Bỏ qua đến nội dung chính

CHỦ ĐỀ 04 - Phương trình mặt cầu trong Oxyz

Tài liệu CHỦ ĐỀ 04 - Phương trình mặt cầu trong Oxyz trong Kho Tài Liệu Vàng LUKATO.

Cập nhật: 2026-09-25

Môn: Toán · Ôn thi tốt nghiệp THPT 2027

Chủ đề 04

1234

5678

910111213

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

01 /13

CHỦ ĐỀ 04

Phương trình mặt cầu trong Oxyz

Dạng tâm-bán kính · Dạng tổng quát · Viết phương trình · Vị trí với mặt phẳng và đường thẳng

Chủ đề 01 cho em mặt phẳng . 02 cho em đường thẳng . 03 cho em góc và khoảng cách . Hôm nay em gặp đối tượng thứ tư của hình học không gian: MẶT CẦU .

Công thức cơ bản chỉ một hàng , nhưng là cửa ngõ đến vô số bài toán: vệ tinh, hành tinh, nguyên tử, kiến trúc... Mặt cầu trong không gian chính là người anh em của đường tròn trong mặt phẳng.

ĐỐI TƯỢNG

Lớp 12 THPTQG 2026

THỜI LƯỢNG

10 phút có thể chia 2-3 ngày

SỐ TRANG

13 trang 6 khái niệm + 2 trang tổng kết

HÔM NAY EM SẼ HỌC

Sáu khái niệm cốt lõi

Kèm 2 trang tổng kết

Mặt cầu là gì? Dạng tâm-bán kính Định nghĩa · Công thức chuẩn

TR.02-03

Dạng tổng quát Tìm tâm và R · Điều kiện tồn tại

TR.04-05

Bốn cách viết phương trình mặt cầu Các tình huống đề thi hay cho

TR.06

Mặt cầu và mặt phẳng 3 trường hợp · Bán kính giao tuyến

TR.07-08

Mặt cầu và đường thẳng 3 trường hợp · Độ dài dây cung

TR.09-10

Chiến thuật làm bài 3 Phần Nhận biết · Thông hiểu · Vận dụng

TR.11

Tổng kết 10 công thức · 5 sai lầm

TR.12-13

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

study.thptai.kr

Daily Concept Paper Series · Toán · Vật Lí · Hóa · Sinh · Tiếng Anh

TRUY CẬP NGAY

Học 10 phút mỗi ngày Luyện thi THPTQG · HSA · TSA · V-ACT

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

DAILY CONCEPT PAPER · VIETNAMESE HIGH SCHOOL

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

02 /13

01 KHÁI NIỆM 1/2

Mặt cầu là gì? Dạng tâm - bán kính

Một định nghĩa siêu đơn giản: tất cả các điểm cách tâm một khoảng R. Công thức theo sau tự nhiên.

Mặt cầu tâm I bán kính R (với R\gt 0), kí hiệu S(I;R), là tập hợp tất cả các điểm M trong không gian sao cho IM=R.

Mổ xẻ định nghĩa

"Tâm I" — một điểm cố định trong không gian. Ví dụ I(1;2;3).

"Bán kính R" — một số dương . R=0 chỉ cho một điểm I; R\lt 0 vô nghĩa.

"Tập hợp các điểm M" — mọi điểm cách I đúng R , tạo thành mặt cong bao quanh I giống quả bóng.

MẶT CẦU · TÂM I · BÁN KÍNH R

Mặt cầu 3D — người anh em của đường tròn 2D

DẠNG TÂM-BÁN KÍNH

Với I(a;b;c), R\gt 0:

(x-a)^{2}+(y-b)^{2}+(z-c)^{2}=R^{2}

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 1 · ĐỊNH NGHĨA MẶT CẦU

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

03 /13

01 KHÁI NIỆM 2/2

Đọc phương trình · Viết phương trình

Hai kĩ năng cơ bản: viết PT khi biết tâm + R, đọc ngược tâm + R khi có PT.

BÀI MẪU 1 · VIẾT PHƯƠNG TRÌNH THUẬN

Đề: Viết phương trình mặt cầu có tâm I(1;-2;3) và bán kính R=5.

BƯỚC 1 Xác định a=1,\;b=-2,\;c=3,\;R=5.

BƯỚC 2 Chú ý dấu: (x-1),\;(y-(-2))=(y+2),\;(z-3).

BƯỚC 3 R^{2}=25.

PT: (x-1)^{2}+(y+2)^{2}+(z-3)^{2}=25

BÀI MẪU 2 · ĐỌC TÂM VÀ R NGƯỢC

Đề: Cho mặt cầu (x+3)^{2}+(y-1)^{2}+z^{2}=16. Xác định tâm và bán kính.

BƯỚC 1 Đưa về dạng chuẩn: (x-(-3))^{2}+(y-1)^{2}+(z-0)^{2}=16.

BƯỚC 2 Đối chiếu: a=-3,\;b=1,\;c=0,\;R^{2}=16.

Tâm I(-3;1;0), bán kính R=4

⚠ BA LỖI HAY GẶP

Lỗi 1 — Sai dấu tọa độ tâm. Với (x+3)^{2}, nhiều em vội đọc a=3. SAI. Phải viết x-(-3), vậy a=-3. Công thức chuẩn là (x-a), không phải (x+a).

Lỗi 2 — Nhầm R với R^{2}. Vế phải là R^{2}, không phải R. Nếu R^{2}=16, thì R=4, không phải R=16.

Lỗi 3 — Quên tọa độ bằng 0. Với z^{2}, tọa độ c=0. Nhiều em quên ghi, dẫn đến thiếu thành phần.

SO SÁNH 2D VÀ 3D

Đường tròn 2D: (x-a)^{2}+(y-b)^{2}=R^{2} — 2 tọa độ tâm.

Mặt cầu 3D: (x-a)^{2}+(y-b)^{2}+(z-c)^{2}=R^{2} — 3 tọa độ tâm. Chỉ thêm một thành phần (z-c)^{2}.

Mọi kĩ năng làm đường tròn đều áp được cho mặt cầu: chỉ cần "nâng thêm một chiều".

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 1 · ĐỌC · VIẾT PHƯƠNG TRÌNH

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

04 /13

02 KHÁI NIỆM 1/2

Dạng tổng quát · Khai triển

Dạng tổng quát là dạng tâm-bán kính sau khi khai triển. Cần nhớ công thức tìm tâm và R trực tiếp.

DẠNG TỔNG QUÁT

x^{2}+y^{2}+z^{2}-2ax-2by-2cz+d=0

với điều kiện a^{2}+b^{2}+c^{2}-d\gt 0

Tâm I(a;b;c), bán kính R=\sqrt{a^{2}+b^{2}+c^{2}-d}

XUẤT PHÁT TỪ ĐÂU?

Từ dạng tâm-bán kính, khai triển các bình phương:

(x-a)^{2}+(y-b)^{2}+(z-c)^{2}=R^{2}

x^{2}-2ax+a^{2}+y^{2}-2by+b^{2}+z^{2}-2cz+c^{2}=R^{2}

Chuyển hết sang vế trái, đặt d=a^{2}+b^{2}+c^{2}-R^{2} ta được dạng tổng quát. Từ đó: R^{2}=a^{2}+b^{2}+c^{2}-d.

QUY LUẬT VÀNG · TÌM TÂM TRONG 5 GIÂY

Hệ số của x, y, z trong dạng tổng quát là -2a, -2b, -2c .

Vậy tọa độ tâm: chia hệ số x/y/z cho -2 .

Ví dụ: x^{2}+y^{2}+z^{2}-2x+4y-6z-11=0

Hệ số x là -2, chia -2 được a=1.

Hệ số y là 4, chia -2 được b=-2.

Hệ số z là -6, chia -2 được c=3.

Tâm I(1;-2;3).

⚠ ĐIỀU KIỆN TỒN TẠI MẶT CẦU

Chú ý điều kiện: a^{2}+b^{2}+c^{2}-d\gt 0 — nếu không thỏa, PT KHÔNG PHẢI MẶT CẦU .

Nếu a^{2}+b^{2}+c^{2}-d=0: chỉ 1 điểm I. Nếu bé hơn 0: vô nghiệm.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 2 · DẠNG TỔNG QUÁT

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

05 /13

02 KHÁI NIỆM 2/2

Bài mẫu · Tìm tâm và R từ dạng tổng quát

Dạng bài quen thuộc nhất của Phần I. Có quy trình 4 bước chặt chẽ.

BÀI MẪU · TÌM TÂM VÀ R 4 BƯỚC

Đề: Cho phương trình x^{2}+y^{2}+z^{2}-2x+4y-6z-11=0. Xác định tâm và bán kính mặt cầu.

BƯỚC 1 Đối chiếu với dạng chuẩn x^{2}+y^{2}+z^{2}-2ax-2by-2cz+d=0:

Hệ số của x là -2, tức -2a=-2, nên a=1.

Hệ số của y là +4, tức -2b=4, nên b=-2.

Hệ số của z là -6, tức -2c=-6, nên c=3.

Hằng số d=-11.

BƯỚC 2 Tâm: I(a;b;c)=I(1;-2;3).

BƯỚC 3 Kiểm điều kiện: a^{2}+b^{2}+c^{2}-d=1+4+9-(-11)=25\gt 0 ✓

BƯỚC 4 R=\sqrt{25}=5.

Tâm I(1;-2;3), bán kính R=5

MẸO SIÊU NHANH · KHÔNG CẦN NHỚ "ĐỐI CHIẾU"

Cứ nhìn dạng tổng quát, chia hệ số x, y, z cho -2 , đổi dấu là ra tọa độ tâm ngay.

Hệ số -2: chia cho -2 được tâm 1

Hệ số +4: chia cho -2 được tâm -2

Hệ số -6: chia cho -2 được tâm 3

Tâm I(1;-2;3) trong chưa đầy 5 giây.

⚠ BA LỖI PHỔ BIẾN NHẤT

Lỗi 1 — Sai dấu tọa độ tâm. Nhầm "hệ số -2x, nên a=-1" — SAI. Đúng là -2a=-2, nên a=1.

Lỗi 2 — Quên kiểm điều kiện. Tính ra R=\sqrt{-4} rồi bấm máy — sai. Nếu biểu thức trong căn bé hơn 0, không phải mặt cầu.

Lỗi 3 — Nhầm dấu d. d là hằng số tự do, giữ nguyên dấu trong PT. Với -11, thì d=-11, không đổi dấu.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 2 · BÀI MẪU

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

06 /13

03 KHÁI NIỆM

Bốn cách viết phương trình mặt cầu

Đề thường cho một trong bốn kiểu dữ kiện. Nhận diện đúng kiểu — chọn được công thức phù hợp.

Biết tâm I và bán kính R Dữ kiện đầy đủ nhất

Cách làm: Áp trực tiếp dạng tâm-bán kính.

(x-a)^{2}+(y-b)^{2}+(z-c)^{2}=R^{2}

VD: I(2;1;-3),\;R=4

PT: (x-2)^{2}+(y-1)^{2}+(z+3)^{2}=16

Biết tâm I và một điểm M trên mặt cầu Tính R từ IM

Cách làm: R=IM, tính độ dài đoạn thẳng IM.

R=\sqrt{(x_{M}-x_{I})^{2}+(y_{M}-y_{I})^{2}+(z_{M}-z_{I})^{2}}

VD: I(0;0;0),\;M(1;2;2)

R=\sqrt{1+4+4}=3. PT: x^{2}+y^{2}+z^{2}=9

Biết hai đầu đường kính A, B Tâm là trung điểm

Cách làm: Tâm I = trung điểm AB. Bán kính R=AB/2.

I=\Big(\dfrac{x_{A}+x_{B}}{2};\dfrac{y_{A}+y_{B}}{2};\dfrac{z_{A}+z_{B}}{2}\Big)

VD: A(1;2;3),\;B(3;4;1)

I(2;3;2); AB=\sqrt{4+4+4}=2\sqrt{3}; R=\sqrt{3}.

Biết tâm I và mặt cầu tiếp xúc mp (P) R=d(I,(P))

Cách làm: Tiếp xúc nghĩa là khoảng cách từ tâm đến mp bằng bán kính.

R=\dfrac{|Ax_{I}+By_{I}+Cz_{I}+D|}{\sqrt{A^{2}+B^{2}+C^{2}}}

VD: I(1;-2;3),\;(P):2x-2y+z+3=0

R=|2+4+3+3|/3=12/3=4

MẸO · NHẬN DIỆN KIỂU DỮ KIỆN TRONG ĐỀ

Có từ khóa "tâm" và "bán kính": Case 1. Có từ khóa "đi qua điểm M": Case 2. Có từ khóa "đường kính AB": Case 3. Có từ khóa "tiếp xúc mặt phẳng": Case 4. Biết tâm I là điều kiện chung của 4 case — khác nhau chỉ ở cách tìm R.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 3 · 4 CÁCH VIẾT PT

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

07 /13

04 KHÁI NIỆM 1/2

Vị trí mặt cầu và mặt phẳng

Ba trường hợp, phụ thuộc so sánh d(I,(P)) với R. Khi cắt nhau, bán kính giao tuyến tính theo Pythagoras.

BA VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI · SO SÁNH d(I,(P)) VỚI R

d(I,(P))\gt R

(P) không cắt mặt cầu. Mặt phẳng nằm ngoài, không có điểm chung.

d(I,(P))=R

(P) tiếp xúc mặt cầu tại 1 điểm. Điểm tiếp xúc là hình chiếu H của I xuống (P).

d(I,(P))\lt R

(P) cắt mặt cầu theo đường tròn. Đường tròn tâm H, bán kính r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}.

CỐT LÕI · ĐỊNH LÍ PYTHAGORAS

Xét trường hợp cắt. Lấy M bất kì trên đường tròn giao tuyến, H là hình chiếu của I xuống (P). Tam giác IHM vuông tại H cho:

r^{2}+d^{2}=R^{2}

với d=IH (khoảng cách tâm-mp), R=IM (bán kính mặt cầu), r=HM (bán kính đường tròn giao tuyến). Suy ra r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}.

TRƯỜNG HỢP CẮT · TAM GIÁC VUÔNG IHM

Đường tròn giao tuyến — tâm H, bán kính r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}

TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT · d=0

Nếu d=0 (tức I\in(P)): đường tròn giao tuyến có bán kính r=R, gọi là đường tròn lớn — giao tuyến có kích thước tối đa.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 4 · MẶT CẦU VÀ MẶT PHẲNG

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

08 /13

04 KHÁI NIỆM 2/2

Bài mẫu · Tính bán kính đường tròn giao tuyến

Bốn bước: tìm tâm và R của (S), tính d(I,(P)), so sánh với R, áp Pythagoras.

BÀI MẪU 4 BƯỚC

Đề: Cho mặt cầu (S):x^{2}+y^{2}+z^{2}-2x-4y-6z-11=0 và mặt phẳng (P):2x+2y+z-18=0. Xét vị trí tương đối. Nếu cắt, tính bán kính đường tròn giao tuyến.

BƯỚC 1 Tâm của (S): I(1;2;3). Bán kính R=\sqrt{1+4+9-(-11)}=\sqrt{25}=5.

BƯỚC 2 Tính d(I,(P))=\dfrac{|2\cdot 1+2\cdot 2+1\cdot 3-18|}{\sqrt{4+4+1}}=\dfrac{|-9|}{3}=3.

BƯỚC 3 So sánh: d=3 bé hơn R=5, nên (P) cắt (S) theo đường tròn.

BƯỚC 4 Bán kính giao tuyến: r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}=\sqrt{25-9}=\sqrt{16}=4.

Kết luận: (P) cắt (S) theo đường tròn bán kính r=4

HAI LOẠI BÀI THƯỜNG CHO

Loại 1 — Tính r: Biết (S), (P), tính bán kính giao tuyến. Quy trình 4 bước như bài mẫu.

Loại 2 — Tìm tham số m: Cho (S) và (P) phụ thuộc m, tìm m để (P) tiếp xúc / cắt / không cắt. Lập phương trình giữa d và R, giải.

⚠ HAI LỖI HAY GẶP

Lỗi 1 — Quên tính R trước. Nhiều em bấm ngay d(I,(P)) rồi không biết so với cái gì. Luôn tìm tâm và R trước.

Lỗi 2 — Nhầm công thức. Bán kính giao tuyến là r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}, không phải R-d hay R^{2}-d^{2} (không có căn). Nhớ: áp Pythagoras, rồi mở căn.

ĐIỀU KIỆN TIẾP XÚC · RẤT HAY THI

Nếu (P) tiếp xúc (S): d(I,(P))=R. Dùng để tìm m hoặc viết PT mặt cầu tiếp xúc mặt phẳng cho trước.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 4 · BÀI MẪU

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

09 /13

05 KHÁI NIỆM 1/2

Vị trí mặt cầu và đường thẳng

Cấu trúc GIỐNG HỆT phần trước — chỉ khác: thay "mặt phẳng" bằng "đường thẳng", thay "bán kính giao tuyến" bằng "độ dài dây cung".

BA VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI · SO SÁNH d(I,d) VỚI R

d(I,d)\gt R

d không cắt mặt cầu. Đường thẳng nằm ngoài, không có điểm chung.

d(I,d)=R

d là tiếp tuyến của mặt cầu (1 điểm chung). Điểm tiếp xúc là hình chiếu H của I lên d.

d(I,d)\lt R

d cắt mặt cầu tại 2 điểm A, B (dây cung). Độ dài dây cung: AB=2\sqrt{R^{2}-d^{2}}.

CỐT LÕI · PYTHAGORAS LẦN NỮA

Khi d cắt (S) tại A, B: hình chiếu H của I lên d chính là trung điểm của AB (do đối xứng). Tam giác IHA vuông tại H:

\Big(\dfrac{AB}{2}\Big)^{2}+d^{2}=R^{2}

Suy ra AB=2\sqrt{R^{2}-d^{2}} — công thức độ dài dây cung.

DÂY CUNG · TAM GIÁC VUÔNG IHA

H là trung điểm của dây cung AB — tam giác vuông đối xứng

SO SÁNH HAI CÔNG THỨC

Bán kính giao tuyến (mp): r=\sqrt{R^{2}-d^{2}}.

Độ dài dây cung (đường): AB=2\sqrt{R^{2}-d^{2}}.

Chỉ khác hệ số 2 . Lí do: r là nửa đường kính; AB là cả dây cung.

LUKATO AI · LUKATO Edutainment

CHỦ ĐỀ 04 · KHÁI NIỆM 5 · MẶT CẦU VÀ ĐƯỜNG THẲNG

study.thptai.kr

LUKATO AI

Học 10 phút mỗi ngày · Chủ đề 04 · Phương trình mặt cầu trong Oxyz

10 /13

05 KHÁI NIỆM 2/2

Bài mẫu · Tính độ dài dây cung

Phức tạp hơn bài trước: phải dùng tích có hướng để tính d(I,d). Nhưng quy trình vẫn là 4 bước.

BÀI MẪU 4 BƯỚC

Đề: Cho mặt cầu (S):x^{2}+y^{2}+z^{2}-2x-4y+2z-3=0 và đường thẳng d đi qua M_{0}(0;0;0) với VTCP \vec{u}=(1;0;0). Tính độ dài dây cung.

BƯỚC 1 Tâm (S): I(1;2;-1). Bán kính R=\sqrt{1+4+1-(-3)}=\sqrt{9}=3.

Ôn thi THPT 2027 cùng LUKATO AI — đề thi thử, gia sư AI 24/7, giải Toán bằng ảnh.
Bắt đầu miễn phí

Xem thêm