Câu hỏi: Trong không gian , xét mặt cầu có tâm và bán kính thay đổi. Có bao nhiêu giá trị nguyên của sao cho ứng với mỗi giá trị đó, tồn tại hai tiếp tuyến của trong mặt phẳng mà hai tiếp tuyến đó cùng đi qua và góc giữa chúng không nhỏ hơn ?
A. .
B. .
C. .
D. .
A.
B.
C.
D.
Cách 1.
TH1: Mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng tại (loại)
TH2: Mặt cầu (S) cắt theo giao tuyến là một đường tròn (C) có bán kính là .
Gọi là hình chiếu vuông góc của lên mặt phẳng ta có .
Ta có .
Mặt khác,
Từ đó suy ra:
Góc giữa hai đường thẳng
.
Cách 2. Để tồn tại tiếp tuyến thì mặt cầu phải cắt hoặc tiếp xúc mặt phẳng nên .
Gọi là hình chiếu của lên mặt phẳng ta có và và .
Xét 2 tiếp tuyến đi qua và tiếp xúc với tại như hình vẽ.
Từ đề bài ta có , với .
Mà nên:
, do .
Vậy, có giá trị nguyên thỏa yêu cầu
TH2: Mặt cầu (S) cắt
Gọi
Ta có
Mặt khác,
Từ đó suy ra:
Góc giữa hai đường thẳng
Cách 2. Để tồn tại tiếp tuyến thì mặt cầu
Gọi
Xét 2 tiếp tuyến đi qua
Mà
Vậy, có
Đáp án A.