Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho A(-1;2;1); B(2;-2;4); C(0;-4;1). Chứng minh ba điểm A, B, C không thẳng hàng. Viết phương trình mặt cầu đi qua hai điểm A, B và có tâm I nằm trên trục Oy.
\(\overrightarrow{AB}=(3;-4;3), \overrightarrow{AC}=(1;-6;0)\) Giả sử tồn tại số k sao cho \(\overrightarrow{AB}=k,\overrightarrow{AC} \ (1)\) \(\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} 3=k\\ -4=-6k\\ 3=0k \end{matrix}\right.\) vô nghiệm \(\Rightarrow\)Không tồn tại k thỏa mãn (1) \(\Rightarrow\) A, B, C không thẳng hàng Do \(I \in Oy\) nên I(0; a; 0) Mặt cầu đi qua A, B nên IA = IB \(\Leftrightarrow 1+(a-2)^2+1=4+(a+2)^2+16\) \(\Leftrightarrow a^2-4a+6=a^2+4a+24\) \(\Leftrightarrow 8a=-18\) \(\Leftrightarrow a=\frac{-9}{4}\) \(\Rightarrow I(0;-\frac{9}{4};0)\) Bán kính của mặt cầu \(R=IA=\sqrt{1+(\frac{-9}{4}-2)^2+1}=\frac{\sqrt{321}}{4}\) Vậy phương trình mặt cầu là \(x^2+(x+\frac{9}{4})^2+z^2=\frac{321}{16}\)