T

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm $A\left( 0;8;2...

Câu hỏi: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(0;8;2) và mặt cầu (S) có phương trình (S):(x5)2+(y+3)2+(z7)2=72 và điểm B(9;7;23). Viết phương trình mặt phẳng (P) qua A và tiếp xúc với (S) sao cho khoảng cách từ B đến (P) lớn nhất. Giả sử n=(1;m;n)(m,nZ) là một vectơ pháp tuyến của (P), tính tích m.n.
A. m.n=2
B. m.n=2
C. m.n=4
D. m.n=4
image21.png

Cách 1:
Mặt cầu (S) có tâm I(5;3;7) và bán kính R=62.
IA=(5;11;5)IA=171>62 nên điểm A nằm ngoài mặt cầu.
IB=(4;4;16)IB=122>62 nên điểm B nằm ngoài mặt cầu.
A,I,B không thẳng hàng.
Mặt phẳng (P) qua A và tiếp xúc với (S) nên khi (P) thay đổi thì tập hợp các đường thẳng qua A và tiếp điểm tạo thành hình nón.
Gọi (AB,(P))=αd(B,(P))=AB.sinα đạt giá trị lớn nhất A,B,I,H đồng phẳng (AIB)(P) ( H là hình chiếu của B lên (P) ).
Mặt phẳng (P) qua A và nhận n=(1;m;n) làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình x+mynz8m2n=0.
Mặt phẳng (P) tiếp xúc với (S)d(I,(P))=R.
|5n11m+5|1+m2+n2=62(5n11m+5)2=72(1+m2+n2)49m247n2110mn+50n110m47=0  (1)
Ta có: [IA,IB]=(156;70;24).
Gọi n1 là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng (AIB), chọn n1=(13;5;2).
Do (AIB)(P)n1.n=013+5m2n=0  (2).
Thế (2) vào (1) ta được phương trình:
2079m2+8910m+6831=0[m=1m=68312079(l)
Thay m=1 vào (2) suy ra: n=4.
Vậy m.n=4.
Cách 2:
Mặt cầu (S) có tâm I(5;3;7) và bán kính R=62.
Mặt phẳng (P) qua A và nhận n=(1;m;n) làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình x+my+nz8m2n=0.
Mặt phẳng (P) tiếp xúc với (S) :
d(I,(P))=R|5n11m+5|1+m2+n2=62d(B,(P))=|21n15m+9|1+m2+n2=|5n11m+54m+16n+4|1+m2+n2|5n11m+5|+4|4nm+1|1+m2+n262+4(42+(1)2+12)(n2+m2+1)1+m2+n2=182
Dấu bằng xảy ra khi n4=m1=11m=1; n=4.
Vậy m.n=4.
Đáp án D.
 

Quảng cáo

Back
Top