Trong không gian OxyzO x y z, cho hai mặt cầu (S1) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=36\left( S_{1} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 36 ; (S2) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=49\left( S_{2} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 49 và điểm A(7; 2; 5)A \left( 7 ; \textrm{ } 2 ; \textrm{ } - 5 \right). Xét đường thẳng Δ\Delta di động nhưng luôn tiếp xúc với (S1)\left( S_{1} \right) đồng thời cắt (S2)\left( S_{2} \right) tại hai điểm B,CB , C phân biệt. Diện tích lớn nhất của tam giác ABCA B C bằng

A.  

201320 \sqrt{13}.

B.  

161316 \sqrt{13}.

C.  

8138 \sqrt{13}.

D.  

181318 \sqrt{13}.

Đáp án đúng là: B

Trong không gian OxyzO x y z, cho hai mặt cầu (S1) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=36\left( S_{1} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 36 ; (S2) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=49\left( S_{2} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 49 và điểm A(7; 2; 5)A \left( 7 ; \textrm{ } 2 ; \textrm{ } - 5 \right). Xét đường thẳng Δ\Delta di động nhưng luôn tiếp xúc với (S1)\left( S_{1} \right) đồng thời cắt (S2)\left( S_{2} \right) tại hai điểm B,CB , C phân biệt. Diện tích lớn nhất của tam giác ABCA B C bằng
A. 201320 \sqrt{13}. B. 161316 \sqrt{13}. C. 8138 \sqrt{13}. D. 181318 \sqrt{13}.
Lời giải



Mặt cầu (S1) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=36\left( S_{1} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 36 có tâm I(1; 2; 3)I \left( 1 ; \textrm{ } 2 ; \textrm{ } 3 \right), bán kính R1=6R_{1} = 6.
Mặt cầu (S2) :   ((x1))2+((y2))2+((z3))2=49\left( S_{2} \right) \textrm{ } : \textrm{ }\textrm{ }\textrm{ } \left(\left( x - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( y - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( z - 3 \right)\right)^{2} = 49 có tâm I(1; 2; 3)I \left( 1 ; \textrm{ } 2 ; \textrm{ } 3 \right), bán kính R2=7R_{2} = 7.
Suy ra 2 mặt cầu trên đồng tâm. Dễ kiểm tra được điểm A(7; 2; 5)A \left( 7 ; \textrm{ } 2 ; \textrm{ } - 5 \right) nằm ngoài (S1)\left( S_{1} \right) và nằm trong (S2)\left( S_{2} \right).
Gọi HH là giao điểm của đường thẳng IAI A với mặt cầu (S1)\left( S_{1} \right) ( HHkhông thuộc đoạn IAI A).
Trong tam giác BIHB I Hvuông tại HHcó: BH=BI2HI2=7262=13BC=23B H = \sqrt{B I^{2} - H I^{2}} = \sqrt{7^{2} - 6^{2}} = \sqrt{13} \Rightarrow B C = 2 \sqrt{3}.
Giả sử Δ\Delta tiếp xúc với (S1)\left( S_{1} \right) tại tiếp điểm KHK \neq H và cắt (S2)\left( S_{2} \right) tại hai điểm B,CB^{'} , C^{'}khác B,CB , C BC=BC=213\Rightarrow B^{'} C^{'} = B C = 2 \sqrt{13}. Ta có: AHAKAHA H^{'} \leq A K \leq A H.
Gọi HH^{'} là hình chiếu của AA lên Δ\Delta khi đó. Ta có: SΔABC=12AH.BC=12AH.213=AH13AH13((SΔABC))max=AH13HH.S_{\Delta A B^{'} C^{'}} = \dfrac{1}{2} A H^{'} . B^{'} C^{'} = \dfrac{1}{2} A H^{'} . 2 \sqrt{13} = A H^{'} \sqrt{13} \leq A H \sqrt{13} \Rightarrow \left(\left( S_{\Delta A B^{'} C^{'}} \right)\right)_{max} = A H \sqrt{13} \Leftrightarrow H^{'} \equiv H .
\RightarrowDiện tích tam giác ABCA B Clớn nhất khi Δ\Delta tiếp xúc với (S1)\left( S_{1} \right) tại tiếp điểm HH.
Ta có: IA=(6;0;8)IA=10.\overset{\rightarrow}{I A} = \left( 6 ; 0 ; - 8 \right) \Rightarrow I A = 10 .
Phương trình đường thẳng IAI A: .
H(S1)((1+3t1))2+((22))2+((34t3))2=36t2=3625t=±65.H \in \left( S_{1} \right) \Rightarrow \left(\left( 1 + 3 t - 1 \right)\right)^{2} + \left(\left( 2 - 2 \right)\right)^{2} + \left(\left( 3 - 4 t - 3 \right)\right)^{2} = 36 \Leftrightarrow t^{2} = \dfrac{36}{25} \Leftrightarrow t = \pm \dfrac{6}{5} .
Với t=65t = \dfrac{6}{5} điểm H(235;2;95)AH=16>10=IAHH \left( \dfrac{23}{5} ; 2 ; \dfrac{- 9}{5} \right) \Rightarrow A H = 16 > 10 = I A \Rightarrow H là điểm cần tìm.
Diện tích lớn nhất của tam giác ABCA B C là: S=12AH.BC=12.16.213=1613.S = \dfrac{1}{2} A H . B C = \dfrac{1}{2} . 16 . 2 \sqrt{13} = 16 \sqrt{13} .


 

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

Đề thi thử Tốt nghiệp THPT Môn Toán 2023 - SỞ GD SƠN LA THPT Quốc giaToán

1 mã đề 50 câu hỏi 50 phút

1,501 lượt xem 763 lượt làm bài