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एक गोले के व्यास के सिरे (1, 2, -3) और (5, 0, 1) है । इस गोले का, गोले x² + y² + z² - 2x - 4y - 6z + 10 = 0 के साथ प्रतिच्छेद कोण बराबर है -

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cos⁡−1(−23)\cos^{-1}\left(-\frac{2}{3}\right)

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हमें दो गोलों के बीच प्रतिच्छेद कोण ज्ञात करना है।

  1. पहले गोले (S1S_1) का समीकरण ज्ञात करें।

    पहले गोले के व्यास के सिरे (1,2,−3)(1, 2, -3) और (5,0,1)(5, 0, 1) हैं।
    व्यास के सिरों (x1,y1,z1)(x_1, y_1, z_1) और (x2,y2,z2)(x_2, y_2, z_2) वाले गोले का समीकरण है:

    (x−x1)(x−x2)+(y−y1)(y−y2)+(z−z1)(z−z2)=0(x - x_1)(x - x_2) + (y - y_1)(y - y_2) + (z - z_1)(z - z_2) = 0

    दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:

    (x−1)(x−5)+(y−2)(y−0)+(z−(−3))(z−1)=0(x - 1)(x - 5) + (y - 2)(y - 0) + (z - (-3))(z - 1) = 0 (x−1)(x−5)+y(y−2)+(z+3)(z−1)=0(x - 1)(x - 5) + y(y - 2) + (z + 3)(z - 1) = 0 x2−6x+5+y2−2y+z2+2z−3=0x^2 - 6x + 5 + y^2 - 2y + z^2 + 2z - 3 = 0 x2+y2+z2−6x−2y+2z+2=0x^2 + y^2 + z^2 - 6x - 2y + 2z + 2 = 0

    यह पहले गोले S1S_1 का समीकरण है।

  2. पहले गोले (S1S_1) का केंद्र और त्रिज्या ज्ञात करें।

    गोले के सामान्य समीकरण x2+y2+z2+2ux+2vy+2wz+d=0x^2 + y^2 + z^2 + 2ux + 2vy + 2wz + d = 0 से तुलना करने पर:
    2u1=−6⇒u1=−32u_1 = -6 \Rightarrow u_1 = -3
    2v1=−2⇒v1=−12v_1 = -2 \Rightarrow v_1 = -1
    2w1=2⇒w1=12w_1 = 2 \Rightarrow w_1 = 1
    d1=2d_1 = 2
    केंद्र C1=(−u1,−v1,−w1)=(3,1,−1)C_1 = (-u_1, -v_1, -w_1) = (3, 1, -1)
    त्रिज्या R1=u12+v12+w12−d1=(−3)2+(−1)2+(1)2−2=9+1+1−2=9=3R_1 = \sqrt{u_1^2 + v_1^2 + w_1^2 - d_1} = \sqrt{(-3)^2 + (-1)^2 + (1)^2 - 2} = \sqrt{9 + 1 + 1 - 2} = \sqrt{9} = 3

  3. दूसरे गोले (S2S_2) का केंद्र और त्रिज्या ज्ञात करें।

    दूसरे गोले का समीकरण दिया गया है: x2+y2+z2−2x−4y−6z+10=0x^2 + y^2 + z^2 - 2x - 4y - 6z + 10 = 0
    सामान्य समीकरण से तुलना करने पर:
    2u2=−2⇒u2=−12u_2 = -2 \Rightarrow u_2 = -1
    2v2=−4⇒v2=−22v_2 = -4 \Rightarrow v_2 = -2
    2w2=−6⇒w2=−32w_2 = -6 \Rightarrow w_2 = -3
    d2=10d_2 = 10
    केंद्र C2=(−u2,−v2,−w2)=(1,2,3)C_2 = (-u_2, -v_2, -w_2) = (1, 2, 3)
    त्रिज्या R2=u22+v22+w22−d2=(−1)2+(−2)2+(−3)2−10=1+4+9−10=4=2R_2 = \sqrt{u_2^2 + v_2^2 + w_2^2 - d_2} = \sqrt{(-1)^2 + (-2)^2 + (-3)^2 - 10} = \sqrt{1 + 4 + 9 - 10} = \sqrt{4} = 2

  4. दोनों केंद्रों के बीच की दूरी (DD) ज्ञात करें।

    C1=(3,1,−1)C_1 = (3, 1, -1) और C2=(1,2,3)C_2 = (1, 2, 3)

    D=(x2−x1)2+(y2−y1)2+(z2−z1)2D = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} D=(1−3)2+(2−1)2+(3−(−1))2D = \sqrt{(1 - 3)^2 + (2 - 1)^2 + (3 - (-1))^2} D=(−2)2+(1)2+(4)2D = \sqrt{(-2)^2 + (1)^2 + (4)^2} D=4+1+16=21D = \sqrt{4 + 1 + 16} = \sqrt{21}
  5. प्रतिच्छेद कोण (θ\theta) ज्ञात करें।

    दो गोलों के बीच प्रतिच्छेद कोण का सूत्र है:

    cos⁡θ=R12+R22−D22R1R2\cos \theta = \frac{R_1^2 + R_2^2 - D^2}{2 R_1 R_2}

    मानों को प्रतिस्थापित करने पर:

    cos⁡θ=32+22−(21)22⋅3⋅2\cos \theta = \frac{3^2 + 2^2 - (\sqrt{21})^2}{2 \cdot 3 \cdot 2} cos⁡θ=9+4−2112\cos \theta = \frac{9 + 4 - 21}{12} cos⁡θ=13−2112\cos \theta = \frac{13 - 21}{12} cos⁡θ=−812\cos \theta = \frac{-8}{12} cos⁡θ=−23\cos \theta = -\frac{2}{3}

    अतः, प्रतिच्छेद कोण है:

    θ=cos⁡−1(−23)\theta = \cos^{-1}\left(-\frac{2}{3}\right)

    दिए गए विकल्पों में से, विकल्प (3) सही उत्तर है।

    The angle of intersection is:
    C) cos⁡−1(−23)\cos^{-1}\left(-\frac{2}{3}\right)

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