Câu 41HSG
Thuộc đề: Đề Khảo Sát Chất Lượng Bồi Dưỡng Học Sinh Giỏi Toán 12 2025-2026 Sở GD&ĐT Bắc NinhTrong không gian , cho ba điểm , và . Gọi là mặt cầu có tâm , bán kính bằng 2 ; và là hai mặt cầu có tâm lần lượt là , và bán kính đều bằng 1. Hỏi có bao nhiêu mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu , , .
Trong không gian , cho ba điểm , và . Gọi là mặt cầu có tâm , bán kính bằng 2 ; và là hai mặt cầu có tâm lần lượt là , và bán kính đều bằng 1. Hỏi có bao nhiêu mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu , , .
Đáp án chính thức: 7
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Ba mặt cầu có tâm , , với bán kính , . Ba tâm nằm trên mặt phẳng ; , , tức nằm trên trung trực của .
Một mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu khi và chỉ khi khoảng cách có dấu từ các tâm đến bằng với . Với pháp tuyến đơn vị , điều kiện là:
Trường hợp : , và .
- Với : cả hai cho cùng mặt phẳng (khoảng cách từ bằng , từ bằng ): mặt phẳng.
- Với : , hai pháp tuyến đối nhau cho mặt phẳng phân biệt.
Tổng: mặt phẳng.
Trường hợp : , khi đó , . Bốn pháp tuyến tạo thành mặt phẳng phân biệt (kiểm tra ví dụ , : khoảng cách có dấu đến lần lượt là ).
Trường hợp : , tương tự cho mặt phẳng khác (do đổi dấu nên không trùng với trường hợp trên).
Vậy tổng số mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu là .
Ba mặt cầu có tâm , , với bán kính , . Ba tâm nằm trên mặt phẳng ; , , tức nằm trên trung trực của .
Một mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu khi và chỉ khi khoảng cách có dấu từ các tâm đến bằng với . Với pháp tuyến đơn vị , điều kiện là:
Trường hợp : , và .
- Với : cả hai cho cùng mặt phẳng (khoảng cách từ bằng , từ bằng ): mặt phẳng.
- Với : , hai pháp tuyến đối nhau cho mặt phẳng phân biệt.
Tổng: mặt phẳng.
Trường hợp : , khi đó , . Bốn pháp tuyến tạo thành mặt phẳng phân biệt (kiểm tra ví dụ , : khoảng cách có dấu đến lần lượt là ).
Trường hợp : , tương tự cho mặt phẳng khác (do đổi dấu nên không trùng với trường hợp trên).
Vậy tổng số mặt phẳng tiếp xúc với cả ba mặt cầu là .