Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho mặt cầu S:x-12+y-22+z-32=4. Xét đường thẳng d: x=1+ty=-mtz=(m-1)t với m là tham số thực. Giả sử (P) và (P') là hai mặt phẳng chứa d, tiếp xúc với (S) lần lượt tại T và T'. Khi m thay đổi, tính giá trị nhỏ nhất của độ dài đoạn thẳng TT'.

Chọn C

Mặt cầu (S) có tâm I(1;2;3), bán kính R =2.  Mặt phẳng (ITT') cắt d tại điểm M (như hình vẽ trên). Gọi H là giao điểm của TT'  và MI.

Do TT' = 2TH nên 

Nhận xét rằng với 

nên khi  thay đổi ta luôn có 

cố định. Vì thế

Từ đó ta có: 

Ta kiểm tra điều kiện đủ của bài toán, tức là chứng minh rằng hình chiếu vuông góc của I lên (P) thuộc vào đường thẳng d.

Gọi d' là đường thẳng qua I và vuông góc với  ta có: 

Gọi M là hình chiếu vuông góc của I lên (P) ta có: 

Xét hệ

Vậy với m=15 thì độ dài của TT' nhỏ nhất.