Câu hỏi: Trong không gian , cho mặt cầu có tâm bán kính bằng . Gọi là hai điểm lần lượt thuộc hai trục sao cho đường thẳng tiếp xúc với mặt cấu , đồng thời mặt cầu ngoại tiếp tứ diện có bán kính bằng . Gọi là tiếp điểm của với mặt cầu , giá trị của bằng?
A. .
B. .
C. .
D. .
A.
B.
C.
D.
Cách 1:
Gọi .
Ta có nên tiếp xúc với mặt phẳng tại điểm và cũng đi qua .
Lại có và 3 điểm thẳng hàng nên ta được: .
Tứ diện có và vuông tại nên nếu gọi là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện thì .
Suy ra bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện bằng bán kính đường tròn ngoại tiếp .
Ta có (với bán kính đường tròn ngoại tiếp ).
.
Đặt .
Từ (1|) và (2) ta có hệ
Từ (4) ta được:
Suy ra . Vậy .
Cách 2:
Gọi với thì
Nhận thấy mặt cầu có tâm bán kính bằng luôn tiếp xúc mặt phẳng tại điểm .
Do ba điểm thẳng hàng nên hai vectơ cùng phương nhưng ngược hướng nên tồn tại số thực sao cho
Suy ra: .
Gọi mặt cầu ngoại tiếp khối đa diện là có dạng:
: , bán kính: .
Ta có:
nên có dạng: : .
(do (1)).
(do (1)).
Bán kính mặt cầu ngoại tiếp khối tứ diện bằng:
.
Bình phương và quy đồng sẽ thu đucợ phương trình bậc bốn, sau đó casio giải phương trình cho ta nghiệm (Do .
Khi đó:
và
Vậy: .
Ta có
Lại có
Tứ diện
Suy ra bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện
Ta có
Đặt
Từ (1|) và (2) ta có hệ
Từ (4) ta được:
Suy ra
Cách 2:
Nhận thấy mặt cầu
Do ba điểm
Suy ra:
Gọi mặt cầu ngoại tiếp khối đa diện
Ta có:
Bán kính mặt cầu ngoại tiếp khối tứ diện
Bình phương và quy đồng sẽ thu đucợ phương trình bậc bốn, sau đó casio giải phương trình cho ta nghiệm
Khi đó:
Vậy:
Đáp án A.