Trong không gian với hệ tọa độ , cho
,
,
. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
là
Gọi là mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
.
Phương trình mặt cầu có dạng:
.
Vì ,
,
,
thuộc
nên ta có:
.
Vậy bán kính mặt cầu là:
.
Trong không gian với hệ tọa độ , cho
,
,
. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
là
Gọi là mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
.
Phương trình mặt cầu có dạng:
.
Vì ,
,
,
thuộc
nên ta có:
.
Vậy bán kính mặt cầu là:
.
Viết phương trình mặt cầu (S) qua gốc O và các giao điểm của mặt phẳng với ba trục tọa độ.
cắt ba trục
tại
nên:
Vậy
Trong không gian , cho mặt cầu
và mặt phẳng
. Viết phương trình mặt phẳng
, biết
song song với giá của vectơ
, vuông góc với
và tiếp xúc với
.
Mặt cầu (S) có tâm I(1; −3; 2) và bán kính R = 4.
Vectơ pháp tuyến của (α) là
Theo giả thiết, suy ra (P) có vectơ pháp tuyến là
Phương trình của mặt phẳng (P) có dạng
Vì (P) tiếp xúc với mặt cầu (S) nên ta có:
Vậy có 2 mặt phẳng thỏa yêu cầu bài toán có phương trình là:
Một quả bóng rổ được đặt ở một góc của căn phòng hình hộp chữ nhật, sao cho quả bóng chạm và tiếp xúc với hai bức tường và nền nhà của căn phòng đó thì có một điểm trên quả bóng có khoảng cách lần lượt đến hai bức tường và nền nhà là 17 cm, 18 cm, 21 cm (tham khảo hình minh họa). Hỏi độ dài đường kính của quả bóng bằng bao nhiêu cm, biết rằng quả bóng rổ tiêu chuẩn có đường kính từ 23 cm đến 24,5 cm? (Kết quả là tròn đến một chữ số thập phân)
Trả lời: 23,9 cm
Một quả bóng rổ được đặt ở một góc của căn phòng hình hộp chữ nhật, sao cho quả bóng chạm và tiếp xúc với hai bức tường và nền nhà của căn phòng đó thì có một điểm trên quả bóng có khoảng cách lần lượt đến hai bức tường và nền nhà là 17 cm, 18 cm, 21 cm (tham khảo hình minh họa). Hỏi độ dài đường kính của quả bóng bằng bao nhiêu cm, biết rằng quả bóng rổ tiêu chuẩn có đường kính từ 23 cm đến 24,5 cm? (Kết quả là tròn đến một chữ số thập phân)
Trả lời: 23,9 cm
Ta đặt hệ trục vào căn phòng sao cho có hai bức tường là mặt , và nền là
Vậy bài toán dẫn đến việc tìm đường kính của mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng toạ độ và chứa điểm
.
Ta có thể gọi phương trình mặt cầu là , với
Do mặt cầu tiếp xúc với các mặt phẳng toạ độ nên
Do nên
.
Vì quả bóng rổ tiêu chuẩn có đường kính từ 23 cm đến 24,5 cm nên thỏa.
Vậy đường kính quả bóng bằng .
Một tháp kiểm soát không lưu ở sân bay cao 109 m đặt một đài kiểm soát không lưu ở độ cao . Máy bay trong phạm vi cách đài kiểm soát
sẽ hiển thị trên màn hình ra đa. Chọn hệ trục toạ độ
có gốc
trùng với vị trí chân tháp, mặt phẳng
trùng với mặt đất sao cho trục
là hướng tây, trục
là hướng nam và trục
là trục thẳng đứng (như hình vẽ), đơn vị trên mỗi trục là kilômét.

Một máy bay đang ở vị trí cách mặt đất
, cách
về phía đông,
về phía nam so với tháp kiểm soát không lưu và đang chuyển động theo đường thẳng
có vectơ chỉ phương là
hướng về đài kiểm soát không lưu. Các khẳng định dưới đây đúng hay sai?
a) Đài kiểm soát không lưu có toạ độ là .Sai||Đúng
b) Vị trí có toạ độ là
. Đúng||Sai
c) Đài kiểm soát không lưu có phát hiện được máy bay tại vị trí . Đúng||Sai
d) Khoảng cách gần nhất giữa máy bay và đài kiểm soát không lưu là . Sai||Đúng
Một tháp kiểm soát không lưu ở sân bay cao 109 m đặt một đài kiểm soát không lưu ở độ cao . Máy bay trong phạm vi cách đài kiểm soát
sẽ hiển thị trên màn hình ra đa. Chọn hệ trục toạ độ
có gốc
trùng với vị trí chân tháp, mặt phẳng
trùng với mặt đất sao cho trục
là hướng tây, trục
là hướng nam và trục
là trục thẳng đứng (như hình vẽ), đơn vị trên mỗi trục là kilômét.

Một máy bay đang ở vị trí cách mặt đất
, cách
về phía đông,
về phía nam so với tháp kiểm soát không lưu và đang chuyển động theo đường thẳng
có vectơ chỉ phương là
hướng về đài kiểm soát không lưu. Các khẳng định dưới đây đúng hay sai?
a) Đài kiểm soát không lưu có toạ độ là .Sai||Đúng
b) Vị trí có toạ độ là
. Đúng||Sai
c) Đài kiểm soát không lưu có phát hiện được máy bay tại vị trí . Đúng||Sai
d) Khoảng cách gần nhất giữa máy bay và đài kiểm soát không lưu là . Sai||Đúng
a) Sai.
Gốc trùng với vị trí chân tháp và đài kiểm soát không lưu được đặt ở độ cao
nên có toạ độ là
b) Đúng.
Hệ trục toạ độ có trục
là hướng tây, trục
là hướng nam và trục
là trục thẳng đứng và vị trí
cách mặt đất
, cách
về phía đông,
về phía nam nên có toạ độ là
.
c) Đúng.
Khoảng cách từ máy bay đến đài kiểm soát không lưu là:
(km).
Vì nên đài kiểm soát không lưu có phát hiện được máy bay tại vị trí
.
d) Sai.
Gọi là vị trí đài kiểm soát không lưu.
Phương trình tham số của đường thẳng là:
(
là tham số)
Gọi là vị trí mà máy bay bay gần đài kiểm soát không lưu nhất khi đó:
hay
và
Khoảng cách gần nhất giữa máy bay và đài kiểm soát không lưu là:
(km).
Trong không gian với hệ trục tọa độ , cho điểm
, trong đó
và
. Biết mặt phẳng
tiếp xúc với mặt cầu
. Thể tích của khối tứ diện
là.
Cách 1:
Ta có : .
Theo bài ra có: .
Mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu
.
Ta có
.
Dấu bằng xảy ra .
Vậy.
Cách 2:
Ta có và
suy ra
.
Lại có nên
tiếp xúc với
tại M.
Suy ra nên
.
Cho ba điểm và mặt phẳng
. Phương trình mặt cầu đi qua ba điểm
và có tâm thuộc mặt phẳng
là:
Phương mặt cầu có dạng:
, ta có :
Lấy ;
; kết hợp (4) ta được hệ:
Vậy phương trình mặt cầu là : .
Lưu ý : Ở câu này nếu nhanh trí chúng ta có thể sử dụng máy tính cầm tay thay ngay tọa độ tâm của các mặt cầu ở 4 đáp án trên vào phương trình mặt phẳng để loại ngay được các đáp án có tọa độ tâm không thuộc mặt phẳng
Cho hình hợp chữ nhật ABCD.EFGH có . Tính diện tích mặt cầu (S) ngoại tiếp hình hợp chữ nhật.
Mặt cầu 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)
đvdt
Cho tứ diện ABCD có . Viết phương trình mặt cầu
tiếp xúc với 6 cạnh của tứ diện.
Ta có:
;
.
Mặt cầy
tiếp xúc với 6 cạnh tại trung điểm của chúng.
Gọi I và J là trung điểm của AB và CD
có bán kính
tâm
Chú ý: Tứ diện đều có tâm
cũng là tâm của mặt cầu
. Bán kính của
Trong không gian , cho 3 điểm
và
. Gọi
là mặt cầu tâm A bán kính bằng 3 và
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
?
Phương trình mặt phẳng qua C có dạng .
Mặt phẳng tiếp xúc
ta có
(1)
Mặt phẳng tiếp xúc
ta có
(2)
Từ đây ta có phương trình
Từ (1), (3) ta có:
Trường hợp này ta tìm được hai mặt phẳng:
Từ (1); (4) ta có:
Trường hợp này không có mặt phẳng nào.
Trong không gian với hệ trục tọa độ , cho hai mặt cầu
và các điểm
. Gọi
là điểm thay đổi trên
là điểm thay đổi trên
. Giá trị nhỏ nhất của biểu thức
là:
Hình vẽ minh họa
Mặt cầu có tâm
bán kính bằng
mặt cầu
có tâm
bán kính bằng 2 .
Ta có 4 diểm là 4 dỉnh của hình vuông cạnh bằng 4 và
.
Ta có (c.g.c)
.
Ta có (c.g.c)
.
Vậy nhỏ nhất là bằng
, dấu "
" xảy ra khi
là giao điểm của
với các mặt cầu.
Cho mặt phẳng và hai đường thẳng
,
. Mặt cầu
có tâm thuộc
, tiếp xúc với
và mặt phẳng
, có phương trình:
Ta có:
;
đi qua điểm
và có vectơ chỉ phương
.
Giả sử là tâm và
là bán kính của mặt cầu
.
Ta có:
.
tiếp xúc với
và
.
Với
,
.
Với
.
Trong không gian với hệ tọa độ (đơn vị trên trục là kilomet), một trạm thu phát sóng điện thoại di động (hình vẽ dưới đây) được đặt ở vị trí
. Biết rằng trạm phát sóng được thiết kế với bán kính phủ sóng là 4 km.

a) Phương trình mặt cầu mô tả ranh giới bên ngoài của vùng phủ sóng là:
. Đúng||Sai
b) Điểm nằm phía trong mặt cầu đó.Sai||Đúng
c) Nếu người dùng đứng ở vị trí điểm thì không thể sử dụng dịch vụ của trạm phát sóng này. Đúng||Sai
d) Nếu người dùng đứng ở vị trí điểm thì quãng đường ngắn nhất người đó phải di chuyển để đến được vị trí có thể sử dụng dịch vụ của trạm phát sóng là 1 km. Đúng||Sai
Trong không gian với hệ tọa độ (đơn vị trên trục là kilomet), một trạm thu phát sóng điện thoại di động (hình vẽ dưới đây) được đặt ở vị trí
. Biết rằng trạm phát sóng được thiết kế với bán kính phủ sóng là 4 km.

a) Phương trình mặt cầu mô tả ranh giới bên ngoài của vùng phủ sóng là:
. Đúng||Sai
b) Điểm nằm phía trong mặt cầu đó.Sai||Đúng
c) Nếu người dùng đứng ở vị trí điểm thì không thể sử dụng dịch vụ của trạm phát sóng này. Đúng||Sai
d) Nếu người dùng đứng ở vị trí điểm thì quãng đường ngắn nhất người đó phải di chuyển để đến được vị trí có thể sử dụng dịch vụ của trạm phát sóng là 1 km. Đúng||Sai
a) Đúng
Mặt cầu tâm , bán kính
có phương trình là:
b) Sai
Ta có: .
Vậy điểm nằm phía ngoài mặt cầu đó.
c) Đúng
Ta có: , từ đó suy ra nếu người dùng đứng ở vị trí điểm
thì không thể sử dụng dịch vụ của trạm phát sóng này.
d) Đúng
Với điểm ta có:
Quãng đường ngắn nhất mà người đứng ở điểm phải di chuyển để đến được vùng phủ sóng là đoạn thẳng
, với
là giao điểm của đoạn thẳng
với mặt cầu.
Khi đó, km.
Cho hình chóp có đáy ABC là tam giác vuông tại B và
. Cạnh bên
và vuông góc với mặt phẳng đáy. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp
là:

Gọi M là trung điểm AC, suy ra M là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.
Gọi I là trung điểm SC, suy ra nên
.
Do đó IM là trục của , suy ra
(1)
Hơn nữa, tam giác SAC vuông tại A có I là trung điểm SC nên . (2)
Từ (1) và (2) , ta có
hay I là tâm của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp .
Vậy bán kính .
Trong không gian với hệ tọa độ , cho điểm
. Mặt phẳng
đi qua
và cắt các trục
lần lượt tại các điểm
sao cho
là trực tâm của
. Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
?
Gọi lần lượt thuộc các trục tọa độ Ox, Oy, Oz.
Khi đó ta có phương trình mặt phẳng (α) đi qua các điểm A, B, C là
Vì
Ta có:
Theo đề bài ta có H là trực tâm , ta có:
thay vào (1) ta được:
. Gọi
là tâm mặt cầu ngoại tiếp chóp tứ giác OABC, ta có:
Vậy
Hệ thống định vị toàn cầu (tên tiếng Anh là: Global Positioning System, viết tắt là GPS) là một hệ thống cho phép xác định chính xác vị trí của một vật thể trong không gian. Ta có thể mô phỏng cơ chế hoạt động của hệ thoogns GPS trong không gian như sau: Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trong không gian sẽ được xác định bởi bốn vệ tinh, trên mỗi vệ tinh có một máy thu tín hiệu. Bằng cách so sánh sự sai lệch về thời gian từ lúc tín hiệu được phát đi với thời gian nhận phản hồi tín hiệu đó, mỗi máy thu tín hiệu xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến vị trí
cần tìm tọa độ. Như vậy điểm
là giao điểm của bốn mặt cầu với tâm lần lượt là bốn vệ tinh đã cho.

Trong không gian với hệ tọa độ cho bốn vệ tinh
,
,
,
. Các khẳng định dưới đây đúng hay sai?
a) Phương trình mặt cầu tâm bán kính bằng 6 có phương trình là:
.Đúng||Sai
b) Nếu điểm thuộc mặt cầu tâm
bán kính bằng 7 thì tọa độ điểm
thỏa mãn phương trình:
.Sai||Đúng
c) Khoảng cách từ điểm đến vệ tinh
là lớn nhất. Đúng||Sai
d) Biết khoảng cách từ điểm đến các vệ tinh lần lượt là
,
,
,
. Khi đó
.Sai||Đúng
Hệ thống định vị toàn cầu (tên tiếng Anh là: Global Positioning System, viết tắt là GPS) là một hệ thống cho phép xác định chính xác vị trí của một vật thể trong không gian. Ta có thể mô phỏng cơ chế hoạt động của hệ thoogns GPS trong không gian như sau: Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trong không gian sẽ được xác định bởi bốn vệ tinh, trên mỗi vệ tinh có một máy thu tín hiệu. Bằng cách so sánh sự sai lệch về thời gian từ lúc tín hiệu được phát đi với thời gian nhận phản hồi tín hiệu đó, mỗi máy thu tín hiệu xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến vị trí
cần tìm tọa độ. Như vậy điểm
là giao điểm của bốn mặt cầu với tâm lần lượt là bốn vệ tinh đã cho.

Trong không gian với hệ tọa độ cho bốn vệ tinh
,
,
,
. Các khẳng định dưới đây đúng hay sai?
a) Phương trình mặt cầu tâm bán kính bằng 6 có phương trình là:
.Đúng||Sai
b) Nếu điểm thuộc mặt cầu tâm
bán kính bằng 7 thì tọa độ điểm
thỏa mãn phương trình:
.Sai||Đúng
c) Khoảng cách từ điểm đến vệ tinh
là lớn nhất. Đúng||Sai
d) Biết khoảng cách từ điểm đến các vệ tinh lần lượt là
,
,
,
. Khi đó
.Sai||Đúng
a) Đúng
Mặt cầu tâm bán kính bằng 6 có phương trình là:
b) Sai
Mặt cầu tâm bán kính bằng 7 có phương trình là:
.
Do đó, nếu điểm thuộc mặt cầu tâm
bán kính bằng 7 thì tọa độ điểm
thỏa mãn phương trình:
.
c) Đúng
Với bốn vệ tinh ,
,
,
và một điểm
, ta có:
Vậy khoảng cách từ điểm đến vệ tinh
là lớn nhất.
d) Sai
Khoảng cách từ điểm đến các vệ tinh lần lượt là
,
,
,
nên ta có hệ phương trình:
Do đó, .
Trong không gian , cho điểm A(1;2;-1) và mặt phẳng
. Xét các mặt cầu (S) có tâm
, đi qua điểm A, tiếp xúc với mặt phẳng (P) . Tính giá trị của biểu thức
khi (S) có bán kính nhỏ nhất.
Gọi H là hình chiếu của I trên mặt phẳng (P) ta có nên R nhỏ nhất khi
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
Tọa độ H là nghiệm của hệ:
Suy ra, ta có:
Trong không gian với hệ tọa độ , cho điểm
. Mặt phẳng
đi qua
và cắt các trục
tại
sao cho
là trực tâm tam giác
. Viết phương trình mặt cầu tâm
và tiếp xúc với mặt phẳng
?
Hình vẽ minh họa
Ta có H là trực tâm của tam giác ABC suy ra
Thật vậy
Mà (vì H là trực tâm tam giác ABC) (2)
Từ (1) và (2) suy ra suy ra
Tương tự
Từ (*) và (**) suy ra
Khi đó mặt cầu tâm O tiếp xúc với mặt phẳng (ABC) có bán kính R = OH = 3
Vây mặt cầu tâm O và tiếp xúc với mặt phẳng là:
.
Trong không gian với hệ tọa độ , cho hai điểm
và
. Hai điểm
thay đổi sao cho
và
. Biết rằng luôn tồn tại một mặt cầu cố định đi qua
và tiếp xúc với mặt phẳng
. Bán kính của mặt cầu đó là:
Phương trình mặt phẳng là
.
Gọi và
là tâm và bán kính của mặt cầu cố định.
Ta có
Mà không đổi nên
, hay
.
Mặt khác ta có .
Vậy .
Trong không gian với hệ tọa độ , cho hai điểm
và mặt cầu
. Mặt phẳng
(với
là các số nguyên dương và
nguyên tố cùng nhau) đi qua
và cắt
theo giao tuyến là đường tròn có bán kính nhỏ nhất. Tính tổng
.
Hình vẽ minh họa
Ta có cùng phương với
suy ra phương trình đường thẳng
.
Xét mặt cầu ⇒ I(1; 2; 3), R = 5.
Gọi là điểm trên AB sao cho AB ⊥ IH
Vì ,
Gọi r là bán kính đường tròn giao tuyến giữa (P) và (S), K là hình chiếu vuông góc của I lên (P) .
Ta có
Dấu bằng chỉ xảy ra khi K ≡ H.
Khi đó phương trình mặt phẳng (P) nhận là vectơ pháp tuyến và đi qua điểm
là
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: