Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho điểm \(M\left( { – 3\,;\,3\,;\, – 3} \right)\) thuộc mặt phẳng \(\left( \alpha \right):2x – 2y + z + 15 = 0\) và mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x – 2} \right)^2} + {\left( {y – 3} \right)^2} + {\left( {z – 5} \right)^2} = 100\). Đường thẳng \(\Delta\) qua M, nằm trên mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) cắt \(\left( S \right)\) tại \(A,\;B\) sao cho độ dài AB lớn nhất. Viết phương trình đường thẳng \(\Delta \).
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: Mặt cầu \(\left( S \right)\) có tâm \(I\left( {2\,;\,3\,;\,5} \right)\), bán kính R = 10.
\(d\left( {I,\left( \alpha \right)} \right) = \frac{{\left| {2.2 – 2.3 + 5 + 15} \right|}}{{\sqrt {{2^2} + {{\left( { – 2} \right)}^2} + {1^2}} }} = 6 < R \Rightarrow \left( \alpha \right) \cap \left( S \right) = C\left( {H\,;\,r} \right)\), H là hình chiếu của I lên \(\left( \alpha \right)\)
Gọi \({\Delta _1}\) là đường thẳng qua I và vuông góc với \(\left( \alpha \right) \Rightarrow {\Delta _1}\) có VTCP là \(\overrightarrow {{u_{{\Delta _1}}}} = \left( {2; – 2;1} \right)\).
\( \Rightarrow \) PTTS \({\Delta _1}:\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2t\\y = 3 – 2t\\z = 5 + t\end{array} \right.\). Tọa độ H là nghiệm của hệ: \(\left\{ \begin{array}{l}x = 2 + 2t\\y = 3 – 2t\\z = 5 + t\\2x – 2y + z + 15 = 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = – 2\\y = 7\\z = 3\end{array} \right. \Rightarrow H\left( { – 2\,;\,7\,;\,3} \right)\).
Ta có AB có độ dài lớn nhất \( \Leftrightarrow AB\) là đường kính của \(\left( C \right) \Leftrightarrow \Delta \equiv MH\).
Đường thẳng MH đi qua \(M\left( { – 3\,;\,3\,;\, – 3} \right)\) và có VTCP \(\overrightarrow {MH} = \left( {1\,;\,4\,;\,6} \right)\).
Suy ra phương trình \(\Delta :\frac{{x + 3}}{1} = \frac{{y – 3}}{4} = \frac{{z + 3}}{6}.\)