Question

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai mặt phẳng  ( P ) : x − y + 2 z + 1 = 0 và ( Q ) : 2 x + y + z − z = 0.  Gọi (S) là mặt cầu có tâm thuộc Ox, đồng thời (S) cắt mặt phẳng (P) theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính bằng 2 và cắt mặt phẳng (Q) theo giao tuyến là một đường tròn có bán kính r. Xác định r sao cho chỉ có duy nhất một mặt cầu (S) thỏa mãn điều kiện bài toán

A. r = 3 2 2 .

B. r = 10 2 .

C. r = 3 .

D. r = 14 2 .

Answer 1

Đáp án A.

Giả sử mặt cầu (S) có tâm  I a ; 0 ; 0 ∈ O x , bán kính  R > 0 . Khi đó phương trình mặt cầu (S) là x − a 2 + y 2 + z 2 = R 2 .  

Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của I trên (P) và (Q) , khi đó:

I H = d I ; P = a + 1 6  và  I K = d I ; Q = 2 a − 1 6

Do I H 2 + 4 = R 2  và I K 2 + r 2 = R 2  nên a + 1 2 6 + 4 = R 2 2 a − 1 2 6 + r 2 = R 2  

  ⇒ a + 1 2 6 + 4 = 2 a − 1 2 6 + r 2 ⇔ a + 1 2 + 24 = 2 a − 1 2 + 6 r 2

  ⇔ a 2 − 2 a + 2 r 2 − 8 = 0 *

Để có duy nhất một mặt cầu (S) thì phương trình (*) phải có một nghiệm

⇔ Δ ' = 1 − 2 r 2 − 8 = 0 ⇔ r 2 = 9 2  . Do  r > 0  nên r = 3 2  .