Câu hỏi: Trong không gian với hệ tọa độ , cho điểm và mặt cầu có phương trình và điểm . Viết phương trình mặt phẳng qua và tiếp xúc với sao cho khoảng cách từ đến lớn nhất. Giả sử là một vectơ pháp tuyến của , tính tích .
A.
B.
C.
D.
Cách 1:
Mặt cầu có tâm và bán kính .
nên điểm nằm ngoài mặt cầu.
nên điểm nằm ngoài mặt cầu.
không thẳng hàng.
Mặt phẳng qua và tiếp xúc với nên khi thay đổi thì tập hợp các đường thẳng qua và tiếp điểm tạo thành hình nón.
Gọi đạt giá trị lớn nhất đồng phẳng ( là hình chiếu của lên ).
Mặt phẳng qua và nhận làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình .
Mặt phẳng tiếp xúc với .
Ta có: .
Gọi là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng , chọn .
Do .
Thế (2) vào (1) ta được phương trình:
Thay vào (2) suy ra: .
Vậy .
Cách 2:
Mặt cầu có tâm và bán kính .
Mặt phẳng qua và nhận làm vectơ pháp tuyến nên có phương trình .
Mặt phẳng tiếp xúc với :
Dấu bằng xảy ra khi .
Vậy .
A.
B.
C.
D.
Cách 1:
Mặt cầu
Mặt phẳng
Gọi
Mặt phẳng
Mặt phẳng
Ta có:
Gọi
Do
Thế (2) vào (1) ta được phương trình:
Thay
Vậy
Cách 2:
Mặt cầu
Mặt phẳng
Mặt phẳng
Dấu bằng xảy ra khi
Vậy
Đáp án D.