Question Number 47034 by 23kpratik last updated on 04/Nov/18
$${find}\:{angel}\:{between}\:{spheres}\:{x}^{\mathrm{2}} +{y}^{\mathrm{2}} +{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{29},\:{x}^{\mathrm{2}} +{y}^{\mathrm{2}} +{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{x}−\mathrm{6}{y}−\mathrm{8}{z}−\mathrm{47}=\mathrm{0}\:\:\left(\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2}\right) \\ $$
Answered by tanmay.chaudhury50@gmail.com last updated on 04/Nov/18
$${point}\:\left(\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2}\right)\:{satisfy}\:{both}\:{eqn}\:{of}\:{sphere} \\ $$$${now}\:{let}\:{p}_{\mathrm{1}} {be}\:{the}\:{tangent}\:{plane}\:{though}\left(\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2}\right) \\ $$$${with}\:{respect}\:{to}\:{first}\:{sphere}\:{and}\:{similarly} \\ $$$${p}_{\mathrm{2}} \:{be}\:{the}\:{tangent}\:{plane}\:{with}\:{respect}\:{to}\:\mathrm{2}{nd}\:{sphere} \\ $$$${determinanation}\:{of}\:{eqn}\:{plane}\:{p}_{\mathrm{1}} {and}\:{plane}\:{p}_{\mathrm{2}} \\ $$$${and}\:{angle}\:{between}\:{p}_{\mathrm{1}} {and}\:{p}_{\mathrm{2}} \:{is}\:{the}\:{required}\:{angle} \\ $$$${first}\:{sphere}\:{eqn}… \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} +{y}^{\mathrm{2}} +{z}^{\mathrm{2}} =\mathrm{29}\:\:\:\:{centre}\:{c}_{\mathrm{1}} \left(\mathrm{0},\mathrm{0},\mathrm{0}\right)\:\:\:{radius}\:{r}_{\mathrm{1}} \left(\sqrt{\mathrm{29}}\:\right) \\ $$$${direction}\:{ratio}\:{bdtween}\:\left(\mathrm{0},\mathrm{0},\mathrm{0}\right)\:{and}\:\left(\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2}\right)\:{is} \\ $$$$\:\:{formula}\:\left\{\left({x}_{\mathrm{2}} −{x}_{\mathrm{1}} \right),\left({y}_{\mathrm{2}} −{y}_{\mathrm{1}} \right),\left({z}_{\mathrm{2}} −{z}_{\mathrm{1}} \right)\right\}=\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2} \\ $$$${so}\:{eqn}\:{of}\:{plane}\:{p}_{\mathrm{1}\:} {is} \\ $$$${formula}\:{A}\left({x}−{x}_{\mathrm{1}} \right)+{B}\left({y}−{y}_{\mathrm{1}} \right)+{C}\left({z}−{z}_{\mathrm{1}} \right)=\mathrm{0} \\ $$$${A},{B},{C}\:\:{are}\:{direction}\:{ratio} \\ $$$${plane}\:{p}_{\mathrm{1}} \:{is}\:\mathrm{4}\left({x}−\mathrm{4}\right)−\mathrm{3}\left({y}+\mathrm{3}\right)+\mathrm{2}\left({z}−\mathrm{2}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{4}{x}−\mathrm{3}{y}+\mathrm{2}{z}−\mathrm{16}−\mathrm{9}−\mathrm{4}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{4}{x}−\mathrm{3}{y}+\mathrm{2}{z}=\mathrm{29}\:\:\:\leftarrow{plane}\:{p}_{\mathrm{1}} \\ $$$${the}\:\mathrm{2}{nd}\:{sphre}\:{x}^{\mathrm{2}} +{y}^{\mathrm{2}} +{z}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}{x}−\mathrm{6}{y}−\mathrm{8}{z}−\mathrm{47}=\mathrm{0} \\ $$$${centre}\:\left(−\mathrm{2},\mathrm{3},\mathrm{4}\right) \\ $$$${direction}\:{ratio}\:{between}\:\left(\mathrm{4},−\mathrm{3},\mathrm{2}\right)\:{and}\left(−\mathrm{2},\mathrm{3},\mathrm{4}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{6},−\mathrm{6},−\mathrm{2}\right) \\ $$$${eqn}\:{of}\:{second}\:{plane}\:{p}_{\mathrm{2}} {tangent}\:{to}\:{second}\:{sphere} \\ $$$${is}\:{A}\left({x}−{x}_{\mathrm{1}} \right)+{B}\left({y}−{y}_{\mathrm{1}} \right)+{C}\left({z}−{z}_{\mathrm{1}} \right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{6}\left({x}−\mathrm{4}\right)−\mathrm{6}\left({y}+\mathrm{3}\right)−\mathrm{2}\left({z}−\mathrm{2}\right)=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{6}{x}−\mathrm{6}{y}−\mathrm{2}{z}−\mathrm{24}−\mathrm{18}+\mathrm{4}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{6}{x}−\mathrm{6}{y}−\mathrm{2}{z}=\mathrm{38}\leftarrow{plane}\:{p}_{\mathrm{2}} \\ $$$${let}\:{required}\:{angle}\:{is}\:\theta \\ $$$${formula} \\ $$$${cos}\theta=\frac{{a}_{\mathrm{1}} {a}_{\mathrm{2}} +{b}_{\mathrm{1}} {b}_{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{1}} {c}_{\mathrm{2}} }{\:\sqrt{{a}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +{b}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{1}} ^{\mathrm{2}} }\:\:×\sqrt{{a}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} +{b}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} +{c}_{\mathrm{2}} ^{\mathrm{2}} }}\: \\ $$$${cos}\theta=\frac{\left(\mathrm{6}×\mathrm{4}\right)+\left(−\mathrm{6}×−\mathrm{3}\right)+\left(−\mathrm{2}×\mathrm{2}\right)}{\:\sqrt{\left(\mathrm{4}\right)^{\mathrm{2}} +\left(−\mathrm{3}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }\:×\sqrt{\left(\mathrm{6}\right)^{\mathrm{2}} +\left(−\mathrm{6}\right)^{\mathrm{2}} +\left(−\mathrm{2}\right)^{\mathrm{2}} }\:} \\ $$$${cos}\theta=\frac{\mathrm{38}}{\:\sqrt{\mathrm{29}}\:×\sqrt{\mathrm{76}}} \\ $$$$\theta={cos}^{−\mathrm{1}} \left(\frac{\mathrm{38}}{\:\sqrt{\mathrm{29}}\:×\sqrt{\mathrm{76}}}\right) \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$