Trong không gian với hê tọa độ Oxyz, cho các điểm A (3 ; -1 ; 1), B (-1 ; 0 ; -2), C (4 ; 1; -1), D (3 ; 2 ; -6). Viết phương trình mặt cầu (S) tiếp xúc với hai đường thẳng AC và BD lần lượt tại A và B.
Mặt phẳng (P) đi qua A và vuông góc với AC có phương trình
(P): x + 2y - 2z + 1 = 0
Mặt phẳng (Q) đi qua B và vuông góc với BD có phương trình
(Q): 2x + y - 2z - 2 = 0
Khi đó tâm I của mặt cầu (S) sẽ nằm trên giao tuyến ∆ của (P) và (Q). Ta có
∆: = =
Khi đó I (3 + 2t; 2t ; 2 + 3t). Ta có
IA = IB ⇔ (2t)2 + (2t + 1)2 + (1 + 3t)2 = (4 + 2t)2 + (2t)2 + (4 + 3t)2
⇔ t = -1
Từ đó suy ra I (1 ; -2 ; -1), R = IA = 3. Phương trình mặt cầu (S) là:
(S): (x – 1)2 + (y + 2)2 + (z + 1)2 = 9