Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A(1;−2;3) và đường thẳng d có phương trình x+12=y−21=z+3−1. Tính đường kính của mặt cầu (S) có tâm A và tiếp xúc với đường thẳng d.
Trả lời bởi giáo viên
Phương trình mặt cầu (S) có dạng (x−1)2+(y+2)2+(z−3)2=R2
Phương trình tham số của d là: d:{x=−1+2ty=2+tz=−3−t
Tọa độ giao điểm của (S) và d là nghiệm của hệ {(x−1)2+(y+2)2+(z−3)2=R2x=−1+2ty=2+tz=−3−t (*)
(S) tiếp xúc với d khi và chỉ khi (∗) có nghiệm kép
⇔(−2+2t)2+(4+t)2+(−6−t)2=R2 có nghiệm kép
⇔6t2+12t+56−R2=0 có nghiệm kép
⇔Δ′=(−6)2−6.(56−R2)=0⇔6R2−300=0⇔R2=50⇔R=5√2
Suy ra đường kính của mặt cầu (S) là 10√2.
Hướng dẫn giải:
(S) tiếp xúc với d khi và chỉ khi hệ phương trình tọa độ giao điểm của (S) và d có nghiệm kép.
Giải thích thêm:
- Có thể sử dụng công thức tính khoảng cách từ điểm đến đường thẳng để tính bán kính mặt cầu:
R=d(A,d)=|[→AM,→ud]||→ud|
- Từ đó suy ra đường kính D=2R