Trong không gian hệ tọa độ Oxyz cho mặt cầu \(\left( S \right):{x^2} + {y^2} + {x^2} - 2x + 2y - 4z - 10 = 0\) và mặt phẳng (P): :2x + y - z - 5 = 0. Viết phương trình mặt phẳng (Q) song song với mặt phẳng (P) và cắt mặt cầu (S) theo đường tròn có bán kính bằng một nửa bán kính mặt cầu (S):
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiMặt cầu (S) có tâm I(1;−1;2) và bán kính \(R = \sqrt {1 + 1 + 4 - \left( { - 10} \right)} = 4\)
Ta có (Q)//(P) nên (Q) có dạng: 2x+y−z+d=0,d≠−5
Mặt phẳng (Q) cắt (S) theo một đường tròn có bán kính \(r = \frac{R}{2} = 2\) nên ta có
\(\begin{array}{l} d\left( {I,\left( Q \right)} \right) = \sqrt {{R^2} - {r^2}} = \sqrt {16 - 4} = 2\sqrt 3 \\ \Leftrightarrow \frac{{|2 - 1 - 2 + d|}}{{\sqrt 6 }} = 2\sqrt 3 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l} d = 1 + 6\sqrt 2 \\ d = 1 - 6\sqrt 2 \end{array} \right. \end{array}\)
Vậy có hai mặt phẳng (P) cần tìm: \(\left( {{Q_1}} \right):2x + y - z + 1 + 6\sqrt 2 = 0;\left( {{Q_2}} \right):2x + y - z + 1 - 6\sqrt 2 = 0.\)