cho mặt cầu (S):(x−1)2+(y−2)2+(z−3)2=9, điểm A(0;0;2). Mặt phẳng (P) qua A và cắt mặt cầu (S) theo thiết diện là hình tròn (C) có diện tích nhỏ nhất, phương trình (P) là

Hướng dẫn giải:

Chọn D

Mặt cầu (S) có tâm I(1;2;3), bán kính  \( R=3 \).

Ta có:  \( IA=\sqrt{6}<R\Rightarrow A  \) nằm trong mặt cầu (S).

Do đó, mặt phẳng (P) qua A luôn cắt mặt cầu (S) theo tiết diện là hình tròn (C) có bán kính  \( r=\sqrt{{{R}^{2}}-I{{H}^{2}}} \) (với H là hình chiếu của I(1;2;3) trên (P)).

Ta luôn có  \( IA\ge IH\Rightarrow \sqrt{{{R}^{2}}-I{{H}^{2}}}\ge \sqrt{{{R}^{2}}-I{{A}^{2}}}\Rightarrow r\ge \sqrt{{{R}^{2}}-I{{A}^{2}}} \).

Diện tích của hình tròn (C) nhỏ nhất khi bán kính r nhỏ nhất, tức là  \( r=\sqrt{{{R}^{2}}-I{{A}^{2}}}\Leftrightarrow H\equiv A  \).

Khi đó  \( IA\bot (P)\Rightarrow  \) Mặt phẳng (P) nhận  \( \overrightarrow{IA}=(-1;-2;-1) \) làm một vectơ pháp tuyến.

Vậy phương trình mặt phẳng  \( (P):-x-2y-(z-2)=0\Leftrightarrow x+2y+z-2=0 \).