Câu hỏi

Cho hình chóp \(S.ABC\) có dáy là tam giác đều cạnh \(a\), mặt bên \(SAB\) là tam giác vuông cân tại \(S\) và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Tính diện tích của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp \(S.ABC\) theo \(a\)?

  • A \(\dfrac{{4\sqrt 3 \pi {a^3}}}{{27}}\)
  • B \(\dfrac{{4\pi {a^2}}}{3}\)
  • C \(\dfrac{{\pi {a^2}}}{3}\)
  • D \(\dfrac{{4\pi {a^2}}}{9}\)  

Phương pháp giải:

- Tìm tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp \(S.ABC\)

- Tính bán kính \(R\) của mặt cầu ngoại tiếp đó.

- Diện tích của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp được tính bởi công thức \(S = 4\pi {R^2}\)

Lời giải chi tiết:

Gọi \(H\) là trung điểm của \(AB\), \(G\) là trọng tâm tam giác \(ABC\).

Tam giác \(SAB\) vuông cân tại \(S\) nên \(SH \bot \left( {ABC} \right)\)

Mặt khác \(SAB\) nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy nên \(SH \bot \left( {ABC} \right)\)

Tam giác \(ABC\) đều nên \(G\) là trọng tâm tam giác thì \(GA = GB = GC\)

\(AB = a \Rightarrow CH = \dfrac{{\sqrt 3 }}{2}a \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}GH = \dfrac{1}{3}CH = \dfrac{{\sqrt 3 }}{6}a\\CG = \dfrac{2}{3}CH = \dfrac{{\sqrt 3 }}{3}a\end{array} \right.\)     

Tam giác \(SAB\) vuông cân tại \(S\) nên \(SH = \dfrac{1}{2}AB = \dfrac{a}{2}\)

\(SH \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow SH \bot HG \Rightarrow SG = \sqrt {S{H^2} + H{G^2}}  = \sqrt {{{\left( {\dfrac{1}{2}a} \right)}^2} + {{\left( {\dfrac{{\sqrt 3 }}{6}a} \right)}^2}}  = \dfrac{{\sqrt 3 }}{3}a\)

Suy ra \(GS = GA = GB = GC = \dfrac{{\sqrt 3 }}{3}a\), do vậy \(G\) là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối chóp  và \(R = \dfrac{{\sqrt 3 }}{3}a\)

Diện tích của mặt cầu ngoại tiếp khối chóp là \(S = 4\pi {R^2} = 4\pi {\left( {\dfrac{{\sqrt 3 }}{3}a} \right)^2} = \dfrac{{4\pi {a^2}}}{3}\).

Chọn B.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay