Bài 2: Phương trình mặt phẳng

Bạn chưa đăng nhập. Vui lòng đăng nhập để hỏi bài
Nguyễn Văn Toán

Trong không gian tọa độ cho mặt phẳng (P): x-y+2z-1=0, các điểm A(0;1;1), B(1;0;0) với A, B nằm trên mặt phẳng (P) và mặt cầu S: (x-2)^2+(y+1)^2+(z-2)^2=4. CD là một đường kính thay đổi của (S) sao cho CD//(P) và bốn điểm A,B,C,D tạo thành một tứ diện. Giá trị lớn nhất của thể tích tứ diện ABCD bằng bao nhiêu?

nguyen thi vang
5 tháng 1 2021 lúc 21:18

Mặt cầu (S) có tâm I(2;-1;2), mặt phẳng (P) có VTPT\(\overrightarrow{n}\)=(1;-1;2). Gọi điểm C(x;y;z) ta có C∈ (S) nên \(\left(x-2\right)^2+\left(y-1\right)^2+\left(z-2\right)^2=4\left(1\right)\)

Do CD là đường kính của mặt cầu (S) nên I là trung điểm của CD

=> D(4-x; -y -2; 4-z)

Mà theo đề có CD//(P) nên

\(\overrightarrow{IC}\perp\overrightarrow{n}\Leftrightarrow\overrightarrow{IC}.\overrightarrow{n}=0\) <=> \(x-2-\left(y+1\right)+2\left(z-2\right)=0\left(2\right)\)

Ta có: \(\overrightarrow{AB}=\left(1;-1;-1\right);\overrightarrow{AC}=\left(x;y-1;z-1\right);\overrightarrow{AD}=\left(4-x;y-3;3-z\right)\)

\(\left|\overrightarrow{AC;}\overrightarrow{AD}\right|=\left(2y+4z-6;-2x+4z-4;-4x-y+4\right)\)

\(\overrightarrow{AB}\left|\overrightarrow{AC};\overrightarrow{AD}\right|=2x+4z-6+\left(-1\right)\left(-2x+4z-4\right)+\left(-1\right)\left(-4x-4y+4\right)=6x+6y-6\)

Thể tích khối tứ diện ABCD là:

V = \(\dfrac{1}{6}\left|\overrightarrow{AB}\left[\overrightarrow{AC};\overrightarrow{AD}\right]\right|=\left|x+y-1\right|\)

Đặt : \(\left\{{}\begin{matrix}x-2=a\\y+1=b\\z-2=c\end{matrix}\right.\)

Từ (1) và (2) có hệ : \(\left\{{}\begin{matrix}a^2+b^2+c^2=4\\a-b+2c=0\end{matrix}\right.\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a-b=-2c\\ab=\dfrac{4-5c^2}{2}\end{matrix}\right.\)

V=|x+y-1| = |x-2+y +1| = |a+b| = \(\sqrt{\left(a-b\right)^2+4ab}\) = \(\sqrt{4c^2+2\left(4-5c^2\right)}=\sqrt{8-6c^2}\le2\sqrt{2}\)

Vậy GTLN của V là 2\(\sqrt{2}\) khi

\(\left\{{}\begin{matrix}z-2=0\\x-2=0\\\left(x-2\right)^2+\left(y-1\right)^2+\left(z-2\right)^2=4\end{matrix}\right.\) <=>\(\left\{{}\begin{matrix}x=2+\sqrt{2};y=-1+\sqrt{2};z=2\\x=2-\sqrt{2};y=-1-\sqrt{2};z=2\end{matrix}\right.\)


Các câu hỏi tương tự
Nguyễn Trọng Hiếu
Xem chi tiết
Văn Phụng
Xem chi tiết
Lê Mạnh Cường
Xem chi tiết
Nguyễn Thanh Hải
Xem chi tiết
An Sơ Hạ
Xem chi tiết
Hoàng BânBân
Xem chi tiết
Nguyễn Văn Hưng
Xem chi tiết
Sách Giáo Khoa
Xem chi tiết
Phan thu trang
Xem chi tiết