Bài 12 trang 27 SGK Hình học 12


Giải bài 12 trang 27 SGK Hình học 12. Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' cạnh a.

Video hướng dẫn giải

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Cho hình lập phương \(\displaystyle ABCD.A'B'C'D'\) cạnh \(\displaystyle a\). Gọi \(\displaystyle M\) là trung điểm của \(\displaystyle A'B', N\) là trung điểm của \(\displaystyle BC\).

LG a

a) Tính thể tích khối tứ diện \(\displaystyle ADMN\).

Phương pháp giải:

Coi khối tứ diện ADMN có đỉnh M và đáy ADN. Sử dụng công thức tính thể tích khối chóp: \({V_{ADMN}} = {V_{M.ADN}} = \frac{1}{3}d\left( {M;\left( {ADN} \right)} \right).{S_{ADN}}\)

Lời giải chi tiết:

a) Ta tính thể tích hình chóp \(\displaystyle M.ADN\). Hình chóp này có chiều cao bằng khoảng cách từ M đến mặt phẳng (ANCD) bằng \(\displaystyle a\) và diện tích đáy \(\displaystyle {S_{ADN}} = \frac{1}{2}.a.a = \frac{{{a^2}}}{2}\)

\(\displaystyle \Rightarrow {V_{ADMN}} = \frac{1}{3}d\left( {M;\left( {ADN} \right)} \right).{S_{ADN}} \) \(\displaystyle = \frac{1}{3}.a.\frac{1}{2}{a^2} = \frac{{{a^3}}}{6}\)

LG b

b) Mặt phẳng \(\displaystyle (DMN)\) chia khối lập phương đã cho thành hai khối đa diện. Gọi \(\displaystyle (H)\) là khối đa diện chứa đỉnh \(\displaystyle A, (H')\) là khối đa diện còn lại. Tính tỉ số \(\displaystyle {{{V_{(H)}}} \over {{V_{(H')}}}}\).

Phương pháp giải:

Dựng thiết diện của hình lập phương khi cắt bởi mặt phẳng \((DMN)\), xác định hai phần khối đa diện cẩn tính thể tích .

Lời giải chi tiết:

Trước hết, ta dựng thiết diện của hình lập phương khi cắt bởi \(\displaystyle (DMN)\).

Do \(\displaystyle (ABCD) // (A'B'C'D')\) nên \(\displaystyle (DMN)\) cắt \(\displaystyle (A'B'C'D')\) theo một giao tuyến song song với \(\displaystyle DN\). Ta dựng thiết diện như sau:

- Từ \(\displaystyle M\) kẻ đường thẳng song song với \(\displaystyle DN\), đường này cắt cạnh \(\displaystyle A'D'\) tại điểm \(\displaystyle P\) và cắt đường thẳng \(\displaystyle C'B'\) tại điểm \(\displaystyle Q\). Trong mặt phẳng \(\displaystyle (BCC'B')\) thì \(\displaystyle QN\) cắt cạnh \(\displaystyle BB'\) tại điểm \(\displaystyle R\); đa giác \(\displaystyle DNRMP\)  chính là thiết diện của hình lập phương khi cắt bởi \(\displaystyle (DMN)\).

- Bây giờ ta tính thể tích khối đa diện \(\displaystyle ABNDPMR\). Ta có: \({V_{ABNDPMR}} = {V_{M.ABND}} + {V_{M.NRB}} + {V_{M.AA'PD}} \) \(= {V_1} + {V_2} + {V_3}\)

Hình chóp \(\displaystyle M.ABND\), có đường cao bằng \(\displaystyle a\), diện tích đáy là hình thang \(\displaystyle ABND\) là: \(\displaystyle {1 \over 2}\left( {{a \over 2} + a} \right).a = {{3{a^2}} \over 4}\)

Suy ra: \(\displaystyle {V_1} = {1 \over 3}.{{3{a^2}} \over 4}.a \Rightarrow {V_1} = {{{a^3}} \over 4}\)

Dễ dàng chứng minh được \(\displaystyle \Delta CND\) và \(\displaystyle \Delta A'PM\) đồng dạng (g.g) nên \(\displaystyle \frac{{A'P}}{{CN}} = \frac{{A'M}}{{CD}} = \frac{1}{2} \Rightarrow A'P = \frac{1}{2}CN = \frac{a}{4}\)

Hình chóp \(\displaystyle M.AA'PD\) có chiều cao \(\displaystyle {a \over 2}\) và diện tích hình thang \(\displaystyle AA'PD\) là: \(\displaystyle {1 \over 2}\left( {{a \over 4} + a} \right).a = {{5{a^2}} \over 8}\)

Suy ra: \(\displaystyle {V_2} = {1 \over 3}.{a \over 2}.{{5{a^2}} \over 8} \Rightarrow {V_2} = {{5{a^2}} \over {48}}\)

Ta có: \(\displaystyle \Delta A'PM = \Delta B'QM \Rightarrow B'Q = A'P\)

\(\displaystyle \Rightarrow \frac{{B'R}}{{BR}} = \frac{{B'Q}}{{NB}} = \frac{1}{2} \Rightarrow BR = \frac{{2a}}{3}\)

Diện tích tam giác \(\displaystyle NRB\) là: \(\displaystyle {1 \over 2}.{2 \over 3}a.{a \over 2} = {{{a^2}} \over 6}\)

Hình chóp \(\displaystyle M.NRB\) có chiều cao \(\displaystyle {a \over 2}\) và diện tích đáy \(\displaystyle {{{a^2}} \over 6}\) nên:

\(\displaystyle {V_3} = {1 \over 3}.{a \over 2}.{{{a^2}} \over 6} \Rightarrow {V_3} = {{{a^3}} \over {36}}\)

\(\displaystyle {V_{ABNDPMR}} = {V_1} + {V_2} + {V_3} \) \(\displaystyle = {{5{a^3}} \over {48}} + {{{a^3}} \over 4} + {{{a^3}} \over {36}} = {{55{a^3}} \over {144}}\)

Thể tích phần còn lại là: \(\displaystyle {{144{a^3}} \over {144}} - {{55{a^3}} \over {144}} = {{89{a^3}} \over {144}}\)

Từ đây suy ra tỉ số cần tìm là: \(\displaystyle {{55} \over {89}}\)

Loigiaihay.com

Sub đăng ký kênh giúp Ad nhé !


Bình chọn:
4 trên 8 phiếu

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Toán lớp 12 - Xem ngay

>> Luyện thi TN THPT & ĐH năm 2022 trên trang trực tuyến Tuyensinh247.com. Học mọi lúc, mọi nơi với Thầy Cô giáo giỏi, đầy đủ các khoá: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng; Tổng ôn chọn lọc.


Gửi bài