Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho mặt phẳng (P):x−2y+2z−3=0 và mặt cầu (S):x2+y2+z2+2x−4y−2z+5=0. Giả sử M∈(P) và N∈(S) sao cho →MN cùng phương với vectơ →u=(1;0;1) và khoảng cách MN lớn nhất. Tính MN
Trả lời bởi giáo viên
(S) có tâm I(–1;2;1) và R = 1.
Gọi \overrightarrow v \left( {t;0;t} \right)là vectơ cùng phương với vectơ \overrightarrow u \left( {1;0;1} \right) sao cho phép tịnh tiến vectơ đó biến (S) thành (S’) tiếp xúc với (P)
Phép tịnh tiến vectơ \overrightarrow v \left( {t;0;t} \right) biến I thành I’ (–1 + t; 2; 1 + t)
Suy ra (S’) có tâm I’ và bán kính R’ = R = 1.
(S’) tiếp xúc (P) ⇔ d(I; (P)) = 1 \Leftrightarrow \dfrac{{\left| { - 1 + t - 2.2 + 2\left( {1 + t} \right) - 3} \right|}}{{\sqrt {1 + 4 + 4} }} = 1 \Leftrightarrow \left| {3t - 6} \right| = 3 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = 3\\t = 1\end{array} \right.
Với t = 3 \Rightarrow \overrightarrow v \left( {3;0;3} \right) \Rightarrow \left| {\overrightarrow v } \right| = 3\sqrt 2
Với t = 1 ⇒ \overrightarrow v \left( {1;0;1} \right) \Rightarrow \left| {\overrightarrow v } \right| = \sqrt 2
Vậy giá trị lớn nhất của MN là 3\sqrt 2
Hướng dẫn giải:
Giá trị lớn nhất của MN chính là độ dài của vectơ lớn nhất trong các vectơ \overrightarrow v mà phép tịnh tiến vectơ \overrightarrow v biến mặt cầu (S) thành mặt cầu (S’) tiếp xúc với mặt phẳng (P).