrightarrow{IA},\overrightarrow{IB} \right) = \frac{7}{2\sqrt{15}} \Rightarrow \left( \overrightarrow{IA},\overrightarrow{IB} \right) = \alpha \approx 25,4^{o}.

    Đặt \left( \overrightarrow{IB},\overrightarrow{IM} \right) = t \Rightarrow \left( \overrightarrow{IA},\overrightarrow{IM} \right) = \alpha - t, ta có: P = \sqrt{40 - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IA}} + 2\sqrt{38 - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IB}}.

    P = \sqrt{40 - 32cos(\alpha - t)} + 2\sqrt{38 - 8\sqrt{15}\cos t}.

    Dùng CASIO để tìm min, ta có

    \min P \approx 8.48528 = 6\sqrt{2} tại t \approx 7.8^{o}.

0/20
20 câu:
Kiểm tra Kiểm tra lại Bỏ qua Nộp bài

Chúc mừng Bạn đã hoàn thành bài!

Kết quả làm bài:
  • Nhận biết (15%):
    2/3
  • Thông hiểu (55%):
    2/3
  • Vận dụng (30%):
    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
Tải file làm trên giấy
1
30 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