content-pc content-tablet content-mobile

Câu hỏi

Cho hình chóp \(S.ABCD\), có đáy \(ABCD\) là hình vuông cạnh \(a\), cạnh bên \(SA\) vuông góc với đáy \(ABCD\). Gọi \(M\) là trung điểm \(SD\), góc giữa \(\left( {SBC} \right),\,\,\left( {AMC} \right)\) thỏa mãn \(\tan \varphi  = \dfrac{{2\sqrt 5 }}{5}\). Thể tích khối đa diện \(SABCM\) bằng:

  • A \(\dfrac{{5{a^3}}}{9}.\)
  • B \(\dfrac{{2{a^3}}}{3}.\)
  • C \(\dfrac{{{a^3}}}{2}.\)
  • D \(\dfrac{{{a^3}}}{3}.\)

Phương pháp giải:

Sử dụng phương pháp tọa độ trong không gian.

Lời giải chi tiết:

Đặt \(A\left( {0;0;0} \right)\), \(S\left( {0;0;x} \right)\), \(D\left( {0;1;0} \right)\), \(B\left( {1;0;0} \right)\), \(C\left( {1;1;0} \right)\)\( \Rightarrow M\left( {0;\dfrac{1}{2};\dfrac{x}{2}} \right)\).

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {AM} \left( {0;\dfrac{1}{2};\dfrac{x}{2}} \right)\\\overrightarrow {AC} \left( {1;1;0} \right)\end{array} \right.\)\( \Rightarrow {\overrightarrow n _{\left( {AMC} \right)}} = \left[ {\overrightarrow {AM} ;\overrightarrow {AC} } \right] = \left( { - \dfrac{x}{2};\dfrac{x}{2}; - \dfrac{1}{2}} \right)\)

    \(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {SB} \left( {1;0; - x} \right)\\\overrightarrow {BC} \left( {0;1;0} \right)\end{array} \right.\)\( \Rightarrow {\overrightarrow n _{\left( {SBC} \right)}} = \left[ {\overrightarrow {SB} ;\overrightarrow {BC} } \right] = \left( {x;0;1} \right)\) .

Ta có: \(\tan \varphi  = \dfrac{{2\sqrt 5 }}{5}\)\( \Rightarrow \cos \varphi  = \dfrac{1}{{\sqrt {1 + {{\tan }^2}\varphi } }} = \dfrac{{\sqrt 5 }}{3}\)  

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \cos \left( \varphi  \right) = \dfrac{{\left| {{{\overrightarrow n }_{\left( {AMC} \right)}}.{{\overrightarrow n }_{\left( {SBC} \right)}}} \right|}}{{\left| {{{\overrightarrow n }_{\left( {AMC} \right)}}} \right|.\left| {{{\overrightarrow n }_{\left( {SBC} \right)}}} \right|}} = \dfrac{{\sqrt 5 }}{3}\\ \Rightarrow \dfrac{{\left| {\dfrac{{ - {x^2}}}{2} - \dfrac{1}{2}} \right|}}{{\sqrt {\dfrac{{{x^2}}}{2} + \dfrac{1}{4}} .\sqrt {{x^2} + 1} }} = \dfrac{{\sqrt 5 }}{3}\\ \Leftrightarrow \dfrac{{\dfrac{{{x^2} + 1}}{2}}}{{\dfrac{{\sqrt {2{x^2} + 1} .\sqrt {{x^2} + 1} }}{2}}} = \dfrac{{\sqrt 5 }}{3}\\ \Leftrightarrow \dfrac{{\sqrt {{x^2} + 1} }}{{\sqrt {2{x^2} + 1} }} = \dfrac{{\sqrt 5 }}{3} \Leftrightarrow 9\left( {{x^2} + 1} \right) = 5\left( {2{x^2} + 1} \right)\\ \Leftrightarrow {x^2} = 4 \Leftrightarrow x = 2 \Rightarrow SA = 2a\end{array}\)

Ta có: \({V_{SABCM}} = {V_{SABCD}} - {V_{SMACD}}\).

\(\dfrac{{{V_{MACD}}}}{{{V_{S.ABCD}}}} = \dfrac{{d\left( {M;\left( {ABCD} \right)} \right)}}{{d\left( {S;\left( {ABCD} \right)} \right)}}.\dfrac{{{S_{ACD}}}}{{{S_{ABCD}}}} = \dfrac{1}{4}\).

\( \Rightarrow {V_{SABCM}} = \dfrac{3}{4}{V_{S.ABCD}}\) \( = \dfrac{3}{4}.\dfrac{1}{3}.2a.{a^2} = \dfrac{{{a^3}}}{2}\).

Chọn C.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay

Tra từ điển Anh - Việt