Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu \(\left( {{S}_{m}} \right):{{\left( x-1 \right)}^{2}}+{{\left( y-1 \right)}^{2}}+{{\left( z-m \right)}^{2}}=\frac{{{m}^{2}}}{4}\) và hai điểm \(A\left( 2;3;5 \right), B\left( 1;2;4 \right)\). Tìm giá trị nhỏ nhất của m để trên \(\left( {{S}_{m}} \right)\) tồn tại điểm M sao cho \(M{{A}^{2}}-M{{B}^{2}}=9\).
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(M\left( x;y;z \right)\), suy ra
\(M{{A}^{2}}-M{{B}^{2}}=9 \Leftrightarrow {{\left( x-2 \right)}^{2}}+{{\left( y-3 \right)}^{2}}+{{\left( z-5 \right)}^{2}}-\left[ {{\left( x-1 \right)}^{2}}+{{\left( y-2 \right)}^{2}}+{{\left( z-4 \right)}^{2}} \right]=9\)
\(\Leftrightarrow x+y+z-4=0\)
Suy ra: Tập các điểm \(M\left( x;y;z \right)\) thỏa mãn \(M{{A}^{2}}-M{{B}^{2}}=9\) là mặt phẳng \(\left( P \right):x+y+z-4=0\)
Trên \(\left( {{S}_{m}} \right)\) tồn tại điểm M sao cho \(M{{A}^{2}}-M{{B}^{2}}=9\) khi và chỉ khi \(\left( {{S}_{m}} \right)\) và \(\left( P \right)\) có điểm chung \(\Leftrightarrow d\left( I;\left( P \right) \right)\le R \Leftrightarrow \frac{\left| 1+1+m-4 \right|}{\sqrt{1+1+1}}\le \frac{\left| m \right|}{2} \Leftrightarrow 2\left| m-2 \right|\le \sqrt{3}\left| m \right|\)
\(\Leftrightarrow {{m}^{2}}-16m+16\le 0 \Leftrightarrow 8-4\sqrt{3}\le m\le 8+4\sqrt{3}\)
Vậy giá trị nhỏ nhất của m là \(8-4\sqrt{3}\).
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Toán
Trường THPT Nguyễn Văn Linh lần 2