Phương trình mặt cầu đi qua điểm A và có tâm là giao điểm của d với mặt phẳng Oxy

Bởi Nguyễn Quốc Tuấn

Giới thiệu về cuốn sách này

Page 2

Bởi Nguyễn Quốc Tuấn

Giới thiệu về cuốn sách này

A. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 27

B. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 27

C. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 9

D. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 9

Lời giải:

Chọn B

Mặt phẳng Oxyz là: z = 0

Gọi A = d ∩ [Oxyz] ⇒ t = –3 ⇒ A[–2; 5; 0]

Vì điểm A nằm trên mặt cầu nên bán kính của mặt cầu là

Phương trình mặt cầu [S] tâm và bán kính I[–1; 2; –3] và bán kính là

[x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 27

Câu 2: Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu [S] có tâm là điểm I[–1; 2; –3] và tiếp xúc với trục Ox. Phương trình của [S] là:

A. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 13

B. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 27

C. [x + 1]2 + [y – 2]2 + [z + 3]2 = 13

D. [x + 1]2 + [y – 2]2 + [z + 3]2 = 27

Lời giải

Chọn C

Gọi A là hình chiếu của I lên trục Ox ⇒ A[–1; 0; 0].

Vì điểm A nằm trên mặt cầu nên bán kính của mặt cầu là

Phương trình mặt cầu [S] tâm I[–1; 2; –3] và bán kính là

[x + 1]2 + [y – 2]2 + [z + 3]2 = 13

Câu 3: Mặt cầu [S] tâm I[–1; 2; –3] và tiếp xúc với mặt phẳng [P]: x + 2y + 2z + 1 = 0 có phương trình:

A.

B.

C.

D.

Lời giải

Chọn B

Bán kính mặt cầu là:

Phương trình mặt cầu là:

Câu 4: Mặt cầu [S] tâm I[2; 1; 5] và tiếp xúc với mặt cầu [S1]: [x – 1]2 + y2 + z2 = 3 có phương trình:

A.

B.

C.

D.

Lời giải

Chọn A

Từ [S1]: [x – 1]2 + y2 + z3 = 3 ⇒ Tâm I1[1; 0; 0] và bán kính

Do vậy điểm I[2; 1; 5] nằm ngoài mặt cầu [S1]: [x – 1]2 + y2 + z2 = 3

Ta có pt đường thẳng II1 là

Gọi A = II1 ∩ [S1] ⇒ A[1 – t; –t; –5t]. Do A ∈ [S1] nên

Bán kính mặt cầu là:

Phương trình mặt cầu là: [x – 2]2 + [y – 1]2 + [z – 5]2 = 12

Bán kính mặt cầu là:

Phương trình mặt cầu là: [x – 2]2 + [y – 1]2 + [z – 5]2 = 48

Câu 5: Mặt cầu [S] tâm I[1; 2; 4] và tiếp xúc với mặt phẳng [S1]: [x + 1]2 + y2 + [z – 2]2 = 27 có phương trình:

A. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 4]2 = 3

B. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 4]2 = 9

C. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 4]2 = 3

D. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 4]2 = 9

Lời giải

Chọn C

Từ [S1]: [x + 1]2 + y2 + [z – 2]2 = 27, tâm I1[–1; 0; 2] và bán kính

Do vậy điểm I[1; 2; 4] nằm trong mặt cầu [S1]

[S] và [S1] tiếp xúc

Bán kính mặt cầu là:

Phương trình mặt cầu là: [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 4]2 = 3

Câu 6: Mặt cầu [S] tâm I[–1; 2; 3] và tiếp xúc với mặt phẳng tọa độ [Oyz] có phương trình:

A. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 1

B. [x + 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 14

C. [x + 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 1

D. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 14

Lời giải

Chọn C

Phương trình mặt phẳng [Oyz]: x = 0

Bán kính mặt cầu là:

Phương trình mặt cầu là: [x + 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 1

Câu 7: Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A[1; 3; 2], B[3; 5; 0]. Phương trình mặt cầu đường kính AB là:

A. [x – 2]2 + [y – 4]2 + [z – 1]2 = 3

B. [x – 2]2 + [y – 4]2 + [z – 1]2 = 12

C. [x + 2]2 + [y + 4]2 + [z + 1]2 = 12

D. [x + 2]2 + [y + 4]2 + [z + 1]2 = 3

Lời giải

Chọn A

Trung điểm của đoạn thẳng AB là

Mặt cầu đường kính AB có tâm I[2; 4; 1], bán kính

Vậy phương trình của mặt cầu là: [x – 2]2 + [y – 4]2 + [z – 1]2 = 3

Câu 8: Trong không gian Oxyz. Viết phương trình mặt cầu [S] biết [S] có bán kính R = 3 và tiếp xúc với mặt phẳng [Oxy] tại điểm M[1; 2; 0]

A. x2 + y2 + z2 – 4x – 2y – 6z + 5 = 0

B. x2 + y2 + z2 + 4x + 2y + 6z + 5 = 0

C. x2 + y2 + z2 – 4x – 2y – 6z + 11 = 0

D. x2 + y2 + z2 + 4x + 2y + 6z + 11 = 0

Lời giải

Chọn A

Giả sử mặt cầu [S] có tâm I[a; b; c]

Do mặt cầu [S] tiếp xúc với mặt phẳng [Oxy] tại điểm M[1; 2; 0] nên M là hình chiếu của I[a; b; c] lên mp [Oxy] suy ra I[2; 1; c]

Ta có mp [Oxy] có phương trình là z = 0

Ta có

Với c = 3

Mặt cầu I[2; 1; 3], bán kính R = 3 có phương trình là:

[x – 2]2 + [y – 1]2 + [z – 3]2 = 9 ⇔ x2 + y2 + z2 – 4x – 2y – 6z + 5 = 0

Với c = –3

Mặt cầu I[2; 1; –3], bán kính R = 3 có phương trình là:

[x – 2]2 + [y – 1]2 + [z + 3]2 = 9 ⇔ x2 + y2 + z2 – 4x – 2y + 6z + 5 = 0

Câu 9: Phương trình mặt cầu [S] đi qua A[1; 2; 3], B[4; –6; 2] có tâm I thuộc trục Ox là

A. [S]: [x – 7]2 + y2 + z2 = 6

B. [S]: [x + 7]2 + y2 + z2 = 36

C. [S]: [x + 7]2 + y2 + z2 = 6

D. [S]: [x – 7]2 + y2 + z2 = 49

Lời giải

Chọn D

Vì I ∈ Ox nên gọi I[x; 0; 0].

Do [S] đi qua A, B nên

Suy ra I[7; 0; 0] ⇒ R = IA = 7

Do đó [S]: [x – 7]2 + y2 + z2 = 49

Câu 10: Phương trình mặt cầu [S] đi qua A[2; 0; –2], B[–1; 1; 2] và có tâm I thuộc trục Oy là

A. [S]: x2 + y2 + z2 + 2y – 8 = 0

B. [S]: x2 + y2 + z2 – 2y – 8 = 0

C. [S]: x2 + y2 + z2 + 2y + 8 = 0

D. [S]: x2 + y2 + z2 – 2y + 8 = 0

Lời giải

Chọn A

Vì I ∈ Oy nên gọi I[0; y; 0].

Do [S] đi qua A, B nên

Suy ra I[70; –1; 0] ⇒ R = IA = 3

Do đó [S]: x2 + [y + 1]2 + z2 = 9 ⇔ x2 + y2 + z2 + 2y – 8 = 0

Câu 11: Phương trình mặt cầu [S] đi qua A[1; 2; –4], B[1; –3; 1], C[2; 2; 3] và tâm I ∈ [Oxy] là

A. [x + 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 26

B. [x + 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 9

C. [x – 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 26

D. [x – 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 9

Lời giải

Chọn A

Vì I ∈ [Oxy] nên gọi I[x; y; 0]. Ta có:

Câu 12: Viết phương trình mặt cầu tiếp xúc với cả ba mặt phẳng tọa độ và đi qua điểm M[2; 1; 1]

A.

B.

C.

D.

Lời giải

Chọn B

Giả sử I[a; b; c] là tâm mặt cầu [S] tiếp xúc với cả ba mặt phẳng tọa độ và đi qua điểm M[2; 1; 1].

Vì mặt cầu [S] tiếp xúc với cả ba mặt phẳng tọa độ và đi qua điểm M[2; 1; 1] có các thành phần tọa độ đều dương nên a = b = c = r

Phương trình mặt cầu [S] là [x – a]2 + [y – b]2 + [z – a]2 = a2

Vì mặt cầu [S] đi qua điểm M[2; 1; 1] nên

Câu 13: Cho mặt cầu [S] có tâm I[1; 2; –4] và thể tích bằng 36π. Phương trình của [S] là

A. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z + 4]2 = 9

B. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 4]2 = 9

C. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z – 4]2 = 9

D. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z + 4]2 = 3

Lời giải

Chọn A

Ta có:

Khi đó [S] có tâm I[1; 2; –4] và bán kính R = 3

⇒ [S]: [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z + 4]2 = 9

Câu 14: Cho mặt cầu [S] có tâm I[1; 2; 3] và diện tích bằng 32π. Phương trình của [S] là

A. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 16

B. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 16

C. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 8

D. [x + 1]2 + [y + 2]2 + [z + 3]2 = 8

Lời giải

Chọn C

Ta có:

Khi đó [S] có tâm I[1; 2; 3] và bán kính

⇒ [S]: [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z – 3]2 = 8

Câu 15: Cho mặt cầu [S] có tâm I[1; 2; 0]. Một mặt phẳng [P] cắt [S] theo giao tuyến là một đường tròn [C]. Biết diện tích lớn nhất của [C] bằng 3π. Phương trình của [S] là

A. x2 + [y – 2]2 + z2 = 3

B. [x – 1]2 + [y – 2]2 + z2 = 3

C. [x – 1]2 + [y – 2]2 + [z + 1]2 = 9

D. [x – 1]2 + [y – 2]2 + z2 = 9

Lời giải

Chọn B

Nhận xét: Mặt phẳng [P] cắt [S] theo giao tuyến là một đường tròn [C] và diện tích của [C] lớn nhất khi [P] qua tâm I của [S].

Ta có:

Khi đó [S] có tâm I[1; 2; 0] và bán kính

⇒ [S]: [x – 1]2 + [y – 2]2 + z2 = 3

Câu 16: Cho mặt cầu [S] có tâm I[1; 1; 1]. Một mặt phẳng [P] cắt [S] theo giao tuyến là một đường tròn [C]. Biết chu vi lớn nhất của [C] bằng . Phương trình của [S] là

A. [x – 1]2 + [y – 1]2 + [z – 1]2 = 4

B. [x + 1]2 + [y + 1]2 + [z + 1]2 = 2

C. [x + 1]2 + [y + 1]2 + [z + 1]2 = 4

D. [x – 1]2 + [y – 1]2 + [z – 1]2 = 2

Lời giải

Chọn D

Đường tròn [C] đạt chu vi lớn nhất khi [C] đi qua tâm I của mặt cầu [S].

Ta có:

Khi đó [S] có tâm I[1; 1; 1] và bán kính

⇒ [S]: [x – 1]2 + [y – 1]2 + [z – 1]2 = 2

Câu 17: Cho I[1; –2; 3]. Viết phương trình mặt cầu tâm I, cắt trục Ox tại hai điểm A và B sao cho

A. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 16

B. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 20

C. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 25

D. [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 9

Lời giải

Chọn A

Gọi M là hình chiếu vuông góc của I[1; –2; 3] trên trục Ox

⇒ M [1; 0; 0] và M là trung điểm của AB

Ta có:

∆IMA vuông tại M

Phương trình mặt cầu cần tìm là: [x – 1]2 + [y + 2]2 + [z – 3]2 = 16

Câu 18: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz. Viết phương trình mặt cầu đi qua A[2; 3; –3], B[2; –2; 2], C[3; 3; 4] và có tâm nằm trên mặt phẳng [Oxy].

A. [x – 6]2 + [y – 1]2 + z2 = 29

B. [x + 6]2 + [y + 1]2 + z2 = 29

C. [x + 6]2 + [y – 1]2 + z2 = 29

D. [x – 6]2 + [y + 1]2 + z2 = 29

Lời giải

Chọn A

Giả sử I[a; b; 0] ∈ [Oxy] là tâm, r là bán kính của mặt cầu [S] và đi qua A[2; 3; –3], B[2; –2; 2], C[3; 3; 4]

Phương trình mặt cầu [S] là [x – a]2 + [y – b]2 + z2 = r2

Vì mặt cầu đi qua A[2; 3; –3], B[2; –2; 2], C[3; 3; 4] nên

Vậy phương trình mặt cầu [S] là [x – 6]2 + [y – 1]2 + z2 = 29

Câu 19: Trong không gian Oxyz cho 4 điểm A[1; 2; –4], B[1; –3; 1], C[2; 2; 3], D[1; 0; 4]. Viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD.

A. [x + 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 26

B. [x – 2]2 + [y + 1]2 + z2 = 26

C. [x + 2]2 + [y + 1]2 + z2 = 26

D. [x – 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 26

Lời giải

Chọn A

Giả sử [S]: x2 + y2 + z2 – 2ax – 2by – 2cz + d = 0 [a2 + b2 + c2 – d > 0] là phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD. Thay lần lượt tọa độ của A, B, C, D vào phương trình ta được

Do đó: I[–2; 1; 0] và bán kính

Vậy [S]: [x + 2]2 + [y – 1]2 + z2 = 26

Câu 20: Viết phương trình mặt cầu [S] có tâm I[1; 0; 3] và cắt d: tại hai điểm A, B sao cho tam giác IAB vuông tại I

A.

B.

C.

D.

Lời giải

Chọn A

Đường thẳng d có một vectơ chỉ phương và P[1; –1; 1] ∈ d

Ta có:

Suy ra

∆IAB vuông tại I ⇔ ∆IAB vuông cân tại I

Vậy [S]:

Video liên quan

Chủ Đề