Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu (S) : x2 + y2 + z2 – 4x – 4y – 4z = 0 và điểm A(4; 4; 0). Viết phương trình mặt phẳng (OAB), biết điểm B thuộc (S) và tam giác OAB đều.
Mặt cầu (S) có tâm I(2; 2; 2) và bán kính R = 2√3.
Nhận thấy rằng các điểm O, A thuộc (S) và với giả thiết ∆OAB đều nên nó có bán kính đường tròn ngoại tiếp r được cho bởi: r = = = .
Từ giả thiết:
+ (OAB) đi qua O nên có dạng ax + by + cz = 0, a2 + b2 + c2 > 0 (*)
+ (OAB) đi qua A nên 4a + 4b = 0 ⇔b = - a.
Khi đó, khoảng cách từ I tới (OAB) được cho bởi :
=
⇔ = ⇔
√3|c| = ⇔ 3c2 = 2a2 + c2 ⇔c = ±a.
Ta lần lượt :
+ Với c = a thì mặt phẳng (OAB) có dạng: (OAB) : ax – ay + az = 0 ⇔(OAB): x – y + z = 0.
+ Với c = -a thì mặt phẳng (OAB) có dạng: (OAB) : ax – ay – az = 0 ⇔(OAB): x – y – z = 0.
Vậy, tồn tại hai mặt phẳng (OAB) thỏa mãn điều kiện đầu bài.