Diện tích mặt cầu, thể tích khối cầu
I. Diện tích mặt cầu:
Diện tích mặt cầu có bán kính là
II. Thể tích khối cầu :
Thể tích khối cầu có bán kính là
Chú ý : Để tính diện tích mặt cầu hay thể tích khối cầu ta chỉ cần tìm bán kính của mặt cầu đó.
III. Phương trình mặt cầu :
Trong không gian với hệ trục , phương trình mặt cấu có hai dạng như sau :
- Dạng 01 :
là mặt cầu có tâm
và bán kính
.
- Dạng 02 :
với
là mặt cầu có tâm
và bán kính
IV. Một số ví dụ liên quan đến diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu.
Ví dụ 1. Tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu có đường kính bằng
Lời giải :
Mặt cầu có đường kính bằng nên có bán kính
Khi đó :
- Diện tích mặt cầu :
- Thể tích khối cầu :
Ví dụ 2. Trong hệ trục tọa độ cho mặt cầu có phương trình
. Tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu có phương trình như trên.
Lời giải :
Mặt cầu có bán kính Khi đó :
- Diện tích mặt cầu :
- Thể tích khối cầu :
Ví dụ 3. Trong hệ trục tọa độ cho mặt cầu có phương trình
. Tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu đó.
Lời giải :
Ta có nên mặ cầu có
Khi đó :
- Diện tích mặt cầu :
- Thể tích khối cầu :
Ví dụ 4. Trong hệ trục tọa độ , tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu có tâm
và tiếp xúc với mặt phẳng
Lời giải :
Vì mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng nên bán kính mặt cầu bằng khoảng cách từ tâm
tới mặt phẳng
hay
Khi đó :
- Diện tích mặt cầu :
- Thể tích khối cầu :
Ví dụ 5. Trong hệ trục tọa độ , một mặt phẳng
cắt mặt cầu
có tâm
theo một đường tròn có bán kính
Tính thể tích khối cầu
Lời giải :
Gọi là tâm đường tròn giao tuyến (tức là hình chiếu của
xuống
). Khi đó tam giác
vuông tại
nên
hay
.
Mặt khác :
Vậy thể tích khối cầu là