Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, phương trình nào dưới đây là phương trình mặt cầu đi qua ba điểm M(2;3;3),N(2;−1;−1),P(−2;−1;3) và có tâm thuộc mặt phẳng (α):2x+3y−z+2=0.
Trả lời bởi giáo viên
- Liệt kê các phương trình mặt cầu cho trong 4 đáp án
+ A cho mặt cầu tâm IA(1,−1,1) và RA=√13
+ B cho mặt cầu tâm IB(2,−1,3) và RB=4
+ C cho mặt cầu tâm IC(−2,1,−3) và RC=2√3
+ D cho mặt cầu tâm ID(1,−1,1) và RD=√5
- Kiểm tra các tâm có thuộc mặt phẳng (α) hay không. Loại được đáp án C.
- Ta thấyIA≡ID=I(1,−1,1), nên ta tính bán kính R=IM rồi so sánh với RA,RD .
Có IM=√12+42+22=√21 . Ta thấy IM≠RA≠RD. Loại A và D
Hướng dẫn giải:
Xét từng đáp án:
- Xác định tâm mặt cầu và thay vào mặt phẳng.
- Tính bán kính mặt cầu và kiểm tra khoảng cách từ tâm đến các điểm A,B,C bằng bán kính.
Giải thích thêm:
Tự luận:
→MN=(0;−4;−4), →NP=(−4;0;4)
Gọi (P) và (Q) lần lượt là mặt phẳng trung trực của MN và NP.
Khi đó tâm I của mặt cầu thuộc (P) và (Q)
Ta có:
(P) qua trung điểm A(2;1;1) của MN và nhận vecto →n1=(0;1;1) làm vecto pháp tuyến nên có phương trình:
y−1+z−1=0⇔y+z−2=0
(Q) qua trung điểm B(0;-1;1) của NP và nhận vecto →n2=(1;0;−1) làm vecto pháp tuyến nên có phương trình:
x−0−(z−1)=0⇔x−z+1=0
Do I là tâm mặt cầu đi qua 3 điểm M,N,P nên I phải thuộc mặt phẳng trung trực của MN và NP.
Khi đó tọa độ của I là nghiệm của hệ
{2x+3y−z+2=0y+z−2=0x−z+1=0⇔{x=2y=−1z=3
=> I(2;-1;3)
=> R=4
Mặt cầu cần tìm là:
(x−2)2+(y+1)2+(z−3)2=16
⇔x2+y2+z2−4x+2y−6z−2=0