PHẦN 1
THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN
A. LÝ THUYẾT
1. Khái niệm thể tích của 1 khối đa diện (Sgk hh 12)
2. Các công thức tính thể tích của khối đa diện
a) Thể tích khối hộp chữ nhật
V = abc với a, b, c là 3 kích thước của khối hộp chữ nhật
b) Thể tích của khối chóp
V=1 /3Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối chóp
c) Thể tích của khối lăng trụ
V= Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối lăng trụ
Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến PHẦN 1 THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN A. LÝ THUYẾT 1. Khái niệm thể tích của 1 khối đa diện (Sgk hh 12) 2. Các công thức tính thể tích của khối đa diện a) Thể tích khối hộp chữ nhật V = abc với a, b, c là 3 kích thước của khối hộp chữ nhật b) Thể tích của khối chóp V= 3 1 Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối chóp c) Thể tích của khối lăng trụ V= Sđáy . h ; h: Chiều cao của khối lăng trụ B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến DẠNG 1: TÍNH THỂ TÍCH CỦA KHỐI ĐA DIỆN *Phương pháp: Để tính thể tích của khối đa diện ta có thể: +Áp dụng trực tiếp các công thức tính thể tích +Chia khối đa diện thành các khối nhỏ hơn mà thể tích của các khối đó tính được +Bổ sung thêm bên ngoài các khối đa diện để được 1 khối đa diện có thể tính thể tích bằng công thức và phần bù vào cũng tính được thể tích. *Các bài tập 1)Về thể tích của khối chóp +Nếu khối chóp đã có chiều cao và đáy thì ta tính toán chiều cao, diện tích đáy và áp dụng công thức :V= 3 1 Sđáy . h Bài 1: Tính thể tích hình chóp tam giác đều SABC trong các trường hợp sau: a) Cạnh đáy bằng a, góc ABC = 60o b) AB = a, SA = l c) SA = l, góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng ỏ GIẢI: a) Gọi O là tâm ∆ABC đều ⇒ SO ⊥(ABC) SABC = 2 1 a 2 3a = 4 32a ∆ABC có SA = SB; ABC = 60o ⇒ SA = AB = SB = a C S A B Oa SO ⊥ OA ( vì SO ⊥ (ABC) ) Tam giác vuông SOA có: SO2 = SA2 - OA2 = a2 - ( 3 2 a 2 3 )2 = 2 2 2 3 2 3 a a a ⇒ SO = a 3 2 Vậy VSABC = S∆ABC . SO = 3 1 . 4 32a . a 3 2 . 3 2 2al b) Tương tự câu a đáp số: Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến VSABC = 3 1 . 4 32a . 3 2 2al c) Gọi O là tâm ∆ABC Gọi A’ là trung điểm BC Dễ thấy ((SBC), (ABC)) = góc SA’O = ỏ Tam giác vuông SOA có: SO2 = l2 - OA2 = l2 - 9 4 AA’2 Tam giác vuông SOA’ có: sin'.sin 31' 3 1 AASOAA SO (2) Từ (1) (2) ta có: 2 9 42 9 1 sin'.sin' lAAAA O B A' A C a AA’2(sin2 ỏ + 4) = 9l2 4sin 3 2 ' lAA S∆ABC = )4(sin2 33 4sin3 3 4sin 3 2 1 2 1 2 2 22 ..'. lllBCAA 4sin sin. 4sin 3 3 1 22 sin.. llSO ⇒VSABC = 31 S∆ABC . SO = 4sin).4(sin sin 3 3 22 2 . l Bài 2. Cho lăng trụ ABCA’B’C’ có độ dài cạnh bên = 2a, ∆ABC vuông tại A, AB = a, AC = a 3 . Hình chiếu vuông góc của A’ trên (ABC) là trung điểm BC. Tính VA’ABC theo a? GIẢI. -Gọi H là trung điểm BC ⇒A’H ⊥ (ABC) (gt) -Ta có S∆ABC = 3. 22 1 2 1 aACAB -Vì A’H ⊥ (ABC) ⇒ A’H ⊥ AH Tam giác vuông A’HA có: A’H2 = A’A2 - AH2 = (2a)2 - 4 1 .(a2 + 3a2) hay A’H2 = 4a2 - a2 = 3a2 ⇒ A’H = a 3 B CH 2a a a 3 C' A' Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến ⇒VA’ABC = 31 S∆ABC .A’H = 2 2 2 1 3 1 23.3. aaa Bài 3. Hình chóp SABCD có SA ⊥ (ABC), SA = a. ∆ABC vuông cân có AB = BC =a. B’ là trung điểm SB. C’ là chân đường cao hạ từ A của ∆SAC a) tính VSABC b) Chứng minh rằng AB ⊥ (AB’C’). Tính VSAB’C’ GIẢI a) S∆ABC = 22 1 2 1 . aBCBA ; SA =a ⇒ VSABC = 31 S∆ABC .SA = 61 a3 a CA a a B' C' B b) ∆SAB có AB = SA = a ⇒∆SAB cân tại A ⇒ AB’ ⊥ SB B’S = B’B BC⊥ AB ⇒ BC ⊥ (SAB) ⇒ BC ⊥ AB’ BC⊥ SA ⇒ AB’ ⊥ (SAC) ⇒ AB’ ⊥ SA ⇒SC ⊥ (AB’C’) AC’ ⊥ SC Cách 1 2 2 2 1 2 1 2' aaSBAB Vì AB’ ⊥ (SBC) ⇒AB’ ⊥ B’C’. SC = aACSA 322 3 2 ' aSC SASC B’C’2 = SB’2 - SC’2 = 66 '' 2 aa CB ⇒S∆AB’C’ = 34622121 2 ..'''. aaaCBAB ⇒V∆AB’C’ = 3632431 32 .. aaa Cách 2 Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến 3' '1 1 2 33 a S B S C S B S C a 3 ' ' 33' ' ' 1 1 1 ' ' '6 6 6 3 63 S A B C S A B C a V S A S B S C a S A B CV S A S B S C a V a Bài 4 Hình chóp SABC có SA⊥ (ABC), ∆ABC cân tại A, D là trung điểm BC, AD = a, (SB, (ABC)) = ỏ; (SB, (SAD)) = õ. Tính VSABC. GIẢI Dễ thấy (SB, (ABC)) = ỏ = SBA (SB, (SAD)) = õ = BSD ∆ABC cân ⇒ AD ⊥ BC DB = DC ∆SAB có cos ỏ = SB AB (1) BC ⊥ AD BC ⊥ SA (vì SA⊥ (ABC) ⇒ BC ⊥ (SAD) ⇒ BC ⊥ SD a B A C D S Tam giác vuông SB có sinõ = SB BD (2) Từ (1) (2) ⇒ sinsincos 22 aABBDAB ⇒ sincos 22 2 2 aABAB ⇒ AB2(sin2 õ – cos2 ỏ) = -a2cos2 ỏ ⇒ AB = cos 2 sincos 1 22 a S∆SAB =BD.AD = 22 2 2 2 2 sin sincos cos cos cos sin cos sin . .Sin aaAD AB SA = AB. tan ỏ = 22 sincos sin a ⇒ VSABC = 31 SA.S∆ABC = 22 sincos sin 3 1 a 22 2 sincos sin a = 22 3 sincos3 cossin a Bài 5 Cho hình vuông ABCD cạnh a. các nửa đường thẳng Ax, Cy ⊥ (ABCD) và ở cùng một phía với mặt phẳng đó. Điểm M không trùng với với A trên Ax, điểm N không trùng với C trên Cy. Đặt AM = m, CN = n. Tính thể tích của hình chóp BAMNC. GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến Gọi I là giao điểm của AC và BD Ta có BD ⊥ AC (vì ABCD là hình vuông) (Ax, Cy) ⊥ (ABCD) ⇒ BD ⊥ (AMNC) ⇒ BI ⊥ (AMNC) BI = 2 2 2 aBD x n A D C m B M N Diện tích hình thang AMNC là S = 2 2)(2 )( . anmCNAM AC VAMNC = )(... 62 2 2 2)( 3 1 3 1 2 nmBIS aaanmAMNC *Nếu khối chóp cần tính thể tích chưa bíết chiều cao thì ta phải xác định đựơc vị trí chân đường cao trên đáy. Ta có một số nhận xét sau: -Nếu hình chóp có cạnh bên nghiêng đều trên đáy hoặc các cạnh bên bằng nhau thì chân đường cao là tâm đường tròn ngoại tiếp đáy. -Nếu hình chóp có các mặt bên nghiêng đều trên đáy hoặc có các đường cao của các mặt bên xuất phát từ một đỉnh bằng nhau thì chân đường cao là tâm đường tròn nội tiếp đáy -Hình chóp có mặt bên hoặc mặt mặt chéo vuông góc với đáy thì đường cao của hình chóp là đường cao của mặt bên hoặc mặt chéo đó. -Nếu có một đường thẳng vuông góc với mặt đáy của khối chóp thì đường cao của khối chóp sẽ song song hoặc nằm trờn với đường thẳng đó. -Nếu một đường thẳng nằm trong đáy của khối chóp vuông góc vuông góc với một mặt phẳng chứa đỉnh của khối chóp thì đường cao của khối chóp là đường thẳng kẻ từ đỉnh vuông góc với giao tuyến của mặt đáy và mặt phẳng chứa đỉnh đã nói ở trên. *Nếu khối chóp là khối tứ diện thì ta cần khéo chọn mặt đáy thích hợp. Bài 6: SABCD có đáy là tâm giác cân tại A, BC =a, ABC = ỏ, các cạnh bên nghiêng trên đáy một góc ỏ. Tính VSABC GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến A S C B H a - Gọi H là hình chiếu của S lên (ABC) - Vì các cạnh bên nghiêng đều trên đáy ⇒ H là tâm đường tròn ngoại tiếp ∆ABC. - Ta có: ∆ABC = sin..21 ACAB mà BC2 = 2AB2 - 2AB2cos ỏ = 2AB2(1-cos ỏ) = a2 ⇒ AB = 2cos1 a ⇒ S∆ABC = 24cos1 sin221221 cossin 22 aaAB HA = R = sin2sin2 aBC Tan giác vuông có tan ỏ = AH SH ⇒ SH = cos2sin2 tan aa ⇒VSABC = cos24 cot cos2243 1 3 1 2 3 2 .cot.. aaa ABC SHS Bài 7: SABC có đáy ABCD là hình bình hành và SABCD = 3 và góc giữa 2 đường chéo = 60o. các cạnh bên nghiêng đều trên đáy 1 góc 45o. Tính VSABCD GIẢI A B C O D -Hạ SO ⊥ (ABCD) Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến - Vì khối chóp có các bên nghiêng đều trên đáy. ⇒ O là tâm đường tròn đi qua 4 đỉnh A, B, C, D ⇒ tứ giác ABCD là hình chữ nhật và {O} = AC ∩ BD - Đặt AC = BD =x. Ta có ShcnABCD = 2 1 AC.BD.sin60o = 3. 2 4 3 2 32 2 1 xx ⇒ x=3 - (SA, (ABCD)) = (SA, AO) = SAO = 45o = SCO = (SC, (ABCD)) ⇒ ∆ASC vuông cân tại S ⇒ SO = 121 AC ⇒ VSABCD = 3331 1.3 Bài 8: SABC có SA = SB = SC = a. ASB = 60o, BSC = 90o, CSA = 120o. a) Chứng minh rằng ∆ABC vuông b) Tính VSABC GIẢI a) H B A S C a oASB SBSA 60 ⇒ AB = a -Tam giác vuông SBC có BC2 = SB2 + SC2 = 2a2 -∆SAC có AC2 = a2 + a2 -2a2cos120o = 2a2 - 2a2(- 2 1 ) =3a2 -∆ABC có AC2 = AB2 + BC2⇒∆ABC vuông tại B b) Hạ SH ⊥ (ABC) Vì SA = SB = SL HA = HB = HC ⇒ H là trung điểm AC ∆ABC vuông tại B Tam giác vuông SHB có SB = a ⇒ SH2 = SB2 - BH2 = 24 2 aa SH BH = 2 3 2 aAC (Hoặc ∆SAC là nửa đều tam giác đều ⇒ SH = 22 aSA ) ⇒VSABC = 12261213131 23 .2..... aaABC aaSHBCABSHS Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến Bài 9: SABCD có đáy ABCD là hình thang với đáy lớn AB = 2, ACB = 90o. ∆SAC và ∆SBD là các tam giác đều có cạnh = 3 . Tính thể tích khối chóp SABCD. Đáp số: VSABCD = 46 Bài 10: SABCD có đáy là hình thang vuông tại A và D, ∆SAD đều cạnh = 2a, BC = 3a. Các mặt bên lập với đáy các góc bằng nhau. Tính VSABCD GIẢI 2a 3a CD HK - Hạ SH ⊥ (ABCD), H ∈ (ABCD) - Vì các mặt bên lập với đáy các góc bằng nhau nên dễ dàng chứng minh được H là tâm đường tròn nội tiếp đáy - Gọi K là hình chiếu của H lên AD - Ta có HK = aAD 2 - Tam giác vuông SHK có HK = a SK = 32 2 3 aa (vì ∆SAD đều) ⇒SH = 23 22 aaa Vì ⋄ABCD ngoại tiếp nên: AB + CD = AD + BC = 5a ⇒SABCD = 222.52 ).( 5aaaADCDAB ⇒VSABCD = 35 2 3 1 3 1 232.5. aABCD aaSHS Bài 11: Cho hình chóp SABCD có ABCD là hình vuông cạnh 2a, SA = a, SB = a 3 , (SAB) (ABCD). M, N lần lượt là trung điểm AB, BC. Tính VSBMDN GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến S H 15a 8a A D CB S A D C H B M N ∆SAB hạ SH b AB ⇒SH b (ABCD) ⇒ SH b (BMDN) (SAB) b (ABCD) S∆CDN = S∆MDA = 4 1 S⋄ABCD ⇒ S⋄BMDN = 21 S⋄ABCD = 21 2a.2a = 2a2 ∆SAB có AB2 = SA2 + SB2 = 4a2 ⇒ SAB vuông tại S ⇒ 222222 3 4 3 11111 aaaSBSASH ⇒ SH = 23a ⇒VSBMDN = 3 1 S⋄BMDN.SH = 2 3 2 32 3 1 3.2 aaa Bài 12: SABCD có ⋄ABCD là hình thang với AB = BC = CD = 2 1 AD. ∆SBD vuông tại S và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. SB = 8a, SD = 15a. Tính VSABCD GIẢI -Trong ∆SBD kẻ SH b BD Vì (SBD) b (ABCD) ⇒SH b (ABCD) -Tam giác vuông SBD có 222 111 SDSHSH hay 222 225 1 64 11 aaSH hay aaSH 1712028914400 . -Vì hình thang có AB = BC = CD = 2 1 AD ⇒ DA ˆˆ = 60o, B = C = 120o -∆SBD có BD2 = SB2 +SD2 =289a2⇒ BD = 17a ∆CBD có BD2 =2BC2(1+ 2 1 ) = 3BC2 = 289a2 ⇒ BC = a3 17 S∆BCD = 12 3289 2 32 3 289 2 12 2 1 2..120sin ao aBC Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến S A D C K B H S⋄ABCD = 3S∆BCD = 12 3289 2a ⇒VSABCD = 3 1 S⋄ABCD.SH = 17 120 12 3289 3 1 . 2 aa = 170 3 a3 Bài 13: hình chóp SACD có đáy ABCD là hình chữ nhật, ∆SCD cân tại S và nằm trong mặt phẳng (ABCD). ∆SAB có SA = a, ASB = 2 ỏ và nằm trong mặt phẳng lập với (SCD) một góc ỏ. Tính thể tích khối chóp SABCD GIẢI Trong ∆SCD hạ SH CD Vì ∆SCD cân tại S ⇒ H là trung điểm CD. SH CD (SCD) (ABCD ⇒ SH (ABCD) Gọi K là trung điểm AB Ta có HK AB AB SH (vì SH (ABD)) ⇒AB (SKH) ⇒ AB SK ⇒ ∆SAB cân tại S Dễ thấy ((SAB), (SCD)) = KSH = ỏ ∆SAB có SK = acos ỏ , AB = 2AK = 2asin ỏ ∆SHK vuông tại H có SH =SK.cosỏ = acos2 ỏ KH = SKsinỏ = asinỏcosỏ. SABCD =AB.BC = 2asinỏ.asinỏcosỏ = 2a2sin2ỏcosỏ ⇒VSABCD = 2332.3 1 sinaS ABCDSH ỏ Bài 14: Hình chóp SABCD có ∆ABC vuông tại B, SA b (ABC). ACB =60o, BC = a, SA = a 3 , M là trung điểm SB. Tính thể tích MABC GIẢI H CA B a M Cách 1. SA b (ABC) Từ M kẻ MH // AS cắt AB tại H ⇒MH b (ABC) Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến Vì M trung điểm SB H- trung điểm MH= 2 3 2 1 aSA S∆ABC = 3.60tan.. 2212121 a ... BC)) ⇒BC AM ⇒ AM = a 3 ∆SAM vuông tại A có SM = 2 3 a S∆SBC = SM.BC = 2 3 a2 d(A, (SBC)) = 2 3 32 333 2 3 a a S V SBC SABC a Bài 2: SABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a 3 , SA (ABC), SA =2a. `Tính d(A, (SBC)) GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến B A S C M a 3 2a S∆ABC = 2 1 oaa 60sin.3.3 = 4 33 2 3 2 3 22 aa VSABC = 3 1 SA.S∆ABC = 2 3 3a . Gọi M là trung điểm BC AM BC BC SA ⇒BC SM AM = 2 3 2 3.3 aa ∆SAM vuông tại A có SM2 = SA2 + AM2 = 4a2 + 49 a2 = 425 a2⇒ SM = 25 a S∆SBC = 2 1 SM.BC = 2 35 a2 d(A, (SBC)) = 5 3 . ..33 2 2 35 3 2 3 a a S V SBC SABC a Bài 3: Cho tứ diện ABCD có AD b (ABC); AC = AD = 4; AB = 3, BC = 5. Tính d(A, (BCD)) ? GIẢI CA B D 4 5 3 M 5 Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến Dễ thấy ∆ABC vuông tại A .S∆ABC = 21 AB.AC = 6. VDABC = 31 S∆ABC.DA = 8 ∆DAC có DC = 4 2 . ∆DAB có DB = 5 ∆DBC có BC = BD = 5 ⇒ ∆DBC cân tại B, gọi M là trung điểm DC ⇒BM DC BM = 17825 . S∆DBC = 2 1 BM.DC = 2 1 . 17 .4 2 = 2 34 d(A, (DBC)) = 34 123 DBC DABC S V a Bài 4: Cho tứ diện ABCD có AB = a; CD = b, các cạnh còn lại bằng c. Tính d(A, (BCD)) GIẢI A N B C D M a ∆ACD = ∆BCD. Gọi M là trung điểm CD ⇒AM = BM, DC (ABM) Gọi N là trung điểm AB ⇒MN AB MN2 = BM2 - BN2 = c2 + 4 4 44 22222 abcab S∆AMN = 222 42 4 2 4. 222 abcaabca VABCD = 2 VBCMA = 2. 31 CM.S(∆ABM) = 222 12 222 423 2 44.. abcabc abab V∆BCD = BM.CD = 4 2 2 1 2bc .b = 4b 224 bc d(A, (BCD)) = 22 222 22 4 222 4 4 4 4. 43 bc abc bc abc S V a b ab BCD ABCB Bài 5: Cho tứ diện ABCD có AB = CD = x các cạnh còn lại bằng 1. a) Tính thể tích tứ diện ABCD theo x b)Tính d(A, (BCD)) Tương tự bài 4 Đáp số: VABCD = 6 2x Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến d(A, (BCD)) = x 22 4 2 4 4 x x x Bài 6: Cho lăng trụ đứng ABCA1B1C1 có AB = a, AC = = 2a, AA1 = 2a 5 và BAC = 120o. Gọi m là trung điểm của cạnh CC1. Chứng minh rằng MB MA1 và tinh khoảng cách d từ điểm A tới mặt phẳng (A1BM) GIẢI B A C 2a y x z M C1 A1 B1 Đưa và hệ trục toạ độ A1xyz vuông góc như hình vẽ: gốc toạ độ A1. trục A1Z hướng theo AA1 Trục A1y hướng theo 11CA Trục A1x tạo với trục Oy góc 90o và nằm trong MP (A1B1C1). Toạ độ các điểm: A1(0 ; 0; 0), B1( )0;; 22 3 aa , C1(0; 2a; 0) A(0 ; 0; 2a 5 ), B( )52a;; 22 3 aa , C(0; 2a; 2a 5 ) M(0; 2a; a 5 ) BM ( ;; 2 5 2 3 aa -a 5 ) MA1 (0; 2a; a 5 ), AB ( ;; 22 3 aa 0) MABM 1. = 0+5a 2 - 5a2 = 0 (BM MA1 ) Thể tích khối chóp AA1BM bằng V = 6 1 | AB [ MABM 1, ]| MABM 1. = 52a -a 5 3 2 a -a 5 3 2 a 52a 2a a 5 ; 0 a 5 ; 0 2a Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến = 3;; 22152 59 22 aaa ⇒VAA1BM = 31521522 592 361 222 0.. aaaaa S∆BMA1 = 6 1 . MABM 1. = 3a2 3 ⇒ Khoảng cách từ A tới (BMA1) bằng h = 3 53 a S V Bài 7: Cho tứ diện OABC. Lấy M nằm trong tam giác ABC, các đường thẳng qua M // với OA, OB. OC cắt các mặt OBC, OCA, OAB lần lượt tại A1, B1, C1. Chứng minh rằng: 1111 OCMCOBMBOAMA GIẢI H B CA O K A1 M Nối M với các đỉnh O,A,B,C. Khi đó VOABC = VMOAB + VMOBC + VMOCA 1= OABC MOCA OABC MOBC OABC MOAB V V V V V V Xét OABC MOAB V V Kẻ AH b (OBC), MK b (OBC) AH //MK ∆OAH ∾ A1MK ⇒ MKAHMAOA 1 OA MA AH MK V V OABC MOBC 1 Tương tự ta có OC MC V V OABC MOAB 1 OB MB V V OABC MOCA 1 Vậy 1111 OCMCOBMBOAMA Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến S A B C D C1D1 A1 B1 M H K A1 A B C D Bài 8: Giả sử M là một điểm nằm trong tứ diện ABCD. Các đường thẳng MA, MB, MC, MD cắt các mặt đối diện tại A1, B1, C1, D1. Chứng minh rằng 1 1 1 1 1 1 1 1 1 DDMDCCMCBBMBAAMA GIẢI Nối M với bốn đỉnh của tứ diện ABCD ta có: V = VMBCD + VMACD + VMABD+ VMABC 1= V V V V V V V V MABCMABDMACDMBCD Xét V VMBCD Gọi H, K lần lượt là hình chiếu của A, M lên (BCD) ⇒MK//AH ⇒ 1 1 AA MA AH MK 1 1 AA MA AH MK V VMBCD Tương tự: 1 1 BB MB V VMACD ; 1 1 CC MC V VMABD ; 1 1 DD MD V VMABC Bài 9: Cho hình chóp tứ gíc đều SABCD trên các cạnh SA, SB, SC ta lấy các điểm A1, B1, C1 sao cho 3 21 SASA ; 211 SBSB ; 311 SCSC Mặt phẳng qua A1, B1, C1 cắt SD tại D1. Chứng minh rằng 521 SDSD GIẢI Ta có VSABC = VSBCD + VSCDA = VSDAB = 2 V 9 1111111 .. SCSCSBSBSASAVSABC V CBSA (1) SD SD SC SC SD SD SA SA VSADC V CDSA 1111111 ... 9 2 (2) Cộng vế với vế (1) và (2) ta được SD SD V V DCBSA 1 2 1 1111 .9 2 9 1 Tương tự: SD SD SD SD SB SB SA SA VSABD V DBSA 1111111 ... 3 1 (4) SD SD SD SD SC SC SB SB VSBCD V DCSB 1111111 ... 6 1 (5) Cộng vế với vế (4) và (5) ta được SD SD V V DCBSA 1 2 1 1111 .2 1 Từ (3) và (6) ta có SD SD SD SD 11 .. 9 2 9 1 2 1 ⇒ 521 SDSD Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến PHẦN 2 THỂ TÍCH KHỐI CẦU, KHỐI TRỤ, KHỐI NÓN A. LÝ THUYẾT 1.Định nghĩa: -Thể tích khối cầu (Sgk HH12 – Trang 44) -Thể tích khối trụ (Sgk HH12 – Trang 50) -Thể tích khối nón (Sgk HH12 – Trang 56) 2.Các công thức: a)Thể tích khối cầu V = 334 R , R: bán kính mặt cầu b)Thể tích khối trụ V = Sđáy.h , h: chiều cao c)Thể tích khối nón V = 31 Sđáy.h , h: chiều cao B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Ở đây chủ yếu là bài tập tính thể tích khối cầu, trụn nón dựa vào các công thức trên. Bài 1: Cho lăng trụ tam giác đều có đáy là tam giác đều các cạnh đều bằng a, cạnh bên bằng b. Tính thể tích mặt cầu đi qua các đỉnh của lăng trụ GIẢI a C C' O O' A1 A1' B' B I A' -Gọi O và O’ là tâm ∆ABC và ∆A’B’C’ thì OO’ là trục của các đường tròn ngoại tiếp ∆ABC và∆A’B’C’ -Gọi I là trung điểm OO’ thì IA = IB =IC = IA’ = IB’ = IC’ hay I là tâm mặt cầu ngoại tiếp lăng trụ -Bán kính mặt cầu là R = IA Tam giác vuông AOI có: AO = 3 3 2 3 3 2 13 2 aaAA Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến OI = 22 1 2 1 '' bAAOO ⇒AI2 = OA2+OI2 = 12743 222 aba ⇒ AI = 32 7a V= 54 .21 3 7 18 7 3 7 72 28. 3 7 3 7 83 43 3 4 3333 . aaaaR AI2 = RAI baba 32 34 12 34 2222 V= 3 3 3 2 2 2 24 4 1 12 2 3 3 8.3 3 18 3 (4 3 ) .(4 3 )R a b a b Bài 2: Cho hình chóp tứ giác đều có cạnh đáy bằng a, cạnh bên hợp với đáy một góc 30o. Tính thể tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. GIẢI a O S M D C BA I Gọi O là tâm hình vuông ABCD. Ta có SO b (ABCD), SO là trục của ABCD, (SA, (ABCD)) = SAO = 30o Gọi M là trung điểm SA Trung trực của SA cắt SO tại I ⇒ I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp ⋄OIMA là từ giác nội tiếp ⇒ SI.SO = SM.SA ⇒ SI = SOSASM . Với AO = 2 2a , AS = 3 2 2 2 3 2 30cos aaAO o , SO = SA sin30o = 6 a ⇒SI = 6 3 2 6 a a a = a 3 2 ⇒ VMcầu = 332983232334 aa Các bài tập về xác định tâm, bán kính mặt cầu ngoại tiếp, nội tiếp khối chóp, khối lăng trụ, đều hỏi thêm thể tích mặt cầu Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến A J B M' C' D O' O A' B' B A D C Bài 3: Cho hình trụ có đáy là tâm đường tròn tâm O và O’ tứ giác ABCD là hình vuông nội tiếp trong đường tròn tâm O. AA’, BB’ là các đường sinh của khối trụ. Biết góc của mặt phẳng (A’B”CD) và đáy hình trụ bằng 60o. Tính thể tích khối trụ GIẢI DCDA DCAD ' ⇒ADA’ là góc của (A’B’CD) và đáy Do đó: ADA’ = 60o ∆OAD vuông cân nên AD = OA 2 = R 2 ∆ADA’ có h = AA’ = ADtan60o = R 6 V = R2h = R3 6 Bài 4: Bên trong hình trụ có một hình vuông ABCD cạnh a nội tiếp mà A, B thuộc đường tròn đáy thứ nhất và C, D thuộc đường tròn đáy thứ hai của hình trụ mặt phẳng hình vuông tạo với đáy hình trụ một góc 45o. Tính thể tích khối trụ. GIẢI Gọi I, J là trung điểm của AB và CD Ta có: OI AB; IJ cắt OO’ tại ttrung điểm M của OO’ MIO = 45o là góc của mặt (ABCD) với đáy, do đó: O’I = 22 a ; R = 8 3 48 222 aaa h = 2OM = 2 a Vậy V = R2h = 33 3. . 23 8 162 . aa a Bài 5: Một hình trụ có diện tích toàn phần S = 6. Xác định các kích thước của khối trụ để thể tích của khối trụ này lớn nhất. GIẢI STP = 2Rh +2R2 =2R(R+h) = 6 ⇔R(h+R) = 3 ⇔ Rh + R2 = 3 V = R2h = R(3-R2) = -R3 +3R Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến V’ = -3R2 + 3; V’ =0 ⇔ R = 1 Dựa vào bảng biến thiên ta có VMax⇔R = 1 và h = 2 Bài 6: Một mặt phẳng (P) qua đỉnh hình nón cắt đường tròn đáy một cung ỏ và (P) tạo với đáy một góc õ. Cho khoảng cách từ tâm O của đáy đến (P) bằng a. Tính thể tích của khối nón. GIẢI O A E B S M Gọi E là trung điểm AB ta có OES= õ ; AOB= ỏ Vẽ OM (SAB) thì SOM= ta có: SO= cos a và OE= sin a Bán kính đáy R=OA= 2 cossin 2 cos aOE Thể tích khối nón là:V= 3 2 2 1 . 3 3sin .cos .cos 2 a R h Bài 7: Cho hình nốn đỉnh S, đường cao SO = h, bán kính đáy = R. M ∈ SO là đường tròn (C). 1.Tính thể tích khối nón có đỉnh S và đáy là (C). 2.Tìm x để thể tích này lớn nhát GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến S (C) M O Ta có )(' '' xh h R R R R h xh R R SO SM Thể tích khối nón V= )2( 3 1 .)( 3 1 . 3 1 223 2 2 2 2 2 2' xhhxx h R xxh h R SMR V’= ,43 3 1 22 2 2 hhxx h R V’ = 0 ⇔ hx x h3 x= h (loại) Dựa vào bảng biến thiên ta có: V Max ⇔x = 3 h Bài 8: Cho hình trụ có bán kính đáy x, chiều cao y, diện tích toàn phần bằng 2 .Với x nào thì hình trụ tồn tại? Tính thể tích V của khối trụ theo x và tìm giá trị lớn nhất của V. GIẢI Ta có Stp=Sxq+2Sđ= )(222 22 xxyxxy Theo giả thiết ta có 2 (xy+x2)=2 ⇔xy+x2 =1 ⇔ y = x x 21 .Hình trụ tồn tại y>0 ⇔1-x2> 0 ⇔0 < x < 1 Khi đó V = x2y = x(1-x2) = -x3+x Khảo sát hàm số trên với x (0,1) ta được giá trị lớn nhất của V= 3 1 33 2 x Bài 9: Cho hình nón tròn xoay đỉnh S, đáy là hình tròn tâm O.Trên đường tròn đó lấy một điểm A cố định và một điểm M di động.Biết AOM= ỏ ,nhị diện cạnh AM có số đo bằng õ và khoảng cách tư O đến (SAM) bằng a. Tính thể tích khối nón theo a, ỏ, õ. GIẢI Thư viện Bài giảng, Đề thi trắc nghiệm trực tuyến Gọi I là trung điểm AM ∆SAM cân nên SI AM ∆OAM cân nên OI AM (SOI) AM nên SOI là góc phẳng nhị diện cạnh AM ⇒ SIO = õ Kẻ OH (SAM) (SOI) (SAM) ⇒ H ∈ SI và OH = a Ta có OI= cos tan; sin 2 cos 2 cos ; sinsin a IOSO aOI OM aOH V= 2 3 2 2 2 2 2 1 . . . . . 3 3 cos cos .sin 3sin .cos .cos 2 2 a a a SO OM Bài 10: Cho mặt cầu đường kính AB=2R. Gọi I là điểm trên AB sao cho AI=h. Một mặt phẳng vuông góc với AB tại I cắt mặt cầu theo đường tròn (C). +Tính thể tích khối nón đỉnh A và đáy là (C). +Xác định vị trí điểm I để thể tích trên đạt giá trị lớn nhất. GIẢI B O I F E Gọi EFlà 1 đường kính cua (C) ta có : IE2 = IA.IB = h(2R-h) ⇒ R = IE = )2( hRh Thể tích cần tính là:V= )2( 33 1 22 hr h hr với 0 < h < 2R V’ = 234( 3 hRh , V’ = 0 4 3 R h Vmax 3 4R h hay AI = 3 4R
Tài liệu đính kèm: