Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): (x-1)^2+(y-2)^2

Câu hỏi:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu $(S) : {(x - 1)}^{2} + {(y - 2)}^{2} + {(z + 1)}^{2} = 9$ và hai điểm $A (4; 3; 1), B (3; 1; 3);$ M là điểm thay đổi trên (S). Gọi m, n lần lượt là giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của biểu thức $P = 2 M A^{2} - M B^{2} .$ Giá trị $(m - n)$ bằng

A. 64.

B. 60.

C. 68.

D. 48.

Trả lời:

Mặt cầu (S) có tâm $I (1; 2; - 1)$ và bán kính R = 3.

Lấy điểm E sao cho $2 \vec{A E} - \vec{B E} = \vec{0} \Leftrightarrow E (5; 5; - 1) .$ Ta có $I E = 5.$

Dễ thấy điểm E là điểm nằm ngoài mặt cầu (S).

Khi đó $P = 2 M A^{2} - M B^{2} = 2 {(\vec{M E} - \vec{A E})}^{2} - {(\vec{M E} - \vec{B E})}^{2} = M E^{2} + 2 A E^{2} - B E^{2} .$

P lớn nhất và nhỏ nhất khi và chỉ khi ME lớn nhất và nhỏ nhất.

$\max M E = I E + R = 8; \min M E = I E - R = 2.$

Do đó $m = \max P = 64 + 2 A E^{2} - B E^{2}; n = \min P = 4 + 2 A E^{2} - B E^{2} .$

Suy ra $m - n = 60.$

Chọn B.

Xem thêm bài tập Toán có lời giải hay khác:

Câu 1:

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình $x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2 x + 4 y - 6 z - 2 = 0.$

Xác định tọa độ tâm I của mặt cầu (S) là

Xem lời giải »

Câu 2:

Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S) có phương trình

(S) : x^{2} + y^{2} + z^{2} - 2 x + 6 y - 6 z - 6 = 0.

Tính diện tích mặt cầu (S)

Xem lời giải »

Câu 3:

Trong không gian Oxyz, cho điểm

I (1; - 2; 3) .

Viết phương trình mặt cầu tâm I, cắt trục Ox tại hai điểm A và B sao cho

A B = 2 \sqrt{3} .

Xem lời giải »

Câu 4:

Trong không gian Oxyz, cho hai điểm $I (1; - 2; 3), M (0; 1; 5) .$ Phương trình mặt cầu có tâm I và đi qua M là

Xem lời giải »

Câu 5:

Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho điểm

A (1; 1; 2), B (3; 2; - 3) .

Mặt cầu (S) có tâm I thuộc Ox và đi qua hai điểm A, B có phương trình

Xem lời giải »

Câu 6:

Trong không gian Oxyz, xét mặt cầu (S) có phương trình dạng $x^{2} + y^{2} + z^{2} - 4 x + 2 y - 2 a z + 10 a = 0.$ Tập hợp các giá trị thực của a để (S) có chu vi đường tròn lớn bằng $8 π$ là

Xem lời giải »

Câu 7:

Trong không gian Oxyz, cho hai điểm $A (1; 0; - 1), B (- 3; - 2; 1) .$ Gọi (S) là mặt cầu có tâm I thuộc mặt phẳng (Oxy), bán kính $\sqrt{11}$ và đi qua hai điểm A, B. Biết I có tung độ âm, phương trình mặt cầu (S) là

Xem lời giải »

❮ Bài trước Bài sau ❯

Các dạng bài tập Toán lớp 12

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S): (x-1)^2+(y-2)^2

Xem thêm bài tập Toán có lời giải hay khác: