CỰC TRỊ LIÊN QUAN ĐẾN HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ

MẶT CẦU TRONG KHÔNG GIAN

DẠNG 4. CỰC TRỊ LIÊN QUAN ĐẾN HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ

Câu 1. Trong hệ trục tọa độ Oxyz, cho bốn điểm ^A

(

^{0; 2;1 ;}⁻

) (

^B ^{1; 0; 2 ;}⁻

) (

^C ^{3;1; 2 ;}⁻

) (

^D ^{− − −}^{2; 2; 1}

)

^{. Câu}

nào sau đây sai?

A. Bốn điểm , , ,A B C D không đồng phẳng. B. Tam giác ACD là tam giác vuông tại A. C. Góc giữa hai véctơAB và CD là góc tù. D. Tam giác ABD là tam giác cân tại B. Câu 2. Trong không gian Oxyz, cho điểm ^A

(

^{1; 2;3}

)

, mặt phẳng

( )

^P ^:²^x+ + + =^y ^z ⁵ ⁰. Mặt cầu tâm

(

^{; ;}

)

I a b c thỏa mãn đi qua A, tiếp xúc với mặt phẳng

( )

^P và có bán kính nhỏ nhất. Tính a b c+ +

A. 2. B. −2. C. ³

2. D. ³

−2.

Câu 3. Trong không gian

(

^Oxyz

)

, cho mặt cầu

( )

^S ^: ^x²⁺^y²^{+ −}^z² ⁶^x⁺⁴^y⁻²^z^{+ =}^{5 0} và mặt phẳng

( )

^P ^:^x⁺²^y⁺²^z^{+ =}¹¹ ⁰. Tìm điểm M trên mặt cầu

( )

^S sao cho khoảng cách từ M đến mặt phẳng

( )

^P là ngắn nhất.

A. ^M

(

^{0; 0;1}

)

^. ^B.^M

(

^{2; 4; 1}^{− −}

)

^. ^C.^M

(

^{4; 0;3}

)

^. ^D.^M

(

^{0; 1; 0}⁻

)

Câu 4. Trong không gian Oxyz, cho điểm ^A

(

^{1; 2;3}

)

, mặt phẳng

( )

^P ^:²^x^{+ + + =}^y ^z ^{5 0}. Mặt cầu tâm

(

^{; ;}

)

I a b c thỏa mãn đi qua A, tiếp xúc với mặt phẳng

( )

^P và có bán kính nhỏ nhất. Tính a b c+ +

A. 2. B. −2. C. ³

2. D. ³

−2.

Câu 5. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho ba điểm ^A

(

^{1; 4;5}

)

^,^B

(

^{3; 4; 0}

)

^,^C

(

^{2; 1; 0}⁻

)

^{và mặt}

phẳng

( )

^P ^{: 3}^x⁺³^y⁻²^z⁻²⁹⁼⁰ ^{. Gọi} ^{M a b c}

(

^{; ;}

)

là điểm thuộc

( )

^P ^{sao cho}

2 2 2

MA +MB + MC đạt giá trị nhỏ nhất. Tính tổng a b c+ + .

A. 8. B. 10. C. −10. D. −8.

Câu 6. Trong không gian với hệ trục Oxyz , cho tam giác ABC với ^A

(

^{2; 0; 3}⁻

)

^;^B

(

^{− −}^{1; 2; 4}

)

(

^{2; 1; 2}

)

C − . Biết điểm ^{E a b c}

(

^{; ;}

)

là điểm để biểu thức P= EA+EB+EC đạt giá trị nhỏ nhất.

Tính T = + +a b c

A. T =3. B. T=1. C. T=0. D. T= −1. Câu 7. Trong không gian Oxyz, cho mặt phẳng

( )

^P ^{: 2}^x− +^y ²^z−¹⁴=⁰ và mặt cầu

( )

^S ^:^x²⁺^y²⁺^z²⁻²^x⁺⁴^y⁺²^z^{− =}³ ⁰. Gọi tọa độ điểm M a b c( ; ; ) thuộc mặt cầu

( )

^S ^{sao cho}

khoảng cách từ M đến mặt phẳng

( )

^P là lớn nhất. Tính giá trị biểu thức K = + +a b c. A. K=1. B. K=2. C. K = −5. D. K = −2. Câu 8. Trong không gian Oxyz, cho hai đường thẳng ₁: ⁴ ¹ ⁵

3 1 2

x− y− z+

 = =

− − và ₂: ² ³ .

1 3 1

x− y+ z

 = =

Trong tất cả các mặt cầu tiếp xúc với cả hai đường thẳng ₁ và ₂. Gọi

( )

^S là mặt cầu có bán kính nhỏ nhất. Bán kính của mặt cầu

( )

^S ^là

A. 12. B. 6. C. 24. D. 3.

Câu 9. Trong không gian với hệ trục toạ độ Oxyz, cho hai điểm ^A

(

⁻^{1;3; 4}

)

^,^B

(

^{9; 7; 2}⁻

)

. Tìm trên trục Ox toạ độ điểm M sao cho MA²+MB² đạt giá trị nhỏ nhất.

A. ^M

(

^{5; 0; 0}

)

^. ^B.^M

(

⁻^{2; 0; 0}

)

^. ^C.^M

(

^{4; 0; 0}

)

^. ^D.^M

(

^{9; 0; 0}

)

Câu 10. Trong không gian Oxyz, cho các điểm (6;0;0)A , B(0;3;0) và mặt phẳng ( ) :P x−2y+2z=0. Gọi d là đường thẳng đi qua M(2 ; 2 ; 0), song song với ( )P và tổng khoảng cách từ A, B đến đường thẳng d đạt giá trị nhỏ nhất. Vectơ nào dưới đây là một vectơ chỉ phương của d?

A. u1 = −( 10 ;3 ; 8). B. u2 =(14 ; 1; 8)− − . C. u3 =(22 ; 3 ; 8)− . D. u4 = −( 18 ; 1; 8)− . Câu 11. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho các mặt cầu

( )

S1 ,

( )

S2 ,

( )

S3 có bán kính r=1

và lần lượt có tâm là các điểm ^A

(

^{0;3; 1}⁻

)

^,^B

(

⁻^{2;1; 1}⁻

)

^,^C

(

^{4; 1; 1}^{− −}

)

^{. Gọi}

( )

^S là mặt cầu tiếp xúc với cả ba mặt cầu trên. Mặt cầu

( )

^S có bán kính nhỏ nhất là bao nhiêu?

A. R= 10. B. R= 10 1− . C. R=2 2 1− . D. R=2 2.

Câu 12. Trong không gian Oxyz , cho mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁻¹

) (

²⁺ ^y⁺²

) (

²⁺ ^z⁻²

)

² ⁼⁴ và mặt phẳng

( )

^P ^:^x^{− +}^y ²^z^{− =}¹ ⁰^{. Gọi}M là một điểm bất kì trên mặt cầu

( )

^S . Khoảng cách từ M đến

( )

có giá trị nhỏ nhất bằng A. 4 6

3 −2. B. 0 . C. 6−2. D. 2 6 2− .

Câu 13. Cho x, y, z, a, b, c là các số thực thay đổi thỏa mãn

(

^x⁺³

) (

²⁺ ^y⁻²

) (

²⁺ ^z⁺¹

)

² ⁼²^và

a b c+ + = . Giá trị nhỏ nhất của biểu thức ^P=

(

^x−^a

) (

²+ ^y−^b

) (

²+ ^z−^c

)

² là A. 3− 2. B. 3+ 2. C. 5 2 6− . D. 5 2 6+ .

Câu 14. Trong không gian Oxyz , cho hai điểm ^A

(

^{1; 2;1 ,}

) (

^B ^{2; 1;3}⁻

)

^{và điểm}^{M a b}

(

^{; ; 0}

)

^{sao cho}

2 2

MA +MB nhỏ nhất. Giá trị của a b+ bằng

A. 3. B. 2. C. 1. D. −2.

Câu 15. Trong không gian Oxyz cho mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁻⁴

) (

²⁺ ^y⁻²

) (

² ⁺ ^z⁻⁴

)

² ⁼¹^{. Điểm}^{M a b c}

(

^{; ;}

)

thuộc

( )

^S . Tìm giá trị nhỏ nhất của a²+ +b² c².

A. 25. B. 29. C. 24. D. 26.

Câu 16. Trong không gian Oxyz, cho ^A

(

^{0 ; 1; 1}

)

^,^B

(

^{2 ; 1; 1}⁻

)

^,^C

(

^{4 ; 1; 1}

)

^và

( )

^P ^:^x^{+ + − =}^y ^z ⁶ ⁰. Xét điểm ^{M a b c}

(

^{; ;}

)

^thuộc^{mp P}

( )

^{sao cho} ^MA⁺²^MB⁺^MC đạt giá trị nhỏ nhất. Giá trị của 2a+4b c+ bằng:

A. 6. B. 12. C. 7. D5.

Câu 17. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho đường thẳng 3 1 3

: 1 2 3

x y z

d − = − = − và hai điểm

(

^2;0;3

)

A , ^B

(

^{2; 2; 3}^{− −}

)

^. ^Biết ^điểm M x y z

(

0; 0; 0

)

thuộc d thỏa mãn

4 4 2 2

P=MA +MB +MA MB nhỏ nhất. Tìm y₀.

A. y₀ =3. B. y₀=2. C. y₀ =1. D. y₀ = −1.

Câu 18. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho ba điểm ^A

(

^{8;5; 11 ,}⁻

) (

^B ^{5;3; 4 ,}⁻

) (

^C ^{1; 2; 6}⁻

)

^{và mặt}

( ) (

^S ^: ^x−²

) (

²+ ^y−⁴

) (

²+ ^z+¹

)

² =⁹ . Gọi điểm ^{M a b c}

(

^{; ;}

)

là điểm trên

( )

^S ^{sao cho}

MA MB− −MC đạt giá trị nhỏ nhất. Hãy tìm a b+ .

A. 6 . B. 2. C. 4. D. 9.

Câu 19. Trong không gian Oxyz, cho các điểm (4; 2;4)A − , ( 2;6; 4)B − , (5; 1; 6)C − − . Xét các điểm M thuộc mặt phẳng

(

^Oxy

)

^{sao cho}^AMB⁼⁹⁰^o, đoạn thẳng CM có độ dài lớn nhất bằng

A. 73 . B. 5 3 . C. 10. D. 8.

Câu 20. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho 4 điểm ^A

(

^{2; 4; 1}⁻

)

^,^B

(

^{1;4; 1}⁻

)

^,^C

(

^2;4;3

)

(

^{2;2; 1}

)

D − , biết ^{M x y z}

(

^{; ;}

)

^để^MA²⁺^MB²⁺^MC²⁺^MD² đạt giá trị nhỏ nhất thì x+ +y z bằng

A. 6. B. 21

4 . C. 8. D.9.

Câu 21. Trong không gian Oxyz , cho ba điểm ^A

(

⁻^{10; 5;8}⁻

)

^, ^B

(

^{2;1; 1}⁻

)

^,^C

(

^{2;3; 0}

)

và mặt phẳng

( )

^P ^:^x⁺²^y⁻²^z^{− =}⁹ ⁰^{. Xét}^M là điểm thay đổi trên

( )

^P ^{sao cho}^MA²⁺²^MB²⁺³^MC²^{đạt giá}

trị nhỏ nhất. Tính MA²+2MB²+3MC².

A. 54 . B.282 . C. 256 . D. 328 .

Câu 22. Trong không gian Oxyz cho mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁻²

) (

² ⁺ ^y⁻¹

) (

² ⁺ ^z⁻¹

)

² ⁼⁹ ^{và điểm}

(

^{; ;}

) ( )

M a b c  S sao cho biểu thức P= +a 2b+2c đạt giá trị nhỏ nhất. Tính T = + +a b c.

A. 2. B. 1. C. −2. D. −1.

Câu 23. Trong không gian Oxyz, cho mặt cầu

( )

^S ^:^x²⁺

(

^y⁻³

) (

²⁺ ^y⁺⁴

)

² ⁼^4. Xét hai điểm M , N di động trên

( )

^S ^{sao cho}^MN⁼^1. Giá trị nhỏ nhất của OM²−ON² bằng

A. −10. B. − −4 3 5. C. −5. D. 6 2 5.− −

Câu 24. Cho điểm ^A

(

⁻^{3;5; 5}⁻

)

_,^B

(

^{5; 3; 7}⁻

)

và mặt phẳng

( )

^ ^:^x^{+ + =}^y ^z ⁰. Xét điểm M thay đổi trên

( )

^ , giá trị lớn nhất của MA²−2MB²bằng

A. 398 . B. 379 . C. 397 . D. 498 .

Câu 25. Trong không gian Oxyz cho đường thẳng 3

:2 2 1

x y z d = = +

− và mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x−³

) (

²+ ^y−²

) (

²+ ^z−⁵

)

² =³⁶. Gọi  là đường thẳng đi qua ^A

(

^2;1;3

)

, vuông góc với đường thẳng d và cắt

( )

^S tại hai điểm có khoảng cách lớn nhất. Khi đó đường thằng  có một véctơ chỉ phương là ^u ⁼

(

^{1; ;}^{a b}

)

^{. Tính}^{a b}+ .

A. 4. B. −2. C. 1

−2. D. 5.

Câu 26. Trong không gian Oxyz, cho ba điểm ^A

(

⁻^{1; 2; 2}

)

^,^B

(

^{3; 1; 2}^{− −}

)

^,^C

(

⁻^{4; 0;3}

)

. Tìm tọa độ điểm I trên mặt phẳng

(

^Oxz

)

sao cho biểu thức IA−2IB+5IC đạt giá trị nhỏ nhất.

A. ³⁷; 0;¹⁹

4 4

I− . B. ²⁷; 0 ;²¹

4 4

I− . C. ³⁷; 0 ; ²³

4 4

I − . D. ²⁵; 0 ; ¹⁹

4 4

I − . Câu 27. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm ^A

(

⁻^{1;3; 4}

)

^,^B

(

^{3;1; 0}

)

^{. Gọi}^M là điểm trên

mặt phẳng

(

^Oxz

)

sao cho tổng khoảng cách từ M đến A và B là ngắn nhất. Tìm hoành độ x₀ của điểm M .

A. x₀ =4. B. x₀ =3. C. x₀ =2. D. x₀ =1.

Câu 28. Trong không gian , cho và hai điểm , . Giả sử , là hai điểm thay đổi trong mặt phẳng sao cho cùng hướng với và . Giá trị lớn nhất của bằng

A. . B. . C. . D. .

Câu 29. Cho mặt cầu và hai điểm . Gọi là điểm

thuộc mặt mặt cầu Tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức

A. B. C. D.

Câu 30. Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho ^{A a}

(

^{; 0; 0 ,}

) (

^B ^{0; ; 0 ,}^b

) (

^C ^{0; 0;}^c

)

A, B, C với

, , 0

a b c sao cho OA+OB+OC+AB+BC+CA=1+ 2. Giá trị lớn nhất của VO.ABC bằng A. 1

108. B. 1

486. C. 1

54. D. 1

162.

Câu 31. Trong không gian Oxyz, cho ^A

(

^{1; 1; 2}⁻

)

^,^B

(

⁻^{2; 0;3}

)

^,^C

(

^{0;1; 2}⁻

)

^{. Gọi}^{M a b c}

(

^{; ;}

)

là điểm thuộc mặt phẳng

(

^Oxy

)

sao cho biểu thức S=MA MB. +2MB MC. +3MC MA. đạt giá trị nhỏ nhất. Khi đó T =12a+12b c+ có giá trị là

A. T=3. B. T= −3. C. T=1. D. T= −1.

Câu 32. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz , gọi điểm ^{M a b c}

(

^{; ;}

)

thuộc mặt cầu

( )

^S ^:^x²⁺^y²⁺^z²⁻²^x⁻⁴^y⁻⁴^z^{− =}⁷ ⁰ sao cho biểu thức T=2a+ +3b 6c đạt giá trị lớn nhất. Khi đó giá trị biểu thức P=2a b c− + bằng

A. 12

7 . B. 8 . C. 6 . D. 51

7 .

Câu 33. Trong không gian Oxyz cho hai điểm A(2; 3; 2)− , B( 2;1; 4)− và mặt cầu

2 2 2

( ) : (S x+1) +y + −(z 4) =12. Điểm M a b c( ; ; ) thuộc mặt cầu ( )S sao cho MA MB. nhỏ nhất, tính a b c+ + .

A. 7

3. B. −4. C. 1. D. 4.

Câu 34. Trong không gian Oxyz , cho hai điểm ^A

(

^{2; 2; 4}⁻

)

^, ^B

(

⁻^{3; 3;} ⁻¹

)

và mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁻¹

) (

²⁺ ^y⁻³

) (

²⁺ ^z⁻³

)

²⁼³. Xét điểm M thay đổi thuộc mặt cầu

( )

^S , giá trị nhỏ nhất của 2MA²+3MB² bằng

A. 103. B. 108. C. 105. D. 100.

Oxyz ^a⁼

(

^{1; 1; 0}⁻

)

(

⁻^4;7;3

)

(

^{4; 4;5}

)

^M ^N

(

^Oxy

)

^MN ^a ^MN⁼^{5 2}

AM −BN

17 77 7 2−3 82−5

2 2 2

( ) : (S x+1) + −(y 4) +z =8 A(3;0;0), (4; 2;1)B M

( ).S MA+2MB.

6. 2 6. 6 2. 3 2.

Câu 35. Cho hình lập phương ABCD A B C D.    có cạnh bằng 1. Các điểm M , N lần lượt thuộc các đoạn A B  và A D  sao cho hai mặt phẳng

(

^MAC

)

^và

(

^NAC

)

vuông góc với nhau. Tìm giá trị nhỏ nhất của thể tích khối chóp A A MC N.   .

A. ^{3 1} 3

+ . B. ⁵ ²

− . C. ^{3 1} 3

− . D. ^{2 1} 3

− .

Câu 36. Trong không gian với hệ trục Oxyz , cho mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁺¹

) (

²⁺ ^y⁻⁴

)

²⁺^z² ⁼⁸ ^{và điểm}

(

^{3; 0; 0 ;}

) (

^{4; 2;1}

)

A B . Điểm M thay đổi nằm trên mặt cầu, tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức 2

P=MA+ MB.

A. P=2 2. B. P=3 2. C. P=4 2. D. P=6 2.

Câu 37. Trong không gian Oxyz, cho các điểm A

(

2 ; 2 ; 0 ,t t

) (

B 0; 0;t

)

với t0. Cho điểm P di động thỏa mãn OP AP OP BP. + . +AP BP. =3. Biết rằng có giá trị a

t=b với a b, nguyên dương và a b tối giản sao cho OP đạt giá trị lớn nhất là 3. Tính giá trị Q=2a b+ ?

A. 5 . B. 13 . C. 11. D. 9 .

Câu 38. Trong không gian Oxyz, cho bốn điểm A

(

3; 0; 0 ,

) (

B 0; 2; 0 ,

) (

C 0; 0; 6

)

và ^D

(

^{1;1;1 .}

)

^Gọi^^là

đường thẳng đi qua D và thỏa mãn tổng khoảng cách từ các điểm A B C, , đến  là lớn nhất, hỏi  đi qua điểm nào trong các điểm dưới đây?

A. ^M

(

^{− −}^{1; 2;1 .}

)

^B.^M

(

^{5; 7;3 .}

)

^C.^M

(

^{3; 4;3 .}

)

^D.^M

(

^{7;13;5 .}

)

Câu 39. Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu

( ) (

^: ¹

) (

² ¹

) (

)

² ²

m 4

S x− + y− + −z m =m và hai điểm ^A

(

^2;3;5

)

^,^B

(

^{1; 2; 4}

)

. Tìm giá trị nhỏ nhất của m để trên

( )

Sm tồn tại điểm M sao cho MA²−MB²=9.

A. m=1. B. m= −3 3. C. m= −8 4 3. D. ⁴ ³ m= −2 .

Câu 40. Trong không gian với hệ trục Oxyz , cho mặt cầu

( ) (

^S ^: ^x⁺¹

) (

²⁺ ^y⁻⁴

)

²⁺^z² ⁼⁸ ^{và điểm}

(

^{3; 0; 0 ;}

) (

^{4; 2;1}

)

A B . Điểm M thay đổi nằm trên mặt cầu, tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức 2

P=MA+ MB.

A. P=2 2. B. P=3 2. C. P=4 2. D. P=6 2.

Câu 41. Trong không gian Oxyz , cho các điểm ^A

(

^{1;1; 2 ;}

) (

^B ^{0; 1; 3}^{− −}

)

. Xét điểm M thay đổi trên mặt phẳng

(

^Oxz

)

, giá trị nhỏ nhất của OM+2MA+3MB bằng?

A. 1. B. ³

2. C. ¹

2. D. ¹

Câu 42. Trong không gian Oxyz , cho hai mặt cầu ( ) :S₁ x²+y²+z²−2x+4y−2z+ =2 0 và

2 2 2

(S2) :x +y +z −2x+4y−2z− =4 0. Xét tứ diện ABCD có hai đỉnh A, B nằm trên ( )S₁ ; hai đỉnh C, D nằm trên (S₂). Thể tích khối tứ diện ABCD có giá trị lớn nhất bằng

A. 3 2 . B. 2 3 . C. 6 3 . D. 6 2 .

ĐÁP ÁN CHI TIẾT

Trong tài liệu Nắm trọn chuyên đề hình học Oxyz và số phức - Học Tập Trực Tuyến Cấp 1,2,3 - Hoc Online 247 (Trang 61-66)