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 79.000đ

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: 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 2: Vận dụng cao
    Tính tổng b và c

    Trong không gian Oxyz cho tứ diện với điểm A(1;2;2),B( - 1;2; - 1),C(1;6; - 1) và D( - 1;6;2). Biết mặt phẳng qua B, C và tâm mặt cầu nội tiếp tứ diện ABCD có một vectơ pháp tuyến là ( - 1;b;c). Tổng b + c là

    Hướng dẫn:

    Ta có phương trình các mặt phẳng như sau:

    (ABC): 6x - 3y - 4z + 8 = 0

    (BCD):6x - 3y + 4z + 16 = 0

    (CDA):6x + 3y + 4z - 20 = 0

    (ABD):6x + 3y - 4z - 4 = 0

    Gọi I(a';b';c') là tâm mặt cầu nội tiếp tứ diện DABC

    Do đó:

    I nằm cùng phái với A đối với (DBC) suy ra: 6a' - 3b' + 4c' + 16 > 0.

    I nằm cùng phía với B đối với (DAC) suy ra: 6a' + 3b' + 4c' + 20 < 0.

    I nằm cùng phía với C đối với (DAB) suy ra: 6a' + 3b' - 4c' - 4 > 0.

    I nằm cùng phía với D đối với (ABC) suy ra: 6a' - 3b' - 4c' + 8 < 0.

    Suy ra:

    \left\{ \begin{matrix} d\left( I;(DAB) \right) = d\left( I;(DAC) \right) \\ d\left( I;(DAB) \right) = d\left( I;(DBC) \right) \\ d\left( I;(DAB) \right) = d\left( I;(ABC) \right) \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} |6a' + 3b' - 4c' - 4| = |6a' + 3b' + 4c' - 20| \\ |6a' + 3b' - 4c' - 4| = |6a' - 3b' + 4c' + 16| \\ |6a' + 3b' - 4c' - 4| = |6a' - 3b' - 4c' + 8| \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} 6a' + 3b' - 4c' - 4 = - \left( 6a' + 3b' + 4c' - 20 \right) \\ 6a' + 3b' - 4c' - 4 = 6a' - 3b' + 4c' + 16 \\ 6a' + 3b' - 4c' - 4 = - \left( 6a' - 3b' - 4c' + 8 \right) \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} a' = 0 \\ b' = 4 \\ c' = \frac{1}{2} \end{matrix} \right.

    Suy ra: I\left( 0;4;\frac{1}{2} \right),\overrightarrow{BI} = \left( 1;2;\frac{3}{1} \right),\overrightarrow{BC} = (2;4;0)

    \left\lbrack \overrightarrow{BI},\overrightarrow{BC} \right\rbrack = ( - 3;3;0)cùng phương với \overrightarrow{n} = ( - 1;1;0).

    Suy ra (BCI) có một VTPT là \overrightarrow{n} = ( - 1;1;0) = ( - 1;b;c).

    Vậy b + c = 1.

  • Câu 3: Vận dụng cao
    Tính thể tích tứ diện

    Trong không gian Oxyz, cho ba 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 + (z − 3)^2 = 72/7. Thể tích của khối tứ diện OABC là:

    Hướng dẫn:

    Mặt phẳng (ABC) có phương trình là \frac{x}{a} + \frac{y}{b} + \frac{z}{c} = 1

    Mặt cầu (S) có tâm là I(1; 2; 3) và bán kính R = \sqrt{\frac{72}{7}}. Khi đó:

    d\left( I;(ABC) ight) = \dfrac{\left|\dfrac{1}{a} + \dfrac{2}{b} + \dfrac{3}{c} ight|}{\sqrt{\dfrac{1}{a^{2}} +\dfrac{1}{b^{2}} + \dfrac{1}{c^{2}}}} = \sqrt{\dfrac{72}{7}}

    \Leftrightarrow \frac{1}{a^{2}} + \frac{1}{b^{2}} + \frac{1}{c^{2}} = \frac{7}{2}

    Áp dụng bất đẳng thức Cauchy - Schwarz, ta có:

    49 = \left( \frac{1}{a} + \frac{2}{b} + \frac{3}{c} ight)^{2} \leq \left( 1^{2} + 2^{2} + 3^{2} ight)\left( \frac{1}{a^{2}} + \frac{1}{b^{2}} + \frac{1}{c^{2}} ight) = \frac{7}{2}.14 = 49

    Dấu đẳng thức xảy ra khi a = 2b = 3c. Thay vào giả thiết ta có:

    a = 2;b = 1;c = \frac{2}{3}

    Vì OABC là tứ diện vuông tại O nên V_{OABC} = \frac{abc}{2} = \frac{2}{9}

  • Câu 4: Thông hiểu
    Chọn đáp án đúng

    Cho mặt phẳng (P):2x + y - z + 5 = 0 và các điểm A(0;0;4),\ B(2;0;0). Phương trình mặt cầu đi qua O,\ A,\ B và tiếp xúc với mặt phẳng (P) là:

    Hướng dẫn:

    Gọi (S) có tâm I(a;b;c) và bán kính R.

    Phương mặt cầu (S) có dạng: x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0

    (S) qua 3 điểm O,\ A,\ B, ta có hệ phương trình:

    \left\{ \begin{matrix} d = 0 \\ - 8c + d = - 16 \\ - 4a + d = - 4 \\ \frac{|2a + b - c + 5|}{\sqrt{4 + 1 + 1}} = R \\ \end{matrix} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} d = 0 \\ c = 2 \\ a = 1 \\ (2 + b - 2 + 5)^{2} = 6\left( 1^{2} + b^{2} + 2^{2} - 0 \right) \\ \end{matrix} \right.

    \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} d = 0 \\ c = 2 \\ a = 1 \\ 5b^{2} - 10b + 5 = 0 \\ \end{matrix} \right.\ \Leftrightarrow \left\{ \begin{matrix} a = 1 \\ b = 1 \\ c = 2 \\ d = 0 \\ \end{matrix} \right.\ .

    Vậy (S): (x - 1)^{2} + (y - 1)^{2} + (z - 2)^{2} = 6.

  • Câu 5: 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 6: Vận dụng cao
    Chọn đáp án đúng

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu \left( S_{1} \right) có tâm I(2\ ;\ 1\ ;\ 1) có bán kính bằng 4 và mặt cầu \left( S_{2} \right) có tâm J(2\ ;\ 1\ ;\ 5) có bán kính bằng 2. (P) là mặt phẳng thay đổi tiếp xúc với hai mặt cầu \left( S_{1} \right), \left( S_{2} \right). Đặt M, m lần lượt là giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của khoảng cách từ điểm O đến (P). Giá trị M + m bằng

    Hướng dẫn:

    Ta có \overrightarrow{IJ} = (0;0;4) \Rightarrow IJ = 4 = R_{1} suy ra tâm J thuộc mặt cầu \left( S_{1} \right). Giả sử đường thẳng IJ cắt (P) tại K, ta có: \frac{KI}{KJ} = \frac{R_{1}}{R_{2}} = 2 \Rightarrow \overrightarrow{IK} = 2\overrightarrow{IJ} = (0;0;8) \Rightarrow K(2;1;9).

    Phương trình mp(OIJ): x - 2y = 0.

    Gọi A, B là hai tiếp điểm trong mp(OIJ), khi đó KAB là tam giác đều. Đường thẳng AB qua H thuộc IJ và dễ thấy H là trung điểm IJ, tọa độ H(2\ ;\ 1\ ;\ 3).

    Phương trình AB: \left\{ \begin{matrix} x = 2t \\ y = t \\ z = 3 \end{matrix} \right. cắt \left( S_{1} \right) khi (2t - 2)^{2} + (t - 1)^{2} + 2^{2} = 16

    \Rightarrow 5(t - 1)^{2} = 12.

    mp(P) qua K, vtpt \overrightarrow{IA} là (P):(2a - 2)(x - 2) + (a - 1)(y - 1) + 2(z - 9) = 0 và tương tự:

    Phương trình (P'):(2b - 2)(x - 2) + (b - 1)(y - 1) + 2(z - 9) = 0. Từ đó:

    M + m = \frac{3|a + 5|}{\sqrt{5(a - 1)^{2} + 4}} + \frac{3|b + 5|}{\sqrt{5(b - 1)^{2} + 4}}

    = \frac{3|a + 5| + 3|b + 5|}{\sqrt{12 + 4}} = \frac{3}{4}\left( |a + 5| + |b + 5| \right).

    Trong đó a = 1 + \sqrt{\frac{12}{5}},b = 1 - \sqrt{\frac{12}{5}} nên M + m = \frac{3}{4}(6 + 6) = 9.

  • Câu 7: 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 8: 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}.

  • Câu 9: Vận dụng
    Xét tính đúng sai của các khẳng định

    Một đài kiểm soát không lưu tại sân bay có nhiệm vụ kiểm soát, điều hành hoạt động bay của máy bay trong vòng bán kính 70km. Để theo dõi hành trình của máy bay, ta có thể thiết lập hệ trục toạ độ Oxyz có gốc toạ độ O trùng với vị trí trung tâm của kiểm soát không lưu, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt đất (được coi là mặt phẳng) với trục Ox hướng về phía tây, trục Oy hướng về phía nam và trục Oz hướng thẳng đứng lên trời và đơn vị độ dài trên mỗi trục tọa độ là 1km. Một máy bay trực thăng đang ở vị trí A( - 65; - 25;30) bay theo hướng Tây Nam với độ cao không đổi, vận tốc không đổi 200km/h, quỹ đạo bay theo đường thẳng.

    a) [NB] Vùng kiểm không lưu của đài kiểm soát trên là vùng ở bên trong và trên bề mặt của mặt cầu (S) có phương trình: x^{2} + y^{2} + z^{2} = 4900. Đúng||Sai

    b) [TH] Khi máy bay ở vị trí A( - 65; - 25;30) thì đài kiểm soát không lưu của sân bay đã theo dõi được máy bay. Sai||Đúng

    c) [TH] Máy bay di chuyển theo hướng Tây Nam với quỹ đạo bay là đường thẳng d có phương trình: \left\{ \begin{matrix} x = - 65 + t \\ y = - 25 + t \\ z = 30 \\ \end{matrix} \right.. Đúng||Sai

    d) [VD] Thời gian máy bay di chuyển trong phạm vi đài kiểm soát không lưu của sân bay theo dõi được là 35 phút. Sai||Đúng

    Đáp án là:

    Một đài kiểm soát không lưu tại sân bay có nhiệm vụ kiểm soát, điều hành hoạt động bay của máy bay trong vòng bán kính 70km. Để theo dõi hành trình của máy bay, ta có thể thiết lập hệ trục toạ độ Oxyz có gốc toạ độ O trùng với vị trí trung tâm của kiểm soát không lưu, mặt phẳng (Oxy) trùng với mặt đất (được coi là mặt phẳng) với trục Ox hướng về phía tây, trục Oy hướng về phía nam và trục Oz hướng thẳng đứng lên trời và đơn vị độ dài trên mỗi trục tọa độ là 1km. Một máy bay trực thăng đang ở vị trí A( - 65; - 25;30) bay theo hướng Tây Nam với độ cao không đổi, vận tốc không đổi 200km/h, quỹ đạo bay theo đường thẳng.

    a) [NB] Vùng kiểm không lưu của đài kiểm soát trên là vùng ở bên trong và trên bề mặt của mặt cầu (S) có phương trình: x^{2} + y^{2} + z^{2} = 4900. Đúng||Sai

    b) [TH] Khi máy bay ở vị trí A( - 65; - 25;30) thì đài kiểm soát không lưu của sân bay đã theo dõi được máy bay. Sai||Đúng

    c) [TH] Máy bay di chuyển theo hướng Tây Nam với quỹ đạo bay là đường thẳng d có phương trình: \left\{ \begin{matrix} x = - 65 + t \\ y = - 25 + t \\ z = 30 \\ \end{matrix} \right.. Đúng||Sai

    d) [VD] Thời gian máy bay di chuyển trong phạm vi đài kiểm soát không lưu của sân bay theo dõi được là 35 phút. Sai||Đúng

    Hình vẽ minh họa

    a) Vùng kiểm không lưu của của đài kiểm soát trên là tập hợp những điểm cách tâm O(0;\ \ 0;\ \ 0) không quá 70km.

    Hay tập hợp các điểm ở bên trong và trên bề mặt của mặt cầu (S) có phương trình: x^{2} + y^{2} + z^{2} = 70^{2} \Leftrightarrow x^{2} + y^{2} + z^{2} = 4900.

    Suy ra mệnh đề đúng

    b) Ta có OA = \sqrt{( - 65)^{2} + ( - 25)^{2} + 30^{2}} \approx 75,8km

    Khi máy bay ở vị trí A( - 65; - 25;30) thì cách đài kiểm soát không lưu của sân bay một khoảng d \approx 75,8km > 70km

    Vậy đài kiểm soát không lưu của sân bay đã theo dõi được máy bay.

    Suy ra mệnh đề sai

    c) Từ thông tin của hệ trục và máy bay di chuyển theo hướng Tây Nam với độ cao không đổi, quỹ đạo bay theo đường thẳng. Nên đường thẳng d có một vectơ chỉ phương \overrightarrow{u} = (1;\ 1;\ 0). Đường thẳng d đi qua điểm A( - 65; - 25;30) nên có phương trình tham số: \left\{ \begin{matrix} x = - 65 + t \\ y = - 25 + t \\ z = 30 \\ \end{matrix} ight.

    Suy ra mệnh đề đúng

    d) Thay x,\ y,\ z theo t vào phương trình mặt cầu (S) ta được phương trình:

    ( - 65 + t)^{2} + ( - 25 + t)^{2} + 30^{2} = 4900 \Leftrightarrow 2t^{2} - 180t + 850 = 0 \Leftrightarrow t = 5 hoặc t = 85

    Thay t = 5 vào phương trình của đường thẳng d ta được M( - 60; - 20;30).

    Thay t = 85 vào phương trình của đường thẳng d ta được N(20;60;30).

    Suy ra đường thẳng d cắt mặt cầu (S) tại hai điểm M( - 60; - 20;30) và N(20;60;30).

    Hay độ dài đoạn MN là khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà máy bay di chuyển trong phạm vi theo dõi của đài kiểm soát không lưu.

    MN = \sqrt{(60 + 20)^{2} + (20 + 60)^{2}} = 80\sqrt{2}km

    Thời gian máy bay di chuyển trong phạm vi đài kiểm soát không lưu của sân bay theo dõi được là thời gian máy bay di chuyển được quảng đường 80\sqrt{2}km.

    Thời gian đó bằng \frac{80\sqrt{2}}{200}.60 \approx 33,94 phút.

    Suy ra mệnh đề sai

  • Câu 10: 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 11: Vận dụng
    Tìm bán kính mặt cầu

    Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B và BA = BC = a. Cạnh bên SA = 2a và vuông góc với mặt phẳng đáy. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC  là:

    Hướng dẫn:

     Tìm bán kính

    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 IM ||SA nên IM \bot \left( {ABC} ight) .

    Do đó IM là trục của \triangle ABC, suy ra IA=IB=IC     (1)

    Hơn nữa, tam giác SAC vuông tại A có I là trung điểm SC nên IS=IC=IA.  (2)

    Từ (1) và (2) , ta có IS=IA=IB=IC

    hay I là tâm của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC.

    Vậy bán kính R = IS = \frac{{SC}}{2} = \frac{{\sqrt {S{A^2} + A{C^2}} }}{2} = \frac{{a\sqrt 6 }}{2} .

  • Câu 12: Vận dụng cao
    Xác định số điểm A thỏa mãn yêu cầu

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + \left( z + \sqrt{2} \right)^{2} = 3. Có tất cả bao nhiêu điểm A(a;b;c) (a;b;c là các số nguyên) thuộc mặt phẳng (Oxy) sao cho có ít nhất hai tiếp tuyến của (S) đi qua A và hai tiếp tuyến đó vuông góc với nhau?

    Hướng dẫn:

    Do A(a;b;c) thuộc mặt phẳng (Oxy) nên A(a;b;0).

    Nhận xét: Nếu từ A kẻ được ít nhất 2 tiếp tuyến vuông góc đến mặt cầu khi và chỉ khi R \leq IA \leq R\sqrt{2}

    \Leftrightarrow 3 \leq a^{2} + b^{2} + 2 \leq 6 \Leftrightarrow 1 \leq a^{2} + b^{2} \leq 4

    Tập các điểm thỏa đề là các điểm nguyên nằm trong hình vành khăn (kể cả biên), nằm trong mặt phẳng (Oxy), tạo bởi 2 đường tròn đồng tâm O(0;0;0) bán kính lần lượt là 1 và 2.

    Nhìn hình vẽ ta có 12 điểm thỏa mãn yêu cầu bài toán.

  • Câu 13: Vận dụng
    Chọn đáp án đúng

    Cho hai điểm A(1; - 2;3),\ 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) = - 2(1; - 1;1). Bán kính mặt cầu là R = \frac{AB}{6} = \frac{\sqrt{3}}{3}.

    Tâm I của mặt cầu thuộc đường thẳng AB nên tọa độ I có dạng I(1 + t; - 2 - t;3 + t)

    Ta có: (S)tiếp xúc với mặt phẳng (P)

    \Leftrightarrow \ \ d\left(I;(P)\ \right)\ = \ \frac{AB}{6} \Leftrightarrow \frac{|t +6|}{\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{3} \Leftrightarrow \left\lbrack\begin{matrix}t = - 5 \\t = - 7 \\\end{matrix} \right.

  • Câu 14: Vận dụng cao
    Viết phương trình tiếp diện của mặt cầu

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): (x − 1)^2 + (y − 2)^2 + (z − 2)^2 = 9 hai hai điểm M(4; −4; 2),N(6; 0; 6). Gọi E là điểm thuộc mặt cầu (S) sao cho EM + EN đạt giá trị lớn nhất. Viết phương trình tiếp diện của mặt cầu (S) tại E?

    Hướng dẫn:

    Hình vẽ minh họa

    Gọi I(1; 2; 2) là tâm của (S), P(5; −2; 4) là trung điểm MN.

    Theo bất đẳng thức Bu-nhi-a-copx-ki và công thức độ dài trung tuyến ta được:

    (EM + EN)^{2} \leq 2\left( EM^{2} + EN^{2} ight) = 2\left( 2EP^{2} + \frac{MN^{2}}{2} ight)

    nên T = EM + EN đạt giá trị lớn nhất khi EM = EN và EP đạt giá trị lớn nhất.

    Khi đó E là giao điểm của đường thẳng IP với mặt cầu (S) (I nằm giữa E và P). Đường thẳng IP có phương trình:

    \frac{x - 1}{2} = \frac{y - 2}{- 2} = \frac{z - 2}{1}

    Tọa độ E thỏa hệ phương trình:

    \left\{ \begin{matrix}(x - 1)^{2} + (y - 2)^{2} + (z - 2)^{2} = 9 \\\dfrac{x - 1}{2} = \dfrac{y - 2}{- 2} = \dfrac{z - 2}{1} \\\end{matrix} ight.

    Tìm được E(3; 0; 3) hoặc E(−1; 4; 1), thử lại để EP lớn nhất ta được E(−1; 4; 1).

    Khi đó phương trình tiếp diện với (S) tại E là 2x−2y+z+9 = 0.

  • Câu 15: 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 16: 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 17: Thông hiểu
    Tính chu vi đường tròn

    Đường tròn giao tuyến của (S):(x - 1)^{2}+ (y - 2)^{2} + (z - 3)^{2} = 16 khi cắt bởi mặt phẳng (Oxy) có chu vi bằng :

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) tâm I(1;2;3), bán kính R = 4.

    Ta có : d\left( I;(Oxy) \right) = \left| z_{I} \right| = 3.

    Gọi r là bán kính đường tròn (C) giao tuyến của mặt cầu (S) và mặt phẳng (Oxy), ta suy ra :

    r = \sqrt{R^{2} - \left\lbrack d\left( I;(Oxy) \right) \right\rbrack^{2}} = \sqrt{7}.

    Vậy chu vi (C) bằng: 2\sqrt{7} \pi.

  • Câu 18: Thông hiểu
    Xét tính đúng sai của các khẳng định

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, biết:

    x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4mx + 2my - 2mz + 9m^{2} - 27 = 0

    là phương trình mặt cầu và m là tham số. Xét tính đúng sai của các khẳng định dưới đây:

    a) Có 5 giá trị nguyên m để phương trình đã cho là phương trình mặt cầu.Sai||Đúng

    b) Với m = 0, bán kính của mặt cầu là \sqrt{33}. Sai||Đúng

    c) Với m > 0, I\left( - 3\ ;\ - \frac{3}{2}\ ;\ \frac{3}{2} \right) thì khoảng cách của mặt cầu và (P): - 2x + 2y - z + 15 = 0 là 1.Đúng||Sai

    d) Gọi A và B là 2 tâm mặt cầu sao cho thể tích của hình cầu là 36\pi. Trung điểm của AB là \left( 4\sqrt{6}\ ;\ 2\sqrt{6}\ ;\ - 2\sqrt{6} \right). Sai||Đúng

    Đáp án là:

    Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, biết:

    x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4mx + 2my - 2mz + 9m^{2} - 27 = 0

    là phương trình mặt cầu và m là tham số. Xét tính đúng sai của các khẳng định dưới đây:

    a) Có 5 giá trị nguyên m để phương trình đã cho là phương trình mặt cầu.Sai||Đúng

    b) Với m = 0, bán kính của mặt cầu là \sqrt{33}. Sai||Đúng

    c) Với m > 0, I\left( - 3\ ;\ - \frac{3}{2}\ ;\ \frac{3}{2} \right) thì khoảng cách của mặt cầu và (P): - 2x + 2y - z + 15 = 0 là 1.Đúng||Sai

    d) Gọi A và B là 2 tâm mặt cầu sao cho thể tích của hình cầu là 36\pi. Trung điểm của AB là \left( 4\sqrt{6}\ ;\ 2\sqrt{6}\ ;\ - 2\sqrt{6} \right). Sai||Đúng

    a) Ta có x^{2} + y^{2} + z^{2} + 4mx + 2my - 2mz + 9m^{2} - 27 = 0

    \Leftrightarrow (x + 2m)^{2} + (y + m)^{2} + (z - m)^{2} = 27 - 3m^{2} (1).

    (1) là phương trình mặt cầu \Leftrightarrow 27 - 3m^{2} > 0 \Leftrightarrow - 3 < m < 3.

    Do m nguyên nên m \in \left\{ - 2\ ;\ - 1\ ;\ 0\ ;\ 1\ ;\ 2 \right\}.

    Vậy có 5 giá trị của m thỏa mãn yêu cầu bài toán.

    b) Với m = 0, ta có: a = 0, b = 0, c = 0, d = - 27.

    R = \sqrt{- ( - 27)} = 3\sqrt{3}.

    c) Ta có: I = ( - 2m ; - m ;m) và R = \sqrt{- 3m^{2} + 27}

    d\left( I;(Q) \right) = \frac{\left| ( -2).( - 2m) + 2.( - m) - m + 15 \right|}{\sqrt{( - 2)^{2} + 2^{2} + ( -1)^{2}}} = \frac{|m + 15|}{3}

    Để khoảng cách của mặt cầu và (P): - 2x + 2y - z = 0 là 1 thì

    \sqrt{- 3m^{2} + 27} + 1 = \frac{|m + 15|}{3}\ \ \ \ (*)

    Với - 3 < m < 3 \Rightarrow |m + 15| = m + 15

    (*) \Leftrightarrow \sqrt{- 3m^{2} + 27} + 1 = \frac{m + 15}{3}

    \Leftrightarrow \sqrt{- 3m^{2} + 27} = \frac{m + 15}{3} - 1

    \Leftrightarrow \sqrt{- 3m^{2} + 27} = \frac{m + 12}{3}

    \Leftrightarrow - 3m^{2} + 27 = \frac{m^{2} + 24m + 144}{9}

    \Leftrightarrow \frac{28}{9}m^{2} + \frac{24}{9}m - 11 = 0 \Leftrightarrow m = \frac{3}{2}

    Vậy: I\left( - 3\ ;\ - \frac{3}{2}\ ;\ \frac{3}{2} \right)

    d) Thể tích hình cầu là 36\pi

    \Leftrightarrow \frac{4}{3}.\pi.{\sqrt{- 3m^{2} + 27}}^{3} = 36\pi \Leftrightarrow {\sqrt{- 3m^{2} + 27}}^{3} = 27

    \Leftrightarrow \sqrt{- 3m^{2} + 27} = 3 \Leftrightarrow - 3m^{2} + 27 = 9 \Leftrightarrow m = \pm \sqrt{6}

    Vậy: A\left( - 2\sqrt{6}\ ;\ - \sqrt{6}\ ;\ \sqrt{6} \right) và B\left( 2\sqrt{6};\sqrt{6}; - \sqrt{6} \right)

    Trung điểm của AB là O.

  • Câu 19: Vận dụng
    Viết phương trình mặt phẳng (P)

    Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu (S):x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2x + 6y - 4z - 2 = 0 và mặt phẳng (α) : x + 4y + z − 11 = 0. Viết phương trình mặt phẳng (P), biết (P) song song với giá của vectơ \overrightarrow{v} = (1;6;2), vuông góc với (α) và tiếp xúc với (S).

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) có tâm I(1; −3; 2) và bán kính R = 4.

    Vectơ pháp tuyến của (α) là \overrightarrow{n_{(\alpha)}} = (1;4;1)

    Theo giả thiết, suy ra (P) có vectơ pháp tuyến là \overrightarrow{n_{(P)}} = \left\lbrack \overrightarrow{v};\overrightarrow{n_{(\alpha)}} ightbrack = (2; - 1;2)

    Phương trình của mặt phẳng (P) có dạng 2x − y + 2z + D = 0

    Vì (P) tiếp xúc với mặt cầu (S) nên ta có:

    d\left( I;(P) ight) = R \Leftrightarrow \frac{|2 + 3 + 4 + D|}{\sqrt{2^{2} + 1^{2} + 2^{2}}} = 4

    \Leftrightarrow |9 + D| = 12 \Leftrightarrow \left\lbrack \begin{matrix} D = 3 \\ D = - 21 \\ \end{matrix} ight.

    Vậy có 2 mặt phẳng thỏa yêu cầu bài toán có phương trình là: \left\lbrack \begin{matrix} (P):2x - y + 2z + 3 = 0 \\ (P):2x - y + 2z - 21 = 0 \\ \end{matrix} ight.

  • Câu 20: Vận dụng cao
    Xác định giá trị biểu thức

    Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(0; 8; 2), điểm B(9; −7; 23) và mặt cầu (S) : (x − 5)^2 + (y + 3)^2 + (z − 7)^2 = 72. Gọi (P) là mặt phẳng qua A và tiếp xúc với (S) sao cho khoảng cách từ B đến (P) là lớn nhất. Biết \vec{n} = (1; m; n) là một vectơ pháp tuyến của (P). Tính mn.

    Hướng dẫn:

    Mặt cầu (S) có tâm I(5; −3; 7); bán kính R = 6\sqrt{2}.

    Phương trình mặt phẳng (P) : 1(x − 0) + m(y − 8) + n(z − 2) = 0.

    Vì (P) và (S) tiếp xúc nhau nên:

    d\left( I;(P) ight) = R \Leftrightarrow \frac{|5 - 11m + 5n|}{\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}}} = 6\sqrt{2}

    \Leftrightarrow |5 - 11m + 5n| = 6\sqrt{2}\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}}(*)

    Ta có: d\left( B;(P) ight) = \frac{|9 - 15m + 21n|}{\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}}}

    Ta có:

    |9 - 15m + 21n| = |5 - 11m + 5n + 4 - 4m + 16n|

    \leq |5 - 11m + 5n| + |4 - 4m + 16n|(**)

    Áp dụng BĐT Bunhiacopxki ta có

    (4 - 4m + 16n)^{2} \leq \left( 4^{2} + 4^{2} + 16^{2} ight)\left( 1 + m^{2} + n^{2} ight) = 288\left( 1 + m^{2} + n^{2} ight)

    \Rightarrow |4 - 4m + 16n| \leq 12\sqrt{2}.\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}}(***)

    Từ (*); (**); (***) ta có:

    |9 - 15m + 21n| \leq 18\sqrt{2}\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}}

    Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi: \left\{\begin{matrix}|5 - 11m + 5n| = 6\sqrt{2}\sqrt{1 + m^{2} + n^{2}} \\(5 - 11m + 5n)(4 - 4m + 16n) \geq 0 \\\dfrac{1}{4} = \dfrac{m}{- 4} = \dfrac{n}{16} \\\end{matrix} ight.

    \Rightarrow m = - 1;n = 4 \Rightarrow mn = - 4.

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
41 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