Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho 3 điểm A(1; 0; 0), B(0; 2; 0) và C(0; 0; 3). 1) Viết phương trình mặt phẳng đi qua A và vuông góc với đường thẳng BC. 2) Tìm toạ độ tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OABC.
1.Gọi (P) là mặt phẳng đi qua A(1; 0; 0) và vuông góc với BC.VìBC⊥ (P) nên là một vectơ pháp tuyến của (P).
Ta có: = (0; − 2; 3). Do đó, phương trình của (P) là: −2y + 3z = 0
2. Gọi (S) là mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OABC. Vì O(0; 0; 0) ∈ (S) nên phương trình của (S) có dạng: x2 + y2 + z2 + 2ax + 2by + 2cz = 0. (∗)
Vì A(1; 0; 0), B(0; 2; 0), C(0; 0; 3) ∈ (S) nên từ (∗) ta được:
Suy ra: a = -; b = − 1; c = −
Vì vậy, mặt cầu (S) có tâm I = (; 1; ).
Cách 2: Tâm I của mặt cầu (S) là giao điểm của đường trục của đường tròn ngoại tiếp tam giác OAB và mặt phẳng trung trực của đoạn thẳng OC.
Từ đó, vì tam giác OAB vuông tại O, các điểm A, B thuộc mp(Oxy) và điểm C thuộc trục Oz nên hoành độ, tung độ của I tương ứng bằng hoành độ, tung độ của trung điểm M của đoạn thẳng AB và cao độ của I bằng cao độ của C.
Ta có M = (;1;0) và C = (0; 0; 3) (giả thiết). Vì vậy I = ( ; 1; )