SBT Toán 12 - giải SBT Toán 12 - Chân trời sáng tạo Bài tập cuối chương 5 - SBT Toán 12 Chân trời sáng tạo

Giải bài 11 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo


Người ta muốn thiết kế một lều cắm trại có dạng là một phần mặt cầu bằng phần mềm 3D. Cho biết phương trình bề mặt của lều là \(\left( S \right):{\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 9\), phương trình mặt phẳng chứa cửa lều là \(\left( P \right):x = 2\), phương trình chứa sàn lều là \(\left( Q \right):z = 0\). Tìm tâm và bán kính đường tròn cửa lều và đường tròn sàn lều.

Đề bài

Người ta muốn thiết kế một lều cắm trại có dạng là một phần mặt cầu bằng phần mềm 3D. Cho biết phương trình bề mặt của lều là \(\left( S \right):{\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 9\), phương trình mặt phẳng chứa cửa lều là \(\left( P \right):x = 2\), phương trình chứa sàn lều là \(\left( Q \right):z = 0\). Tìm tâm và bán kính đường tròn cửa lều và đường tròn sàn lều.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

‒ Mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - a} \right)^2} + {\left( {y - b} \right)^2} + {\left( {z - c} \right)^2} = {R^2}\) có tâm \(I\left( {a;b;c} \right)\) bán kính \(R\).

‒ Gọi \(r\) là bán kính đường tròn giao tuyến. Khi đó: \({r^2} + {d^2}\left( {I;\left( P \right)} \right) = {R^2}\).

‒ Khoảng cách từ điểm \({M_0}\left( {{x_0};{y_0};{z_0}} \right)\) đến mặt phẳng \(\left( P \right):Ax + By + C{\rm{z}} + D = 0\):

\(d\left( {{M_0};\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {A{x_0} + B{y_0} + C{{\rm{z}}_0} + D} \right|}}{{\sqrt {{A^2} + {B^2} + {C^2}} }}\).

Lời giải chi tiết

Mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - 3} \right)^2} + {\left( {y - 3} \right)^2} + {\left( {z - 1} \right)^2} = 9\) có tâm \(I\left( {3;3;1} \right)\) bán kính \(R = \sqrt 9  = 3\).

Gọi \({r_1},{r_2}\) lần lượt là bán kính đường tròn cửa lều và đường tròn sàn lều, \({d_1},{d_2}\) lần lượt là khoảng cách từ tâm \(I\) đến đường tròn cửa lều và đường tròn sàn lều.

Mặt phẳng \(\left( P \right):x = 2 \Leftrightarrow x - 2 = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_1}}  = \left( {1;0;0} \right)\)

Phương trình đường thẳng \(d\) đi qua điểm \(I\left( {3;3;1} \right)\) vuông góc với mặt phẳng \(\left( P \right):x = 2\) là: \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 3 + t\\y = 3\\z = 1\end{array} \right.\).

Toạ độ tâm \({I_1}\) của đường tròn cửa lều có dạng: \({I_1}\left( {3 + t;3;1} \right)\)

\({I_1} \in \left( P \right) \Leftrightarrow 3 + t - 2 = 0 \Leftrightarrow t =  - 1 \Leftrightarrow {I_1}\left( {2;3;1} \right)\).

Ta có: \({d_1} = d\left( {I;\left( P \right)} \right) = \frac{{\left| {3 - 2} \right|}}{{\sqrt {{1^2} + {0^2} + {0^2}} }} = 1\)

Suy ra \({r_1} = \sqrt {{R^2} - d_1^2}  = \sqrt {{3^2} - {1^2}}  = 2\sqrt 2 \)

Vậy đường tròn cửa lều có tâm \({I_1}\left( {2;3;1} \right)\) bán kính \({r_1} = 2\sqrt 2 \).

Mặt phẳng \(\left( Q \right):z = 0\) có vectơ pháp tuyến \(\overrightarrow {{n_2}}  = \left( {0;0;1} \right)\)

Phương trình đường thẳng \(d\) đi qua điểm \(I\left( {3;3;1} \right)\) vuông góc với mặt phẳng \(\left( Q \right):z = 0\) là: \(d:\left\{ \begin{array}{l}x = 3\\y = 3\\z = 1 + t\end{array} \right.\).

Toạ độ tâm \({I_2}\) của đường tròn cửa lều có dạng: \({I_2}\left( {3;3;1 + t} \right)\)

\({I_2} \in \left( Q \right) \Leftrightarrow 1 + t = 0 \Leftrightarrow t =  - 1 \Leftrightarrow {I_2}\left( {3;3;0} \right)\).

Ta có: \({d_2} = d\left( {I;\left( Q \right)} \right) = \frac{{\left| 1 \right|}}{{\sqrt {{0^2} + {0^2} + {1^2}} }} = 1\)

Suy ra \({r_2} = \sqrt {{R^2} - d_2^2}  = \sqrt {{3^2} - {1^2}}  = 2\sqrt 2 \)

Vậy đường tròn cửa lều có tâm \({I_2}\left( {3;3;0} \right)\) bán kính \({r_2} = 2\sqrt 2 \).


Bình chọn:
4.9 trên 7 phiếu
  • Giải bài 10 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

    Cho mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x - 1} \right)^2} + {y^2} + {\left( {z + 2} \right)^2} = 2\). a) Tinh khoảng cách từ tâm \(I\) của \(\left( S \right)\) đến mặt phẳng \(\left( {Oxy} \right)\). b) Gọi \(J\) là điểm đối xứng của \(I\) qua gốc toạ độ \(O\). Viết phương trình mặt cầu \(\left( {S'} \right)\) tâm \(J\) và có cùng bán kính với \(\left( S \right)\).

  • Giải bài 9 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

    Cho mặt cầu (left( S right):{left( {x - 1} right)^2} + {left( {y - 3} right)^2} + {left( {z + 7} right)^2} = 1). Tìm toạ độ các điểm (M,N) là chân đường vuông góc vẽ từ tâm (I) của (left( S right)) đến các trục toạ độ (Oy) và (Oz).

  • Giải bài 8 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

    Cho các điểm \(A\left( {2;0;0} \right),B\left( {0;4;0} \right);C\left( {0;0;4} \right)\). Viết phương trình mặt cầu ngoại tiếp tứ diện \(OABC\) (\(O\) là gốc toạ độ).

  • Giải bài 7 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

    Cho đường thẳng (d:left{ begin{array}{l}x = 1 + t\y = 2t\z = - 1end{array} right.), điểm (Mleft( {1;2;1} right)) và mặt phẳng (left( P right):2x + y - 2z - 1 = 0). Viết phương trình đường thẳng (Delta ) đi qua (M), song song với (left( P right)) và vuông góc với ({rm{d}}).

  • Giải bài 6 trang 65 sách bài tập toán 12 - Chân trời sáng tạo

    Cho hai đường thẳng ({d_1}:left{ begin{array}{l}x = t\y = - 1 - 4t\z = 6 + 6tend{array} right.) và đường thẳng ({d_2}:frac{x}{2} = frac{{y - 1}}{1} = frac{{z + 2}}{{ - 5}}). Viết phương trình chính tắc của đường thẳng (Delta ) đi qua (Aleft( {1; - 1;2} right)), đồng thời vuông góc với cả hai đường thẳng ({d_1},{d_2}).

>> Xem thêm

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Chân trời sáng tạo - Xem ngay

Báo lỗi - Góp ý

Group Ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Các bài khác cùng chuyên mục


App Loigiaihay trên google play store App Loigiaihay trên apple store

Copyright © 2021 loigiaihay.com

DMCA.com Protection Status
App Loigiaihay trên apple store App Loigiaihay trên google play store