Câu 17THPT#Hình học Oxyz#Phương trình mặt cầu
Thuộc đề: Đề thi thử TN THPT 2025 môn Toán trường THPT Nguyễn Thượng Hiền – TP HCM (Mã đề 1001)Tại một công ty xăng dầu, người kĩ sư xây dựng cần thiết kế một bồn chứa xăng hình cầu (như hình vẽ). Trên bản thiết kế, trong hệ trục tọa độ , bồn chứa hình cầu có tâm , bán kính . Mặt đất chính là mặt phẳng . Từ điểm người kĩ sư thiết kế một cầu thang thứ nhất đi thẳng lên đến mặt cầu tại điểm thuộc mặt cầu, sao cho cầu thang là đường thẳng tiếp xúc mặt cầu tại điểm (hoành độ điểm thỏa ). Biết rằng đường thẳng tạo với mặt đất một góc nhọn có . Sau đó người kĩ sư thiết kế một cầu thang thứ hai có dạng cung tròn đi dọc theo mặt cầu, đi từ điểm lên tới đỉnh cao nhất của mặt cầu so với mặt đất. Gọi là tổng độ dài của cả hai cầu thang được thiết kế. Hãy tìm giá trị nhỏ nhất của (không tính kích thước của nguyên vật liệu được sử dụng để làm hai đoạn cầu thang nói trên). *(Nếu ra số gần đúng thì làm tròn kết quả đến hàng phần chục)*
Tại một công ty xăng dầu, người kĩ sư xây dựng cần thiết kế một bồn chứa xăng hình cầu (như hình vẽ). Trên bản thiết kế, trong hệ trục tọa độ , bồn chứa hình cầu có tâm , bán kính . Mặt đất chính là mặt phẳng . Từ điểm người kĩ sư thiết kế một cầu thang thứ nhất đi thẳng lên đến mặt cầu tại điểm thuộc mặt cầu, sao cho cầu thang là đường thẳng tiếp xúc mặt cầu tại điểm (hoành độ điểm thỏa ). Biết rằng đường thẳng tạo với mặt đất một góc nhọn có . Sau đó người kĩ sư thiết kế một cầu thang thứ hai có dạng cung tròn đi dọc theo mặt cầu, đi từ điểm lên tới đỉnh cao nhất của mặt cầu so với mặt đất. Gọi là tổng độ dài của cả hai cầu thang được thiết kế. Hãy tìm giá trị nhỏ nhất của (không tính kích thước của nguyên vật liệu được sử dụng để làm hai đoạn cầu thang nói trên). *(Nếu ra số gần đúng thì làm tròn kết quả đến hàng phần chục)*

Đáp án chính thức: 40,2
Hướng dẫn giải chi tiết
Ta có , bán kính . Vì tiếp xúc với mặt cầu tại nên . Do đường thẳng tạo với góc có và nên . Đỉnh cao nhất của mặt cầu là . Góc ở tâm có , suy ra độ dài cung tròn là . Vậy .