Để giải bài toán này, ta cần tìm tọa độ của điểm tiếp xúc I giữa mặt cầu và mặt phẳng.
Đầu tiên, ta cần tìm phương trình của mặt cầu. Bán kính R của mặt cầu là khoảng cách từ tâm A đến bất kỳ điểm trên mặt cầu nào. Do đó, ta có:
R^2 = (x - 1)^2 + (y - 1)^2 + (z - 3)^2
Tiếp theo, ta cần tìm phương trình của mặt phẳng. Phương trình chính tắc của mặt phẳng § là:
2x - 2y + z + 3 = 0
Ta có thể viết lại phương trình này dưới dạng phương trình tham số của mặt phẳng:
x = t
y = -t - (3/2)
z = -2t - 3
Với t là một số thực bất kỳ.
Để tìm tọa độ của điểm tiếp xúc I, ta cần giải hệ phương trình sau:
Điểm I nằm trên mặt phẳng §, do đó tọa độ của I phải thỏa mãn phương trình của mặt phẳng.
Khoảng cách từ I đến tâm A bằng bán kính R của mặt cầu.
Từ đó, ta có:
(x_I - 1)^2 + (y_I - 1)^2 + (z_I - 3)^2 = R^2
và
2x_I - 2y_I + z_I + 3 = 0
Thay R^2 bằng biểu thức tìm được ở trên vào phương trình thứ nhất, ta được:
(x_I - 1)^2 + (y_I - 1)^2 + (z_I - 3)^2 = (x_I - 1)^2 + (y_I - 1)^2 + (z_I - 3)^2
- 2(x_I - 1)(t - 1) + 2(y_I - 1)(-t - (3/2)) + 2(z_I - 3)(-2t - 3)
Giải phương trình này, ta tìm được giá trị của t. Sau đó, thay giá trị của t vào phương trình tham số của mặt phẳng, ta tìm được tọa độ của điểm tiếp xúc I.