Trong không gian OxyzO x y z cho mặt cầu (S):(x1)2+(y+2)2+(z3)2=27\left( S \right) : \left( x - 1 \right)^{2} + \left( y + 2 \right)^{2} + \left( z - 3 \right)^{2} = 27. Gọi (α)\left( \alpha \right) là mặt phẳng đi qua 2 điểm A(0;0;4)A \left( 0 ; 0 ; - 4 \right), B(2;0;0)B \left( 2 ; 0 ; 0 \right) và cắt (S)\left( S \right) theo giao tuyến là đường tròn (C)\left( C \right) sao cho khối nón có đỉnh là tâm của (S)\left( S \right), là hình tròn (C)\left( C \right) có thể tích lớn nhất. Biết mặt phẳng (α)\left( \alpha \right) có phương trình dạng ax+byz+c=0a x + b y - z + c = 0, khi đó ab+ca - b + c bằng:

A.  

8.

B.  

0.

C.  

2.

D.  

-4.

Đáp án đúng là: D

Giải thích đáp án:

Chọn đáp án D
+ Vì  (α)\left( \alpha \right) qua A ta có:  (4)+c=0c=4- \left( - 4 \right) + c = 0 \Rightarrow c = - 4.
+ Vì  (α)\left( \alpha \right) qua B ta có:  2a+c=0a=22 a + c = 0 \Rightarrow a = 2.
(α):2x+byz4=0\Rightarrow \left( \alpha \right): 2 x + b y - z - 4 = 0.
+ Mặt cầu  (S)\left( S \right) có tâm  I(1;2;3)I \left( 1 ; - 2 ; 3 \right)R=33R = 3 \sqrt{3}.
+ Chiều cao khối nón:  h=d(I,α)=22b344+b2+1=2b+5b2+5h = d_{\left( I , \alpha \right)} = \dfrac{\left| 2 - 2 b - 3 - 4 \right|}{\sqrt{4 + b^{2} + 1}} = \dfrac{\left| 2 b + 5 \right|}{\sqrt{b^{2} + 5}}.
+ Bán kính đường tròn:  r=R2h2=27(2b+5b2+5)2=27(2b+5)2b2+5r = \sqrt{R^{2} - h^{2}} = \sqrt{27 - \left( \dfrac{\left| 2 b + 5 \right|}{\sqrt{b^{2} + 5}} \right)^{2}} = \sqrt{27 - \dfrac{\left( 2 b + 5 \right)^{2}}{b^{2} + 5}}.
+ Thể tích khối nón:  V=13πr2h=13π(27(2b+5)2b2+5)2b+5b2+5V = \dfrac{1}{3} \pi r^{2} h = \dfrac{1}{3} \pi \left( 27 - \dfrac{\left( 2 b + 5 \right)^{2}}{b^{2} + 5} \right) \dfrac{\left| 2 b + 5 \right|}{\sqrt{b^{2} + 5}}.
+ Tới đây ta có thể thử các trường hợp đáp án.
Hoặc ta làm tự luận như sau:
Đặt  t=2b+5b2+5t = \dfrac{\left| 2 b + 5 \right|}{\sqrt{b^{2} + 5}} và xét hàm số  f(t)=(27t2)tf \left( t \right) = \left( 27 - t^{2} \right) t trên đoạn  [0;33]\left[ 0 ; 3 \sqrt{3} \right].
Ta có:  f(t)=273t2f^{\prime} \left( t \right) = 27 - 3 t^{2} ;  f(t)=0t=3 hoặc t=3f^{\prime} \left( t \right) = 0 \Leftrightarrow t = 3 \text{ hoặc } t = - 3. Ta có bảng biến thiên:
 



Do đó thể tích khối nón lớn nhất khi và chỉ khi  t=3(2b+5b2+5)2=324b2+20b+25=9b2+45t = 3 \Leftrightarrow \left( \dfrac{\left| 2 b + 5 \right|}{\sqrt{b^{2} + 5}} \right)^{2} = 3^{2} \Leftrightarrow 4 b^{2} + 20 b + 25 = 9 b^{2} + 45 
5b220b+20=0b=2\Leftrightarrow 5 b^{2} - 20 b + 20 = 0 \Leftrightarrow b = 2.
Vì vậy  ab+c=4a - b + c = - 4.

 

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

ĐỀ 12 - PHÁT TRIỂN TỪ ĐỀ THAM KHẢO CỦA BGD KÌ THI TỐT NGHIỆP THPT MÔN TOÁN NĂM 2024THPT Quốc giaToán

1 mã đề 50 câu hỏi 40 phút

5,305 lượt xem 2,842 lượt làm bài