Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai đường thẳng \({d_1}:\frac{{x + 1}}{2} = \frac{{y + 1}}{1} = \frac{{z + 1}}{3}\) và \({d_2}:\frac{{x – 2}}{1} = \frac{y}{2} = \frac{{z – 9}}{3}\). Mặt cầu có một đường kính là đoạn thẳng vuông góc chung của \({d_1}\) và \({d_2}\) có phương trình là:
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVectơ chỉ phương của \({d_1}\) và \({d_2}\) lần lượt là \({\vec u_1} = \left( {2;1;3} \right), {\vec u_2} = \left( {1;2;3} \right)\).
Gọi AB là đoạn vuông góc chung của \({d_1}\) và \({d_2}\) với \(A \in {d_1}, B \in {d_2}\).
Suy ra: \(A\left( { – 1 + 2a; – 1 + a; – 1 + 3a} \right); B\left( {2 + b;2b;9 + 3b} \right)\).
Khi đó: \(\overrightarrow {AB} = \left( { – 2a + b + 3; – a + 2b + 1; – 3a + 3b + 10} \right)\).
Vì AB là đoạn vuông góc chung của \({d_1}\) và \({d_2}\) nên:
\(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {AB} \bot {{\vec u}_1}\\\overrightarrow {AB} \bot {{\vec u}_2}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}14a – 13b = 37\\13a – 14b = 35\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = \frac{7}{3}\\b = – \frac{1}{3}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A\left( {\frac{{11}}{3};\frac{4}{3};6} \right)\\B\left( {\frac{5}{3}; – \frac{2}{3};8} \right)\end{array} \right. \Rightarrow AB = 2\sqrt 3 \).
Gọi I là tâm mặt cầu \(\left( S \right)\) có đường kính là AB. Suy ra \(I\left( {\frac{8}{3};\frac{1}{3};7} \right)\) và \(R = \frac{1}{2}AB = \sqrt 3 \).
Vậy phương trình mặt cầu \(\left( S \right):{\left( {x – \frac{8}{3}} \right)^2} + {\left( {y – \frac{1}{3}} \right)^2} + {\left( {z – 7} \right)^2} = 3\).