Câu 22THPT#Phương pháp tọa độ trong không gian#Phương trình mặt cầu
Thuộc đề: Đề thi thử TN THPT 2026 môn Toán lần 3 liên trường THPT chuyên – Đà Nẵng (Mã đề 1016)Trong sảnh một trung tâm hội nghị, các kiến trúc sư lắp đặt một khối cầu trang trí phản quang có mặt ngoài được mô phỏng bởi phương trình (đơn vị: mét). Một đèn chiếu điểm (spotlight) di chuyển dọc theo trục ray thẳng có phương trình . Khi đèn ở vị trí , các tia sáng phát ra tiếp xúc với khối cầu. Tập hợp các tiếp điểm tạo thành một đường tròn nằm trên mặt phẳng , là ranh giới giữa vùng sáng và vùng tối (tham khảo hình vẽ bên).
Khi đèn di chuyển đến vị trí sao cho mặt phẳng đi qua mắt cảm biến cố định tại , hãy tính khoảng cách từ đèn đến tâm khối cầu (làm tròn đến hàng phần chục của mét).
Trong sảnh một trung tâm hội nghị, các kiến trúc sư lắp đặt một khối cầu trang trí phản quang có mặt ngoài được mô phỏng bởi phương trình (đơn vị: mét). Một đèn chiếu điểm (spotlight) di chuyển dọc theo trục ray thẳng có phương trình . Khi đèn ở vị trí , các tia sáng phát ra tiếp xúc với khối cầu. Tập hợp các tiếp điểm tạo thành một đường tròn nằm trên mặt phẳng , là ranh giới giữa vùng sáng và vùng tối (tham khảo hình vẽ bên).

Khi đèn di chuyển đến vị trí sao cho mặt phẳng đi qua mắt cảm biến cố định tại , hãy tính khoảng cách từ đèn đến tâm khối cầu (làm tròn đến hàng phần chục của mét).
Đáp án chính thức: 19,6
Hướng dẫn giải chi tiết
Mặt cầu có tâm là gốc tọa độ và bán kính .
Giả sử đèn chiếu điểm có tọa độ . Khi đó, với mỗi tiếp điểm trên mặt cầu, ta có . Kết hợp , phương trình mặt phẳng chứa đường tròn tiếp điểm là:
.
Vì mặt phẳng đi qua điểm cố định nên:
.
Do điểm nằm trên đường thẳng , ta có: .
Thay vào : .
Suy ra (thỏa mãn ).
Khoảng cách từ đèn đến tâm khối cầu là:
.
Làm tròn đến hàng phần chục của mét, ta được .
Đáp số: 19,6.
Giả sử đèn chiếu điểm có tọa độ . Khi đó, với mỗi tiếp điểm trên mặt cầu, ta có . Kết hợp , phương trình mặt phẳng chứa đường tròn tiếp điểm là:
.
Vì mặt phẳng đi qua điểm cố định nên:
.
Do điểm nằm trên đường thẳng , ta có: .
Thay vào : .
Suy ra (thỏa mãn ).
Khoảng cách từ đèn đến tâm khối cầu là:
.
Làm tròn đến hàng phần chục của mét, ta được .
Đáp số: 19,6.