Trong không gian $Oxyz$ cho mặt cầu $(S): x^2+(y-4)^2+z^2=5$. Tìm tọa độ điểm $A$ thuộc trục $Oy$. Biết rằng ba mặt phẳng phân biệt qua $A$ và đôi một vuông góc cắt mặt cầu theo thiết diện là ba hình tròn có tổng diện tích là $11\pi$.
A. $A(0;6;0)$; $A(0;0;0)$
B. $A(0;2;0)$; $A(0;8;0)$
C. $A(0;0;0)$; $A(0;8;0)$
D. $A(0;2;0)$; $A(0;6;0)$
Mặt cầu $(S)$ có tâm tại $I(0;4;0)$ và có bán kính $R=\sqrt{5}$
Giả sử đã tìm được điểm $A$ thỏa mãn điều kiện bài toán.Gọi 3 mặt phẳng qua $A$ và đôi một vuông góc với nhau là $\alpha ,\beta ,\gamma$.Khoảng cách từ $I$ đến $\alpha ,\beta ,\gamma$ lần lượt là $a,b,c$.Ta có :
$IA^2=a^2+b^2+c^2$
$\alpha$ cắt $(S)$ theo thiết diện là hình tròn có diện tích là $S_1=\pi r_1^2=\pi (R^2-a^2)$
$\beta$ cắt $(S)$ theo thiết diện là hình tròn có diện tích là $S_2=\pi r_2^2=\pi (R^2-b^2)$
$\gamma$ cắt $(S)$ theo thiết diện là hình tròn có diện tích là $S_3=\pi r_3^2=\pi (R^2-c^2)$
$S_1+S_2+S_3=11\pi\Leftrightarrow (3R^2-a^2-b^2-c^2)\pi=(3R^2-IA^2)\pi=11\pi$
Thay $R=\sqrt{5}$ vào suy ra $IA=2$
Vậy có 2 điểm thỏa mãn : $A(0;2;0)$ và $A(0;6;0)$ (đáp án $D$)