1. Trang chủ
  2. » Tất cả

Dang bai tap tuong giao cua mat phang voi mat cau

5 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

TƯƠNG GIAO CỦA MẶT PHẲNG VỚI MẶT CẦU I Phương pháp giải Vị trí tương đối giữa mặt cầu và mặt phẳng Cho mặt cầu ( );S I R và mp ( )P Gọi IH d= là khoảng cách từ tâm I đến ( )P thì Nếu d R mp ( )P cắt[.]

Trang 1

TƯƠNG GIAO CỦA MẶT PHẲNG VỚI MẶT CẦU I Phương pháp giải

Vị trí tương đối giữa mặt cầu và mặt phẳng:

Cho mặt cầu S I R( ; ) và mp( )P Gọi IH =d là khoảng cách từ tâm I đến ( )P thì :

- Nếu dR: mp( )P cắt mặt cầu theo đường tròn giao tuyến Đặc biệt, khi d =0 thì mp( )P đi qua tâm I của mặt cầu , giao tuyến là đường tròn lớn của mặt cầu có bán kính R

- Nếu d =R: mặt phẳng ( )P tiếp xúc với mặt cầu -Nếu dR: mp( )P khơng có điểm chung với mặt cầu

Vị trí tương đối giữa mặt cầu và đường thẳng:

Cho mặt cầu S I R( ; ) và đường thẳng 

Gọi H là hình chiếu của tâm I trên  và d =IH là khoảng cách từ O tới 

- Nếu dR:đường thẳng  cắt mặt cầu tại hai điểm A, B

Độ dài dây 22

2

AB= Rd

- Nếu d =R:đường thẳng  tiếp xúc với mặt cầu

- Nếu dR: đường thẳng khơng có điểm chung với mặt cầu

Chú ý :

1) Đường tròn giao tuyến của mặt cầu và mặt phẳng có tâm H là hình chiếu của tâm mặt cầu I lên mp( )P , bán kính 22r = Rd2) Khoảng cách từ M0(x y z0;0;0) đến mặt phẳng: ( )P :Ax+By+Cz+ =D 0 là () 0000222, AxByCzDd M PABC+++=++

II Ví dụ minh họa

Trang 2

222)62450a x +y +zx+ y+ z+ = và x+2y+ − =z 10222)622100b x +y +zx+ yz+= và x+2y+2z=0222)48240c x + y +z + x+ yz− = và x+ − −yz 10=0Giải

a)Mặt cầu có tâm I(3; 1; 2− − ) và bán kính 222

3R= a +b +c − =dKhoảng cách từ tâm I đến mặt phẳng ( )(( )) 3 22 1 2 6:;31 4 16Pd I P − − − R===+ +Vậy mặt phẳng cắt mặt cầu b)Mặt cầu có tâm I(3; 1;1− ) và R =1Khoảng cách từ tâm I đến mặt phẳng ( )(( )) 3 22:,11 44Pd I P − + R== =+ +

Vậy mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu c)Mặt cầu có tâm I(− −2; 4;1 ,) R=11Khoảng cách từ tâm I đến mặt phẳng ( )(( )) 24 1 10 17:,1 1 13Pd I P − − − − R==+ +

Vậy mặt phẳng khơng có điểm chung với mặt cầu

Bài tốn 2 Tìm tâm và bán kính các đường trịn giao tuyến của mặt phẳng và mặt cầu lần

lượt có phương trình: ( )P :x+2y−2z+ =10 và ( ) 222:622100Sx +y +zx+ yz+=Giải Mặt cầu ( )S có tâm I(3; 1;1− ) , bán kính R =1

Tâm H là hình chiếu của I lên ( )P

Phương trình của đường thẳng d qua I và vng góc với mặt phẳng

2210x+ yz+ = là : 31 21 2xtytzt= + = − + = −

Từ đó ta suy ra giao điểm H của d và mặt phẳng ứng với t =0 là H(3; 1;1− )

Vì điểm H trùng với I nên ( )P là mặt kính cắt theo đường trịn lớn nên bán kính đường trịn giao tuyến r = =R 1

Bài tốn 3 Tìm tâm và bán kính các đường tròn giao tuyến của mặt phẳng và mặt cầu lần

Trang 3

( )P : 2x+2y+ + =z 10 và ( ) 222

:1246240

Sx +y +zx+ yz+=

Giải

Mặt cầu ( )S có tâm I(6; 2;3 ,− ) R=5

Phương trình đường thẳng d qua I và vng góc với mặt phẳng

2x+2y+ + =z 10 là : 62223xtytzt= + = − + = +

Từ đó suy ra giao điểm H của d và mặt phẳng ứng với 4

3

t = − là tâm đường tròn giao tuyến

1014 5;;33 3H − Bán kính 22225 169r = RIH =−= Vậy r =3

Bài tốn 4 Xét vị trí tương đối của mặt cầu và đường thẳng:

( ) () (2 ) (2 )2 ( )5423:23116,:22xtSxyzdytzt = +−+−++=  = − −=Giải Mặt cầu ( )S có tâm I(2;3; 1− ) , bán kính R =4

Đường thẳng d đi qua 0 5; 3; 022M  −  và có VTCP u =(4; 2;1− )Ta có ( ) 0, 205,14IM ud I du==

d I d( ); R nên đường thẳng (d) cắt mặt cầu

Bài toán 5 Xét vị trí tương đối của mặt cầu và đường thẳng :

( ) 222 ( ) 22:864250,:321xyzSxyzxyzd +++++−+−===−Giải Mặt cầu ( )S có tâm I(4; 3; 2− ) , bán kính R =3 3

Trang 4

Ta có ( ) 0,,3 3IM ud I du==

d I d( );=R nên đường thẳng (d) tiếp xúc với mặt cầu

Bài toán 6 Cho mặt cầu ( ) 222

:264130Sx +y +zx+ yz+= và đường thẳng ( )2:12xtdymtzt= + = + = −

Biện luận theo m số điểm chung của ( )S và (d)

Giải

Điểm M x y z( ; ; ) thuộc (d) nên x= +t 2,y=mt+1,z= −2t

Thay vào (S) được :

() (2 )2 2 () ()21422618130t++ mt++ tt++ mt+ + +t =( 2) 2 ()5 mt 2 54m t 200++++=Ta có ()2 ( 2) 2'5 420 544075 = + m −+m = − m + m−Biện luận : Nếu 515 ( )'0:22

    md cắt (S) tại hai điểm phân biệt

Nếu '0 5

2

 =  =m hoặc 15 ( ):2

m= d tiếp xúc với (S) tại một điểm

Nếu '0 5

2

   m hoặc 15 ( ):2

md và (S) khơng có điểm chung

Cách khác:

Tính khoảng cách từ tâm I −( 1;3; 2− ) đến đường thẳng d rồi so sánh biện luận

Bài tốn 7 Trong khơng gian Oxyz , xét mặt phẳng

( ) 2 

: 35 14200,1;1

mmxm ymzm

+−++= −

Chứng minh rằng với mọi m  − 1;1 thì ( )m tiếp xúc với một mặt cầu cố định

Ngày đăng: 16/02/2023, 07:07

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN