Câu 49THPT#Mặt phẳng cắt mặt cầu#Bán kính nhỏ nhất
Thuộc đề: Đề thi thử tốt nghiệp THPT năm 2023 môn Toán trường PTDL Hermann Gmeiner – TP HCMTrong không gian , cho mặt cầu và hai điểm . Mặt phẳng () đi qua và cắt theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính nhỏ nhất. Giá trị của bằng
Trong không gian , cho mặt cầu và hai điểm . Mặt phẳng () đi qua và cắt theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính nhỏ nhất. Giá trị của bằng
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
Mặt cầu có tâm và bán kính .
Ta có , nên điểm nằm trong mặt cầu .
Do đó mặt phẳng đi qua đường thẳng luôn cắt theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính .
Bán kính nhỏ nhất khi và chỉ khi khoảng cách lớn nhất.
Gọi là hình chiếu vuông góc của lên đường thẳng .
Ta luôn có .
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi tại .
Đường thẳng đi qua có VTCP , phương trình tham số:
.
Điểm .
Vì :
.
Suy ra .
Mặt phẳng vuông góc với nên nhận làm vectơ pháp tuyến.
Phương trình mặt phẳng đi qua là:
.
Nhân cả hai vế với để đưa hệ số tự do về :
.
Suy ra , , .
Vậy .
Ta có , nên điểm nằm trong mặt cầu .
Do đó mặt phẳng đi qua đường thẳng luôn cắt theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính .
Bán kính nhỏ nhất khi và chỉ khi khoảng cách lớn nhất.
Gọi là hình chiếu vuông góc của lên đường thẳng .
Ta luôn có .
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi tại .
Đường thẳng đi qua có VTCP , phương trình tham số:
.
Điểm .
Vì :
.
Suy ra .
Mặt phẳng vuông góc với nên nhận làm vectơ pháp tuyến.
Phương trình mặt phẳng đi qua là:
.
Nhân cả hai vế với để đưa hệ số tự do về :
.
Suy ra , , .
Vậy .