khoảng cách giữa hai đường thẳng AC' và B'C lớn nhất thì mặt cầu ngoại

Câu hỏi :

Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hình lăng trụ đứng ABC A'B'C' Ax0;0;0, Bx0;0;0, C0;1;0 B'x0;0;y0, trong đó x0;y0 là các số thực dương và thỏa mãn x0+y0=4. Khi khoảng cách giữa hai đường thẳng AC' và B'C lớn nhất thì mặt cầu ngoại tiếp hình lăng trụ có bán kính R bằng bao nhiêu?

A.R=17

B.R=294

C.R=17

D.R=292

* Đáp án

D

* Hướng dẫn giải

Đáp án D.

Gọi O là trung điểm của AB, suy ra O0;0;0  .

Ta có AB=2x0;0;0,OC=0;1;0AB.OC=0ABOC .

Gắn hệ trục tọa độ Oxyz như hình vẽ bên. Với Ax0;0;0,Bx0;0;0,C0;1;0 ,B'x0;0;4x0 ,A'x0;0;4x0 , C'0;1;4x0  do  x0+y0=40<x0,y0<4 .

 Có AC'=x0;1;4x0,B'C=x0;1;x04AC',B'C=2x08;0;2x0

AC=x0;1;0AC',B'C.AC=x02x08=2x0x04

dAC';B'C=AC',B'C.ACAC',B'C=2x0x0444x02+4x02=x04x04x02+x02

 do x00;4 .

Với 0<x0<4  , ta có 4x02+x02AMGM24x02x02=2x04x0 .

Như vậy dAC';B'C=x04x04x02+x02x04x02x04x0=12 .

Dấu “=” xảy ra khi x0=4x0x0=2=y0  .

Khi đó A2;0;0,B2;0;0,C0;1;0,B'2;0;2 . Giả sử phương trình mặt cầu ngoại tiếp lăng trụ ABC.A'B'C'  là .

Ta có hệ phương trình sau:

 22+02+022a.22b.02c.0+d=022+02+022a22b.02c.0+d=002+12+022a.02b.12c.0+d=022+02+222a22b.02c.2+d=04ad=44a+d=42bd=14a4c+d=8a=0b=32c=1d=4

Vậy mặt cầu (S) có tâm I0;32;1  và bán kính 

R=a2+b2+c2d=292

Copyright © 2021 HOCTAP247