Điều kiện của phương trình mặt cầu - Toán 12
Phương trình mặt cầu - Từ điển Toán 12 Điều kiện của phương trình mặt cầu - Toán 12
Cách xác định phương trình mặt cầu, đâu là phương trình mặt cầu, tìm m để phương trình là phương trình mặt cầu
1. Cách nhận biết phương trình mặt cầu
2. Cách tìm tham số m để phương trình là phương trình mặt cầu
3. Bài tập vận dụng
1. Cách nhận biết phương trình mặt cầu
Cho phương trình (*) bất kì.
Để kiếm tra phương trình trên có phải phương trình mặt cầu hay không, ta thực hiện:
Bước 1: Đưa phương trình về dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\).
Nếu không thể đưa phương trình về dạng trên thì kết luận (*) không phải phương trình mặt cầu.
Bước 2: Kiểm tra điều kiện \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0\), nếu thoả mãn thì (*) là phương trình mặt cầu và ngược lại.
Ví dụ minh hoạ:
Mỗi phương trình sau có là phương trình mặt cầu hay không? Vì sao?
a) \(2{x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x - 2y + 2z + 1 = 0\).
b) \({x^2} + {y^2} - 2x + 6y - 8z - 3 = 0\).
c) \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 4x + 10y - 2z + 14 = 0\).
d) \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2x + 4y - 6z + 20 = 0\).
Giải:
a) Phương trình \(2{x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x - 2y + 2z + 1 = 0\) không phải phương trình mặt cầu vì hệ số của \({x^2}\) và \({y^2}\) khác nhau.
b) Phương trình \({x^2} + {y^2} - 2x + 6y - 8z - 3 = 0\) không phải phương trình mặt cầu vì hệ số của \({z^2}\) bằng 0.
c) Phương trình \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 4x + 10y - 2z + 14 = 0\) có dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) với \(a = 2;b = - 5;c = 1;d = 14\).
Ta có \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d = 4 + 25 + 1 - 14 = 16 > 0\).
Suy ra phương trình đã cho là phương trình mặt cầu
d) Phương trình \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2x + 4y - 6z + 20 = 0\) có dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) với \(a = - 1;b = - 2;c = 3;d = 20\).
Ta có \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d = 1 + 4 + 9 - 20 = - 6 < 0\).
Suy ra phương trình đã cho không phải phương trình mặt cầu.
2. Cách tìm tham số m để phương trình là phương trình mặt cầu
Để tìm m sao cho phương trình đã cho là phương trình mặt cầu, ta thực hiện:
Bước 1: Đưa phương trình về dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2ax - 2by - 2cz + d = 0\) và xác định các hệ số a, b, c của phương trình.
Bước 2: Giải bất phương trình \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0\) và kết luận.
Ví dụ minh hoạ:
Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, tìm tập tất cả giá trị của tham số m để phương trình
\({x^2} + {y^2} + {z^2} - 2x + 2my - 4z + m + 5 = 0\) là phương trình mặt cầu.
Giải:
\(\left( S \right)\) có dạng \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2ax + 2by + 2cz + d = 0\) với a = -1, b = m, c = -2 và d = m + 5.
(S) là phương trình mặt cầu khi \({a^2} + {b^2} + {c^2} - d > 0 \Leftrightarrow 5 + {m^2} - (m + 5) > 0\)
\( \Leftrightarrow {m^2} - m > 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{m > 1}\\{m < 0}\end{array}} \right.\)
Vậy \(m \in \left( { - \infty ;0} \right) \cup \left( {1; + \infty } \right)\).
3. Bài tập vận dụng
Luyện trắc nghiệm Toán lớp 1 Lớp LOP12
Học đi đôi với hành! Làm ngay các bộ đề trắc nghiệm chấm điểm tức thì, có đáp án chi tiết giúp ghi nhớ kiến thức sâu và chuẩn bị tốt cho các bài kiểm tra.
Học tập & ôn luyện trên ứng dụng Tri Thức Hub
Tải ứng dụng Tri Thức Hub trên điện thoại hoặc máy tính bảng (hỗ trợ Android & iOS) để làm bài kiểm tra, luyện tập và lưu tiến độ học tập!
