Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt phẳng (P):2x−y−2z+1=0 và ba điểmA(1;−2;0), B(1;0;−1) và C(0;0;−2). Hỏi có tất cả bao nhiêu mặt cầu có tâm thuộc mặt phẳng (P) và tiếp xúc với ba đường thẳng AB,AC,BC?
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
→AB=(0;2;−1)→AC=(−1;2;−2)[→AB,→AC]=(−2;1;2)
Mặt phẳng (ABC) có vecto pháp tuyến là [→AB,→AC]=(−2;1;2). Suy ra (P)//(ABC)
Trên mặt phẳng (ABC) có 4 điểm M,N,P,Q cách đều AB,BC,AC là tâm đường tròn nội tiếp, 3 tâm đường tròn bàng tiếp các góc A,B,C do đó có 4 điểm M′,N′,P′,Q′ trên mặt phẳng (P) là hình chiếu vuông góc của M,N,P,Q trên (P) thỏa mãn tính chất cách đều AB,BC,AC.
Tương ứng có 4 mặt cầu tâm M′,N′,P′,Q′ thỏa mãn yêu cầu bài toán.
Hướng dẫn giải:
- Nhận xét mặt phẳng (ABC) song song với mặt phẳng (P).
- Số mặt cầu thỏa mãn bài toán bằng với số điểm nằm trên mặt phẳng (P) mà cách đều các đường thẳng AB,BC,CA (các điểm này là tâm mặt cầu).