The equation of a sphere is:
x 2 + y 2 + z 2 − a − 2 λ ( x + 2 y + 3 z ) = 0 x²+y²+z²-a-2\lambda(x+2y+3z)=0 x 2 + y 2 + z 2 − a − 2 λ ( x + 2 y + 3 z ) = 0
( x 2 − 2 λ x + λ 2 ) − λ 2 + ( y 2 − 4 λ y + 4 λ 2 ) − 4 λ 2 + ( z 2 − 6 λ z + 9 λ 2 ) − 9 λ 2 = a (x^2-2\lambda x+\lambda^2)-\lambda^2+(y^2-4\lambda y+4\lambda^2)-4\lambda^2+(z^2-6\lambda z+9\lambda^2)-9\lambda^2=a ( x 2 − 2 λ x + λ 2 ) − λ 2 + ( y 2 − 4 λ y + 4 λ 2 ) − 4 λ 2 + ( z 2 − 6 λ z + 9 λ 2 ) − 9 λ 2 = a
( x − λ ) 2 + ( y − 2 λ ) 2 + ( z − 3 λ ) 2 = a + 14 λ 2 (x-\lambda)^2+(y-2\lambda)^2+(z-3\lambda)^2=a+14\lambda^2 ( x − λ ) 2 + ( y − 2 λ ) 2 + ( z − 3 λ ) 2 = a + 14 λ 2
The radius of the sphere:
R = a + 14 λ 2 R=\sqrt{a+14\lambda^2} R = a + 14 λ 2
The center is:
( λ , 2 λ , 3 λ ) (\lambda,2\lambda,3\lambda) ( λ , 2 λ , 3 λ )
The distance from center to the tangent plane:
d = ∣ 4 λ + 6 λ − 15 ∣ 4 2 + 3 2 = ∣ 2 λ − 3 ∣ d=\frac{|4\lambda+6\lambda-15|}{\sqrt{4^2+3^2}}=|2\lambda-3| d = 4 2 + 3 2 ∣4 λ + 6 λ − 15∣ = ∣2 λ − 3∣
We have:
R = d R=d R = d
Then:
a + 14 λ 2 = ∣ 2 λ − 3 ∣ \sqrt{a+14\lambda^2}=|2\lambda-3| a + 14 λ 2 = ∣2 λ − 3∣
a + 14 λ 2 = 4 λ 2 − 12 λ + 9 a+14\lambda^2=4\lambda^2-12\lambda+9 a + 14 λ 2 = 4 λ 2 − 12 λ + 9
10 λ 2 + 12 λ + a − 9 = 0 10\lambda^2+12\lambda+a-9=0 10 λ 2 + 12 λ + a − 9 = 0
λ = − 12 ± 144 − 40 ( a − 9 ) 20 = − 6 ± 38 − 10 ( a − 9 ) 10 \lambda=\frac{-12\pm\sqrt{144-40(a-9)}}{20}=\frac{-6\pm\sqrt{38-10(a-9)}}{10} λ = 20 − 12 ± 144 − 40 ( a − 9 ) = 10 − 6 ± 38 − 10 ( a − 9 )
Substitute λ \lambda λ in the equation of the sphere, and we get equations of two different spheres.
Comments