Bài 3.66 trang 135 SBT hình học 12

Đề bài

Trong không gian Oxyz, cho bốn điểm \(A(6; -2; 3), B(0; 1; 6), C(2; 0 ; -1), D(4; 1; 0)\). Gọi (S) là mặt cầu  đi qua bốn điểm A, B, C, D. Hãy viết phương trình mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu (S) tại điểm A.

Lời giải chi tiết

Tâm I(x, y, z) của (S) có tọa độ là nghiệm của hệ phương trình

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{I{A^2} = I{B^2}}\\{I{A^2} = I{C^2}}\\{I{A^2} = I{D^2}}\end{array}} \right.\) \( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{{(x - 6)}^2} + {{(y + 2)}^2} + {{(z - 3)}^2} = {x^2} + {{(y - 1)}^2} + {{(z - 6)}^2}}\\{{{(x - 6)}^2} + {{(y + 2)}^2} + {{(z - 3)}^2} = {{(x - 2)}^2} + {y^2} + {{(z + 1)}^2}}\\{{{(x - 6)}^2} + {{(y + 2)}^2} + {{(z - 3)}^2} = {{(x - 4)}^2} + {{(y - 1)}^2} + {z^2}}\end{array}} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{12x - 6y - 6z = 12}\\{8x - 4y + 8z = 44}\\{4x - 6y + 6z = 32}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{2x - y - z = 2}\\{2x - y + 2z = 11}\\{2x - 3y + 3z = 16}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 2}\\{y =  - 1}\\{z = 3}\end{array}} \right.\)

Vậy mặt cầu (S) có tâm I(2; -1; 3).

Mặt phẳng \((\alpha )\) tiếp xúc với (S) tại A nên \((\alpha )\) có vecto pháp tuyến là  \(\overrightarrow {IA}  = (4; - 1;0)\)

Phương trình mặt phẳng \((\alpha )\) là 4(x – 6) – (y  +2) = 0 hay 4x – y – 26 = 0.