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
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 Đang cập nhật

Trắc nghiệm Toán 12 Phương trình mặt cầu (Mức 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: Thông hiểu
    Xác định phương trình mặt cầu (S)

    Viết phương trình mặt cầu (S) tâm I( - 3,2,2) tiếp xúc với mặt cầu (S’):

    Hướng dẫn:

    (S') có tâm J(1, - 2,4), bán kínhR' = 4 \Rightarrow IJ = 6

    Gọi R là bán kính của (S). (S) và (S') tiếp xúc trong khi và chỉ khi:

    \left| R - R^{'} \right| = IJ \Leftrightarrow |R - 4| = 6

    \Rightarrow R = 10 \vee R = - 2 (loại)

    \Rightarrow (S):(x + 3)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 2)^{2} = 100

  • Câu 2: Vận dụng
    Chọn đáp án chính xác

    Cho hai đường thẳng d:\left\{ \begin{matrix} x = 2t \\ y = t \\ z = 4 \\ \end{matrix} \right.và d':\left\{ \begin{matrix} x = t^{'} \\ y = 3 - t' \\ z = 0 \\ \end{matrix} \right.. Phương trình mặt cầu có đường kính là đoạn thẳng vuông góc chung của đường thẳng d và d’ là:

    Hướng dẫn:

    Gọi A(2t;t;4) \in d;B(t';3 -t';0) \in d'

    \Rightarrow \overrightarrow{AB} = (t' - 2t;3 - t' - t; - 4),\overrightarrow{u_{d}} = (2;1;0),\ \overrightarrow{u_{d'}} = (1; - 1;0)

    Ta có: \left\{ \begin{matrix} \overrightarrow{AB}.\overrightarrow{u_{d}} = 0 \\ \overrightarrow{AB}.\overrightarrow{u_{d'}} = 0 \\ \end{matrix} \right.\ \Rightarrow \left\{ \begin{matrix} t = 1 \Rightarrow A(2;1;4) \\ t' = 2 \Rightarrow B(2;1;0) \\ \end{matrix} \right.

    \Rightarrow I(2;1;2) và R = 2 \Rightarrow (x - 2)^{2} + (y - 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 4.

  • Câu 3: 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 4: Thông hiểu
    Tìm vị trí tương đối của hai mặt cầu

    Hai mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x - 6y + 4z + 5 = 0; (S'):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 6x + 2y - 4z - 2 = 0:

    Hướng dẫn:

    Ta có:

    (S):\ \ a = 1;\ \ b = 3;\ \ c = - 2;\ \ d = 5 \Rightarrow Tâm I(1,3, - 2); bán kính R = 3

    (S'):a' = 3;\ \ b' = - 1;\ \ c' = 2;\ \ d' = - 2 \Rightarrow Tâm K(3, - 1,2); bán kính R'= 4

    IJ^{2} = (1 - 3)^{2} + (3 + 1)^{2} + ( -2 - 2)^{2} = 36

    \Rightarrow (S) và (S') cắt nhau.

  • Câu 5: 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 6: Vận dụng
    Tìm tọa độ điểm M

    Trong không gian Oxyz, cho điểm A(0; 1; 2), mặt phẳng (α): x−y +z −4 = 0 và mặt cầu (S):(x - 3)^{2} + (y - 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 16. Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A, vuông góc với (α) và đồng thời (P) cắt mặt cầu (S) theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính nhỏ nhất. Tọa độ giao điểm M của (P) và trục x’Ox là

    Hướng dẫn:

    Gọi (C) là giao tuyến của mặt phẳng (P) và mặt cầu (S) và (C) có tâm H, bán kính r.

    Bán kính r của đường tròn là nhỏ nhất khi và chỉ khi IH lớn nhất khi và chỉ khi d(I,(P)) lớn nhất.

    Vì M ∈ x'Ox nên gọi M(m; 0; 0).

    Suy ra mặt phẳng (P) chứa AM và (P) ⊥ (α).

    Khi đó \overrightarrow{n_{(P)}} = \left\lbrack \overrightarrow{MA};\overrightarrow{n_{(\alpha)}} ightbrack = (3;2 + m;m - 1)

    Mà mặt phẳng (P) đi qua A nên phương trình của mặt phẳng (P) là:

    3(x − 0) + (2 + m)(y − 2) + (m − 1)(z − 2) = 0 hay 3x + (2 + m)y + (m − 1)z −3m=0

    Ta có:

    d\left( I;(P) ight) = \frac{9}{\sqrt{2m^{2} + 2m + 14}} lớn nhất khi và chỉ khi 2m^{2} + 2m + 14 đạt giá trị nhỏ nhất

    Mà 2m^{2} + 2m + 14 = 2\left( m + \frac{1}{2} ight)^{2} + \frac{27}{2} \geq \frac{27}{2}

    Do đó 2m^{2} + 2m + 14 nhỏ nhất khi và chỉ khi m = - \frac{1}{2}

    Vậy M\left( - \frac{1}{2};0;0 ight).

  • Câu 7: 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 8: Vận dụng cao
    Định phương trình mặt cầu

    Cho điểm A(2;\ 5;\ 1) và mặt phẳng (P):6x + 3y - 2z + 24 = 0, H là hình chiếu vuông góc của A trên mặt phẳng (P). Phương trình mặt cầu (S) có diện tích 784\pi và tiếp xúc với mặt phẳng (P) tại H, sao cho điểm A nằm trong mặt cầu là:

    Hướng dẫn:

    Gọi d là đường thẳng đi qua A và vuông góc với (P).

    Suy ra d:\left\{ \begin{matrix} x = 2 + 6t \\ y = 5 + 3t \\ z = 1 - 2t \\ \end{matrix} \right.

    Vì H là hình chiếu vuông góc của A trên (P) nên H = d \cap (P).

    Vì H \in d nên H(2 + 6t;5 + 3t;1 - 2t).

    Mặt khác, H\in(P) nên ta có:

    6(2 + 6t) + 3(5 + 3t) - 2(1 - 2t) + 24 = 0 \Leftrightarrow t = - 1

    Do đó, H( - 4;\ 2;\ 3).

    Gọi I, R lần lượt là tâm và bán kính mặt cầu.

    Theo giả thiết diện tích mặt cầu bằng 784\pi, suy ra 4\pi R^{2} = 784\pi \Rightarrow R = 14.

    Vì mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng (P) tại H nên IH\bot(P) \Rightarrow I \in d.

    Do đó tọa độ điểm I có dạng I(2 + 6t;5 + 3t;1 - 2t), với t \neq - 1.

    Theo giả thiết, tọa độ điểm I thỏa mãn:\left\{ \begin{matrix} d(I,(P)) = 14 \\ AI < 14 \\ \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} \dfrac{\left| 6(2 + 6t) + 3(5 + 3t) - 2(1 - 2t) + 24 \right|}{\sqrt{6^{2} + 3^{2} + ( - 2)^{2}}} = 14 \\ \sqrt{(6t)^{2} + (3t)^{2} + ( - 2t)^{2}} < 14 \\ \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} \left\lbrack \begin{matrix} t = 1 \\ t = - 3 \\ \end{matrix} \right.\ \\ - 2 < t < 2 \\ \end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow t = 1

    Do đó: I(8 ; 8 ; - 1).

    Vậy phương trình mặt cầu (S):(x - 8)^{2} + (y - 8)^{2} + (z + 1)^{2} = 196.

  • Câu 9: Vận dụng
    Tính GTNN của biểu thức

    Trong không gian Oxyz, cho các điểm A(0;0\ ;\ 2) và B(3;4\ ;\ 1). Gọi (P) là mặt phẳng chứa đường tròn giao tuyến của hai mặt cầu \left( S_{1} \right):(x - 1)^{2} + (y - 1)^{2} + (z + 3)^{2} = 25 với \left( S_{2} \right):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x - 2y - 14 = 0. Hai điểmM, N thuộc (P) sao choMN = 1. Giá trị nhỏ nhất của AM + BNlà

    Hướng dẫn:

    Trừ các vế hai mặt cầu, ta có phương trình (P):z = 0, tức là mặt phẳng (Oxy).

    Hạ AH,BK vuông góc với (P), tọa độ H(0;0;0),K(3;4;0) và HK = 5.

    Chọn M,N thuộc đoạn HK, đặt NK = t \Rightarrow HM = 4 - t.

    Khi đó AM + BN = \sqrt{2^{2} + (4 - t)^{2}} + \sqrt{1^{2} + t^{2}}

    \geq \sqrt{(2 + 1)^{2} + (4 - t + t)^{2}} = 5.

  • Câu 10: Vận dụng cao
    Xác định phương trình mặt phẳng

    Trong hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): (x − 1)^2 + (y + 2)^2 + (z − 3)^2 = 12 và mặt phẳng (P): 2x + 2y − z − 3 = 0. Gọi (Q) là mặt phẳng song song với (P) và cắt (S) theo thiết diện là đường tròn (C) sao cho khối nón có đỉnh là tâm của mặt cầu và đáy là hình tròn giới hạn bởi (C) có thể tích lớn nhất. Phương trình của mặt phẳng (Q) là

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Mặt cầu (S) có tâm I(1; −2; 3) và bán kính R = 2\sqrt{3}

    Gọi r là bán kính đường tròn (C) và H là hình chiếu của I lên (Q).

    Đặt IH = x ta có:

    r = \sqrt{R^{2} - x^{2}} = \sqrt{12 - x^{2}}

    Vậy thể tích khối nón tạo được là:

    V = \frac{1}{3}IH.S_{\left( (C) ight)} = \frac{1}{3}.x.\pi\left( \sqrt{12 - x^{2}} ight)^{2} = \frac{1}{3}.\pi\left( 12x - x^{3} ight)

    Gọi f'(x) = 12x - 3x^{2} ta có: f'(x) = 0 \Leftrightarrow x = \pm 2 chỉ có x = 2 \in \left( 0;2\sqrt{3} ight)

    Ta có bảng biến thiên như sau:

    Vậy V_{\max} = \frac{1}{3}.\pi.16 khi x = IH = 2

    Mặt phẳng (Q) // (P) nên (Q): 2x + 2y − z + a = 0 (a eq - 3)

    Vậy d\left( I;(Q) ight) = IH \Leftrightarrow \frac{\left| 2 + 2( - 2) - 3 + a ight|}{\sqrt{2^{2} + 2^{2} + ( - 1)^{2}}} = 2

    \Leftrightarrow |a - 5| = 6 \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} a = 11 \\ a = - 1 \\ \end{matrix} ight.

    Vậy mặt phẳng (Q) có phương trình 2x + 2y − z − 1 = 0 hoặc 2x + 2y − z + 11 =0

  • Câu 11: Thông hiểu
    Tính giá trị biểu thức T

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} = 9, điểm M(1;1;2) và mặt phẳng (P):x + y + z - 4 = 0. Gọi \Delta là đường thẳng đi qua điểm M, nằm trong mặt phẳng (P) và cắt mặt cầu (S) tại hai điểm A, B sao cho độ dài đoạn thẳng AB nhỏ nhất. Biết rằng \Deltacó một vectơ chỉ phương \overrightarrow{u} = (1;a;b). Tính giá trị của biểu thức T = a + b.

    Hướng dẫn:

    Để AB nhỏ nhất thì AB cách xa tâm O nhất, gọi H là trung điểm AB thì OH \leq OM, do đó ta cần có AB\bot OM, suy ra \overrightarrow{u_{\Delta}} = \left\lbrack \overrightarrow{OM},\overrightarrow{n_{P}} \right\rbrack = (1; - 1;0).

    Vậy T = a + b = - 1.

  • Câu 12: Vận dụng
    Tính giá trị lớn nhất của khoảng cách d

    Trong không gian với hệ 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 đường thẳng \Delta:\frac{x}{1} = \frac{y}{1} = \frac{z}{1}. Điểm M thuộc đường tròn giao tuyến của (P) và (S). Giá trị lớn nhất của d(M;\Delta) là

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu có tâm I(1; - 1;0),R^{2} = \frac{5}{6}.

    Hạ IH vuông góc với (P), IH = d\left( I,(P) \right) = \frac{1}{\sqrt{3}}.

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

    Đường thẳng \Delta vuông góc với (P) và cắt (P) tại K; d(I,\Delta) = HK = \sqrt{2} = 2r.

    Khi đó \max d(M,\Delta) = 3r = \frac{3\sqrt{2}}{2}.

  • Câu 13: Vận dụng cao
    Chọn phương án thích hợp

    Trong không gian Oxyz, cho đường thẳng \Delta:\left\{ \begin{matrix} x = 3 + t \\ y = - 1 - t \\ x = - 2 + t \end{matrix} \right., điểm M(1;2; - 1)và mặt cầu (S): x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4x + 10y + 14z + 64 = 0. Gọi (\Delta') là đường thẳng đi qua M và cắt \Delta tại A, cắt (S) tại B sao cho \frac{AM}{AB} = \frac{1}{3} và điểm B có hoành độ là số nguyên. Mặt phẳng trung trực của đoạn AB có phương trình là

    Hướng dẫn:

    Từ giả thiết: (S) có tâm I(2; - 5; - 7) và bán kính R = \sqrt{14}.

    A \in \Delta \Rightarrow A(3 + t; - 1 - t; - 2 + t) \Rightarrow \overrightarrow{AM} = ( - 2 - t;t + 3;1 - t).

    Vì \frac{AM}{AB} = \frac{1}{3} \Rightarrow \overrightarrow{AB} = \pm 3\overrightarrow{AM}.

    +) Nếu \overrightarrow{AB} = 3\overrightarrow{AM} = ( - 3t - 6;3t + 9;2 - 3t) \Rightarrow B( - 2t - 3;2t + 8; - 2t + 1).

    Do B \in (S) \Rightarrow BI = R

    \begin{matrix} \Rightarrow {\left( {2t + 5} \right)^2} + {\left( { - 2t - 13} \right)^2} + {\left( {2t - 8} \right)^2} = 14 \hfill \\ \Rightarrow 12{t^2} + 40t + 244 = 0\left( {VN} \right) \hfill \\ \end{matrix}

    +) Nếu \overrightarrow {AB} = 3\overrightarrow {AM} = \left( { - 3t - 6;3t + 9;2 - 3t} \right)\Rightarrow B\left( { - 2t - 3;2t + 8; - 2t + 1} \right).

    Do  B \in (S) \Rightarrow BI = R 

    \Rightarrow (2t + 5)^{2} + ( - 2t - 13)^{2} + (2t - 8)^{2} = 14

    \Leftrightarrow 48t^{2} + 112t + 64 = 0 \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} t = - \frac{4}{3} \\ t = - 1 \end{matrix} \right..

    Do B có hoành độ là số nguyên nên t = - 1 \rightarrow \overrightarrow{AB} = (3; - 6; - 6).

    Trung điểm AB là E\left( \frac{7}{2}; - 3; - 6 \right) nên phương trình mặt phẳng trung trực AB:

    3x - 6y - 6z - \frac{129}{2} = 0.

  • Câu 14: Vận dụng
    Tính GTNN của biểu thức

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} + 2x - 8y + 9 = 0 và hai điểm A(5;10;0),\ \ B(4;2;1). Gọi M là điểm thuộc mặt cầu (S). Giá trị nhỏ nhất của MA + 3MB bằng

    Hướng dẫn:

    Tâm I( - 1;4;0),R = 2\sqrt{2}, tính \overrightarrow{IA} = (6;6;0).

    MA = \sqrt{\left( \overrightarrow{IM} - \overrightarrow{IA} \right)^{2}} = \sqrt{IM^{2} + IA^{2} - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IA}} = \sqrt{80 - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IA}}.

    Đặt \overrightarrow{IA} = 9\overrightarrow{IC} \Rightarrow \overrightarrow{IC} = \left( \frac{2}{3};\frac{2}{3};0 \right) \Leftrightarrow C\left( \frac{- 1}{3};\frac{14}{3};0 \right) thì C nằm trong mặt cầu và:

    MA = \sqrt{80 - 18\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IC}} = 3\sqrt{\frac{80}{9} - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IC}} = 3\sqrt{8 + \frac{8}{9} - 2\overrightarrow{IM}.\overrightarrow{IC}} = 3MC.

    Vậy P = 3(MC + MB) \geq 3BC = 11\sqrt{2}.

  • Câu 15: 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 16: Vận dụng
    Tính bán kính đường tròn

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):(x + 2)^{2} + (y - 1)^{2} + \left( z + \sqrt{2} ight)^{2} = 9 và hai điểm A\left( - 2;0; - 2\sqrt{2} ight),B( - 4; - 4;0). Biết tập hợp tất cả các điểm M \in (S) để MA^{2} + \overrightarrow{MO}.\overrightarrow{MB} = 16 là một đường tròn. Bán kính của đường tròn đó là:

    Hướng dẫn:

    Gọi M(x;y;z) \in (S) khi đó ta có: \left\{ \begin{matrix} \overrightarrow{AM} = \left( x + 2;y;z + 2\sqrt{2} ight) \\ \overrightarrow{OM} = (x;y;z) \\ \overrightarrow{BM} = (x + 4;y + 4;z) \\ \end{matrix} ight..

    Ta có:

    MA^{2} + \overrightarrow{MO}.\overrightarrow{MB} = 16

    \Leftrightarrow MA^{2} + \overrightarrow{OM}.\overrightarrow{BM} = 16

    \Leftrightarrow (x + 2)^{2} + y^{2} + \left( z + 2\sqrt{2} ight)^{2} + x(x + 4) + y(y + 4) + z^{2} = 16

    \Leftrightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x + 4y + 2\sqrt{2}z - 2 = 0

    Ta lại có:

    M \in (S) \Leftrightarrow (x + 2)^{2} + (y - 1)^{2} + \left( z + \sqrt{2} ight)^{2} = 9

    \Leftrightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x - 2y + 2\sqrt{2}z - 2 = 0

    Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

    \left\{ \begin{matrix} x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x + 4y + 2\sqrt{2}z - 2 = 0 \\ x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4x - 2y + 2\sqrt{2}z - 2 = 0 \\ \end{matrix} ight.\ \Rightarrow y = 0

    Vậy tập hợp tất cả các điểm M là đường tròn giao tuyến (C) của (S) và mặt phẳng (P): y = 0.

    Mặt cầu (S) có bán kính R = 3, tâm I\left( - 2;1; - \sqrt{2} ight) nên d [I,(P)] = 1.

    Suy ra đường tròn (C) có bán kính:

    r = \sqrt{R^{2} - \left( d\left( I;(P) ight) ight)^{2}} = 2\sqrt{2}

  • Câu 17: Vận dụng
    Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

    Cho x,y,z,\ a,b,c là các số thực thay đổi thỏa mãn (x + 1)^{2} + (y + 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 1 và a + b + c = 3. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thứcP = (x - a)^{2} + (y - b)^{2} + (z - c)^{2}.

    Hướng dẫn:

    Cách 2. Quỹ tích - Vị trí tương đối.

    Trong không gian Oxyz, xét M(x\ ;\ y\ ;\ z) \in (S):(x + 1)^{2} + (y + 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 1 và điểm N(a\ ;\ b\ ;\ c) \in (\alpha):x + y + z - 3 = 0.

    Khi đó P = (x - a)^{2} + (y - b)^{2} + (z - c)^{2} = NM^{2}.

    Gọi I( - 1\ ;\ - 1\ ;\ 2) là tâm mặt cầu, ta có d\left( I,(\alpha) \right) = \sqrt{3} > R = 1, suy ra \min MN = \sqrt{3} - 1 và do đó \min P = \left( \sqrt{3} - 1 \right)^{2} = 4 - 2\sqrt{3}.

  • Câu 18: Thông hiểu
    Chọn phương án đúng

    Cho ba điểm A(2;0;1),B(1;0;0),C(1;1;1) và mặt phẳng (P):x + y + z - 2 = 0. Phương trình mặt cầu đi qua ba điểm A,B,C và có tâm thuộc mặt phẳng (P) là:

    Hướng dẫn:

    Phương mặt cầu (S) có dạng: x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2Ax - 2By - 2Cz + D = 0, ta có :

    \left\{ \begin{matrix} A(2;0;1) \in (S) \\ B(1;0;0) \in (S) \\ C(1;1;1) \in (S) \\ I \in (P) \\ \end{matrix} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} - 4A - 2C + D = - 5\ \ \ \ \ (1) \\ - 2A + D = - 1\ \ \ \ \ \ \ (2) \\ - 2A - 2B - 2C + D = - 3\ \ \ \ \ (3) \\ A + B + C = 2\ \ \ \ \ \ (4) \\ \end{matrix} \right.

    Lấy (1) - (2); (2) - (3); kết hợp (4) ta được hệ:

    \left\{ \begin{matrix} - 2A - 2C = - 4 \\ 2B + 2C = 2 \\ A + B + C = 2 \\ \end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} A = 1 \\ B = 0 \Rightarrow \\ C = 1 \\ \end{matrix} \right.\ D = 1

    Vậy phương trình mặt cầu là : x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x - 2z + 1 = 0.

    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 (P) để loại ngay được các đáp án có tọa độ tâm không thuộc mặt phẳng (P)

  • Câu 19: 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 20: Vận dụng cao
    Tính thể tích khối tứ diện

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho điểm A(a;0;0),B(0;b;0),C(0;0;c), trong đó a > 0,b > 0,c > 0 và \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 7. Biết mặt phẳng (ABC) tiếp xúc với mặt cầu (S):(x - 1)^{2} + (y - 2)^{2} + (y - 3)^{2} = \frac{72}{7}. Thể tích của khối tứ diện OABC là.

    Hướng dẫn:

    Cách 1:

    Ta có : (ABC):\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1 \Leftrightarrow bcx + acy + abz - abc = 0.

    Theo bài ra có: \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 7 \Leftrightarrow bc + 2ca + 3ab = 7abc.

    Mặt phẳng (ABC) tiếp xúc với mặt cầu (S) \Rightarrow d\left( I;(ABC) \right) = R

    \Leftrightarrow \frac{|bc + 2ca + 3ab - abc|}{\sqrt{b^{2}c^{2} + c^{2}a^{2} + a^{2}b^{2}}} = \sqrt{\frac{72}{7}}

    \Leftrightarrow \frac{1}{36}\left( \frac{1}{a^{2}} + \frac{1}{b^{2}} + \frac{1}{c^{2}} \right) = \frac{7}{72} \Leftrightarrow \frac{1}{a^{2}} + \frac{1}{b^{2}} + \frac{1}{c^{2}} = \frac{7}{2}.

    Ta có \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 7

    \Leftrightarrow 7 = \left( \frac{1}{a} + 2.\frac{1}{b} + 3.\frac{1}{c} \right)^{2} \leq (1 + 4 + 9)\left( \frac{1}{a^{2}} + \frac{1}{b^{2}} + \frac{1}{c^{2}} \right).

    Dấu bằng xảy ra \Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}a = 2b = 3c \\\frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 7\end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} a = 2 \\b = 1 \\c = \frac{2}{3}\end{matrix} \right..

    VậyV_{OABC} = \frac{1}{6}abc = \frac{1}{6}.2.1.\frac{2}{3} = \frac{2}{9}.

    Cách 2:

    Ta có (ABC):\frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1 và \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} = 7 suy ra M\left( \frac{1}{7};\frac{2}{7};\frac{3}{7}\right)\in (ABC).

    Lại có M\left( \frac{1}{7};\frac{2}{7};\frac{3}{7} \right) \in (S) nên (ABC) tiếp xúc với (S) tại M.

    Suy ra (ABC):\frac{x}{2} + \frac{y}{1} + \frac{z}{\frac{2}{3}} = 1 nên V_{OABC} = \frac{1}{6}abc = \frac{1}{6}.2.1.\frac{2}{3} = \frac{2}{9}.

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 (20%):
    2/3
  • Thông hiểu (50%):
    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
64 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