Trong không gian Oxyz,Oxyz, cho mặt cầu (S):(x−3)2+(y−1)2+(z−1)2=4(S):(x−3)2+(y−1)2+(z−1)2=4 và hai điểm A(−1;2;−3);B(5;2;3)A(−1;2;−3);B(5;2;3). Gọi MM là điểm thay đổi trên mặt cầu (S)(S). Tính giá trị lớn nhất của biểu thức 2MA2+MB2.2MA2+MB2.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa xác định điểm H(x;y;z)H(x;y;z) sao cho 2.→HA+→HB=→02.−−→HA+−−→HB=→0
→HA=(−1−x;2−y;−3−z);→HB=(5−x;2−y;3−z)−−→HA=(−1−x;2−y;−3−z);−−→HB=(5−x;2−y;3−z) nên
2.→HA+→HB=→0⇔(−2−2x;4−2y;−6−2z)+(5−x;2−y;3−z)=→02.−−→HA+−−→HB=→0⇔(−2−2x;4−2y;−6−2z)+(5−x;2−y;3−z)=→0
⇔{−2−2x+5−x=04−2y+2−y=0−6−2z+3−z=0⇔{x=1y=2z=−1⇒H(1;2;−1)
Ta có
2MA2+MB2=2→MA2+→MB2=2.(→MH+→HA)2+(→MH+→HB)2=2.(MH2+2→MH.→HA+HA2)+(MH2+2.→MH.→HB+HB2)=3MH2+2HA2+HB2+2→MH(2→HA+→HB)=3MH2+2HA2+HB2(Do2.→HA+→HB=→0)
Ta có →HA=(−2;0;−2);→HB=(4;0;4)⇒HA2=8;HB2=32 nên
2MA2+MB2=3MH2+2.8+32=3MH2+48
Từ đó 2MA2+MB2 lớn nhất khi MH2 lớn nhất hay MH lớn nhất.
Mặt cầu (S) có tâm I(3;1;1), bán kính R=2.
Ta có MHmax=HI+R=√4+1+4+2=5.
Như vậy 2MA2+MB2 đạt GTLN là 3MH2+48=3.25+48=123.
Chọn B.
Đề thi thử THPT QG năm 2022 môn Toán
Trường THPT Hoàng Hoa Thám