Tài liệu Lớp 12 pt mặt cầu oxyz

  • Số trang: 6 |
  • Loại file: DOCX |
  • Lượt xem: 488 |
  • Lượt tải: 0

Mô tả:

Bài tập 1 : Viết phương trình mặt cầu (S), trong các trường hợp sau: a)  S có tâm I  2; 2;  3  b)  S có tâm I  1; 2;0  c)  S có đường kính AB với và bán kính R 3 . và (S) qua P  2;  2;1 . A  1;3;1 , B   2;0;1 . Bài giải: a) Mặt cầu tâm (S):  b) Ta có:  x  2 2 và bán kính R 3 , có phương trình: 2 2   y  2    z  3 9 IP  1;  4;1  IP 3 2 Mặt cầu tâm (S): c) Ta có: I  2; 2;  3 I  1; 2;0   x  1 2 . và bán kính R  IP 3 2 , có phương trình: 2   y  2   z 2 18  AB   3;  3;0   AB 3 2 .  1 3   I   ; ;1  2 2 . Gọi I là trung điểm AB  1 3  AB 3 2 I   ; ;1 R  2 2 , có phương trình: Mặt cầu tâm  2 2  và bán kính 2 2 1  3 9 2   x     y     z  1  2  2 2. (S):  Bài tập 2 : Viết phương trình mặt cầu (S) , trong các trường hợp sau: a) (S) qua A  3;1; 0  , B  5;5;0  và tâm I thuộc trục Ox . b) (S) có tâm O và tiếp xúc mặt phẳng c) (S) có tâm : x 1 y  1 z   . 1 1 3 I   1; 2;0     : 16 x  15 y  12 z  75 0 . và có một tiếp tuyến là đường thẳng Bài giải: I  a; 0; 0   Ox a) Gọi Do (S) đi qua A, B  I  10; 0;0  2 . Ta có :  IA IB  I  10;0;0   3  a 2 Mặt cầu tâm 2  1   5  a   25  4a 40  a 10 và bán kính R 5 2 , có phương trình (S) :  d  O,      R  R    O  0;0;0   A   1;1;0     IA  0;  1;0  Do (S) tiếp xúc với Mặt cầu tâm 2 75 3. 25 2 2 2 và bán kính R 3 , có phương trình (S) : x  y  z 9 . Đường thẳng  có một vectơ chỉ phương là  x  1 .  y 2  z 2 50 b) Do (S) tiếp xúc với c) Chọn  IA  3  a;1;0  , IB  5  a;5; 0  và IA 5 2 . Mặt cầu tâm  x  10    u   1;1;  3   IA, u  10     d  I ,   R  R    u 11 I   1; 2;0  và bán kính R   IA, u   3;0;  1  . Ta có:  . . 10 11 , có phương trình (S) : 10 2   y  2  z 2  . 121 Bài tập 3 : Viết phương trình mặt cầu (S) biết : a) (S) qua bốn điểm b) (S) qua A  1; 2;  4  , B  1;  3;1 , C  2; 2;3  , D  1;0; 4  A  0;8;0  , B  4;6; 2  , C  0;12; 4  và có tâm I thuộc mặt phẳng (Oyz). Bài giải: a) Cách 1: Gọi I  x; y; z  . là tâm mặt cầu (S) cần tìm. Theo giả thiết: Do đó:  IA IB   IA IC   IA ID  I   2;1;0   IA2 IB 2   y  z  1  2  2  IA IC   x  7 z  2   IA2 ID 2  y  4 z 1    x  2   y 1  z 0  2 . 2  x  2    y  1  z 2 26 . và R IA  26 . Vậy (S) : 2 2 2 Cách 2: Gọi phương trình mặt cầu (S) : x  y  z  2ax  2by  2cz  d 0 , a 2  b2  c 2  d  0  Do . A  1; 2;  4    S   Tương tự:  2a  4b  8c  d  21 (1) B  1;  3;1   S    2a  6b  2c  d  11 (2) C  2; 2;3    S    4a  4b  6c  d  17 (3) D  1;0; 4    S    2a  8c  d  17 (4) Giải hệ (1), (2), (3), (4) ta có a, b, c, d , suy ra phương trình mặt cầu (S) :  x  2 2 2   y  1  z 2 26 . b) Do tâm I của mặt cầu nằm trên mặt phẳng (Oyz)  I  0; b; c  .  IA2 IB 2 b 7 IA IB IC   2  2 c 5 .  IA IC Ta có: Vậy I  0;7;5  2 2 x 2   y  7    z  5  26. và R  26 . Vậy (S):  x t   :  y  1  z  t  Bài tập 4: Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I thuộc đường thẳng và (S) tiếp xúc với hai mặt phẳng   : x  2 y  2 z  3 0 Bài giải: Gọi I  t ;  1;  t    là tâm mặt cầu (S) cần tìm. và  : x  2 y  2 z  7 0 . Theo giả thiết: I  3;  1;  3 Suy ra: 1 t d  I ,     d  I ,      và R d  I ,      3  5 t 3  1  t 5  t   t 3  1  t t  5 . 2 4 2 2 2  x  3   y 1   z  3  3 . Vậy (S) : 9. A  2;6;0  , B  4; 0;8  Bài tập 5: Lập phương trình mặt cầu (S) qua 2 điểm và có tâm x  1 y z 5   2 1 . thuộc d:  1 Bài giải: Ta có  x 1  t  d :  y 2t  z  5  t   Ta có: . Gọi I  1  t ; 2t ;  5  t   d là tâm của mặt cầu (S) cần tìm.  IA  1  t ;6  2t ;5  t  , IB  3  t;  2t ;13  t  . Theo giả thiết, do (S) đi qua A, B  AI BI  1 t  2 2 2   6  2t    5  t    3t 2  4t 2   13  t   62  32t 178  20t  12t  116  t  2 29 3 2 2 2 32   58   44   32 58 44    I  ; ;  x    y     z   932 3 3  và R IA 2 233 . Vậy (S):  3   3  3   3 . Bài tập 6: Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm : I  2;3;  1 và cắt đường thẳng x 1 y  1 z   1 4 1 tại hai điểm A, B với AB 16 . Bài giải: Chọn  M   1;1;0     IM   3;  2;1  u  1;  4;1 Ta có: . Đường thẳng  có một vectơ chỉ phương là .   IM , u     IM , u   2; 4;14   d  I ,       2 3   u . 2 AB 2 R   d  I ,     2 19. 4 Gọi R là bán kính mặt cầu (S). Theo giả thiết : Vậy (S):  x  2 2 2 2   y  3   z  1 76 Bài tập 7: Cho hai mặt phẳng .  P  : 5x  4 y  z  6 0,  Q  : 2 x  y  z  7 0 và đường x 1 y z 1   7 3  2 . Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I là giao điểm của (P) thẳng và  sao cho (Q) cắt (S) theo một hình tròn có diện tích là 20 . : Bài giải:  x 1  7t  y 3t  x 1  7t     :  y 3t  z 1  2t  z 1  2t 5 x  4 y  z  6 0  Ta có . Tọa độ I là nghiệm của hệ phương trình:  Thay (1), (2), (3) vào (4) ta có: Ta có : d  I , Q   5  1  7t   4  3t    1  2t   6 0  t 0  I  1;0;1 (1) (2) (3) (4) . 5 6 3 . Gọi r là bán kính đường tròn giao tuyến của (S) và mặt phẳng (Q). Ta có: 20  r 2  r 2 5. R là bán kính mặt cầu (S) cần tìm. 2 330 110 2 2 R   d  I ,  Q     r 2  .  x  1  y 2   z  1  3 3 . Theo giả thiết: Vậy (S) : Bài tập 8: Cho mặt phẳng ( P) : 2 x  y  2 z  2 0 và đường thẳng  x  t  d :  y 2t  1  z t  2  . Viết phương trình mặt cầu (S) có tâm I thuộc d và I cách (P) một khoảng bằng 2 và (S) cắt (P) theo giao tuyến là đường tròn có bán kính bằng 3. Bài giải: Gọi I   t ; 2t  1; t  2   d : là tâm của mặt cầu (S) và R là bán kính của (S). 2 R   d  I ;  P     r 2  4  9  13 Theo giả thiết : . d  I; P  Mặt khác: 1  t   2t  2t  1  2t  4  2 6 2  2  6t  5 6   4 1  4  t  11  6 2 2 2 1 2 13  1 2 13  1 I1   ;  ;   S1  :  x     y     z   13 t 6  3  6  6 : Tâm  6 3 6  , suy ra * Với . 2 2 2 11 2 1  11 2 1  11 I2  ;  ;   S2  :  x     y     z   13 t  3 6  , suy ra 6  3  6  6 : Tâm  6 * Với .
- Xem thêm -