Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng \(\left( P \right):x - z + 6 = 0\) và hai mặt cầu \(\left( {{S_1}} \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} = 25;\,\,\,\left( {{S_2}} \right):{x^2} + {y^2} + {z^2} + 4x - 4z + 7 = 0\). Biết rằng tập hợp tâm I các mặt cầu tiếp xúc với cả hai mặt cầu \((S_1), (S_2)\) và tâm I nằm trên (P) là một đường cong. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi đường cong đó.
A. \(\frac{9}{7}\pi \)
B. \(\frac{7}{9}\pi \)
C. \(\frac{7}{6}\pi \)
D. \(\frac{7}{3}\pi \)
Lời giải của giáo viên
ToanVN.com
\((S_1)\) có tâm O(0;0;0) và có bán kính \(R_1=5\).
\((S_2)\) có tâm K(-2;0;2) và có bán kính \(R_2=1\).
Ta thấy \(\overrightarrow {OK} = \left( { - 2;0;2} \right)\) vuông góc với mặt phẳng (P).
Do đó O, K, H thẳng hàng, với H là hình chiếu vuông góc của O xuống (P) và H cố định.
Ta có \(OH = d\left( {O,\left( P \right)} \right) = 3\sqrt 2 ,KH = d\left( {K,\left( P \right)} \right) = \sqrt 2 \)
Ta thấy mặt cầu \((S_1)\) chứa \((S_2)\), \((S_1)\) cắt (P) nhưng \((S_2)\) không cắt (P).
Do đó mặt cầu tâm I phải tiếp xúc trong với \((S_1)\) và tiếp xúc ngoài với \((S_2)\)
Gọi R là bán kính mặt cầu tâm I. Suy ra:
\(OI=R_1-R=5-R,KI=R_2+R=1+R\).
Ta có:
Do vậy, I luôn thuộc mặt cầu \((S_3)\) tâm H, bán kính \({R_3} = \frac{{\sqrt 7 }}{3}\).
Mà I thuộc mặt phẳng (P) nên I thuộc đường tròn giao tuyến của (P) và \((S_3)\).
Vì \(H \in (P)\) nên bán kính đường tròn giao tuyến là \(r={R_3} = \frac{{\sqrt 7 }}{3}\).
Vậy diện tích là \(\pi {r^2} = \frac{7}{9}\pi \)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Trong hình dưới đây, điểm B là trung điểm của đoạn thẳng AC. Khẳng định nào sau đây là đúng?
.png)
Cho hai đường thẳng phân biệt a, b và mặt phẳng (P). Chọn khẳng định đúng?
Tập hợp các số thực m để phương trình \({\log _2}x = m\) có nghiệm thực là
Cho hàm số \(y=f(x)\) liên tục trên đoạn [1;3], thỏa mãn \(f\left( {4 - x} \right) = f\left( x \right),\forall x \in \left[ {1;3} \right]\) và \(\int\limits_1^3 {xf\left( x \right)dx = - 2} \). Giá trị \(2\int\limits_1^3 {f\left( x \right)dx} \) bằng:
Trong không gian tọa độ Oxyz, góc giữa hai vectơ (\overrightarrow i\) và \(\overrightarrow u = \left( { - \sqrt 3 ;0;1} \right)\) là
Trong không gian Oxyz, cho điểm \(A\left( {1;0;0} \right),B\left( {0; - 1;0} \right),C\left( {0;0;1} \right),D\left( {1; - 1;1} \right)\). Mặt cầu tiếp xúc 6 cạnh của tứ diện ABCD cắt (ACD) theo thiết diện có diện tích S. Chọn mệnh đề đúng?
Cho mặt cầu (S) có đường kính 10cm và mặt phẳng (P) cách tâm mặt cầu một khoảng 4cm. Khẳng định nào sau đây là sai?
Cho hàm số \(f\left( x \right) = {3^{x - 4}} + \left( {x + 1} \right){.2^{7 - x}} - 6x + 3\). Giả sử \({m_0} = \frac{a}{b}\) (\(a,b \in Z,\frac{a}{b}\) là phân số tối giản) là giá trị nhỏ nhất của tham số thực m sao cho phương trình \(f\left( {7 - 4\sqrt {6x - 9{x^2}} } \right) + 2m - 1 = 0\) có số nghiệm nhiều nhất. Tính giá trị của biểu thức \(P = a + {b^2}\)
Nguyên hàm của hàm số \(f\left( x \right) = {2^x} + x\) là
Cho hàm số \(y=f(x)\) có đồ thị trên đoạn [- 1;4] như hình vẽ dưới đây. Tính tích phân \(I = \int\limits_{ - 1}^4 {f\left( x \right)dx} \)
.png)
Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, đường thẳng \(\Delta :\left\{ \begin{array}{l}
x = 2 - t\\
y = 1\\
z = - 2 + 3t
\end{array} \right.\) không đi qua điểm nào sau đây?
Cho y = F (x) và y = G (x) là những hàm số có đồ thị cho trong hình bên dưới, đặt P (x) = F (x).G (x). Tính P ' (2).
.png)
Cho hình nón đỉnh S có đáy là đường tròn tâm O bán kính R. Trên đường tròn (O) lấy 2 điểm A, B sao cho tam giác OAB vuông. Biết diện tích tam giác SAB bằng \({R^2}\sqrt 2 \), thể tích V của khối nón đã cho bằng
Cho các số thực \(a, b, c, d\) thay đổi luôn thỏa mãn \({\left( {a - 3} \right)^2} + {\left( {b - 6} \right)^2} = 1\) và \(4c + 3d - 5 = 0\). Tính giá trị nhỏ nhất của \(T = {\left( {c - a} \right)^2} + {\left( {d - b} \right)^2}\)
Cho tứ diện đều ABCD có tất cả các cạnh bằng 1. Gọi I là trung điểm của CD. Trên tia AI lấy S sao cho \(\overrightarrow {AI} = 2\overrightarrow {IS} \). Thể tích của khối đa diện ABCDS bằng


