Trong không gian với hệ tọa độ $Oxyz$, tìm tập tất cả giá trị của tham số \(m\) để mặt cầu $\left( S \right)$ có phương trình \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x + 2my - 4z + m + 5 = 0\) đi qua điểm $A\left( {1;1;1} \right)$.
Trả lời bởi giáo viên
$\left( S \right)$ có dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2ax + 2by + 2cz + d = 0\) với \(a = -1,b = m,c = -2\) và \(d = m + 5\).
$\left( S \right)$ là phương trình mặt cầu khi ta có \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0 \Leftrightarrow 5 + {m^2} - (m + 5) > 0 \Leftrightarrow {m^2} - m > 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{m > 1}\\{m < 0}\end{array}} \right.\)
Điểm $A\left( {1,1,1} \right)$ thuộc phương trình mặt cầu \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x + 2my - 4z + m + 5 = 0\) thì ta có
\({1^2} + {1^2} + {1^2} - 2.1 + 2m.1 - 4.1 + m + 5 = 0 \Leftrightarrow 2 + 3m = 0 \Leftrightarrow m = - \dfrac{2}{3}\) (thỏa mãn)
Hướng dẫn giải:
- Tìm điều kiện để phương trình là phương trình mặt cầu.
- Mặt cầu \(\left( S \right)\) đi qua điểm \(A\) nếu tọa độ của \(A\) thỏa mãn phương trình mặt cầu.
- Kiểm tra điều kiện của \(m\) và kết luận.
Giải thích thêm:
Một số em khi giải bài toán thường quên mất điều kiện để phương trình mặt cầu. Trong bài toán này có thể vẫn đúng đáp án nhưng có thể sẽ gặp phải kết quả sai trong bài toán khác nên cần chú ý.