Câu hỏi

Cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy là hình thoi cạnh \(a\), \(\widehat {ABC} = {60^0}.\) Hình chiếu vuông góc của \(S\) lên mặt phẳng đáy là trọng tâm của tam giác \(ABC\). Gọi \(M,\,\,N\) lần lượt là trung điểm của \(AB,\,\,SD\). Biết cosin góc giữa hai đường thẳng \(CN\) và \(SM\) bằng \(\dfrac{{2\sqrt {26} }}{{13}}.\) Thể tích khối chóp \(S.ABCD\) bằng:

  • A \(\dfrac{{\sqrt {38} {a^3}}}{{24}}\)
  • B \(\dfrac{{\sqrt {19} {a^3}}}{{12}}\)
  • C \(\dfrac{{\sqrt 2 {a^3}}}{{12}}\)     
  • D \(\dfrac{{\sqrt {38} {a^3}}}{{12}}.\)

Lời giải chi tiết:

+) \({S_{ABCD}} = 2.{S_{ABC}} = 2.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{2}\) (1)

+) Gọi P, Q lần lượt là trung điểm của MD, GD \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}NP\parallel SM \Rightarrow \left( {\widehat {SM;NC}} \right) = \left( {\widehat {NP;NC}} \right)\\NQ\parallel SG \Rightarrow NQ \bot \left( {ABCD} \right)\end{array} \right.\) .

Tính được: \(GC = QC = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{3},\,MG = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{6},\,DG = \dfrac{{2a\sqrt 3 }}{3}\).

Tam giác MDC vuông tại C \( \Rightarrow CP = \dfrac{1}{2}DM = \dfrac{1}{2}\sqrt {{a^2} + \dfrac{{3{a^2}}}{4}}  = \dfrac{{a\sqrt 7 }}{4}\)

Đặt \(SG = x\left( {x > 0} \right) \Rightarrow NQ = \dfrac{x}{2},\,\,SM = \sqrt {{x^2} + \dfrac{{{a^2}}}{{12}}}  \Rightarrow NP = \dfrac{1}{2}\sqrt {{x^2} + \dfrac{{{a^2}}}{{12}}} \).

Tam giác NQC vuông tại Q \( \Rightarrow NC = \sqrt {\dfrac{{{x^2}}}{4} + \dfrac{{{a^2}}}{3}} \)

Xet tam giác NPC có: \({\rm{cos}}\widehat {PNC} = \dfrac{{N{P^2} + N{C^2} - P{C^2}}}{{2.NP.NC}}\), mà \({\rm{cos}}\angle \left( {NP;NC} \right) = \dfrac{{2\sqrt {26} }}{{13}}\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \left| {\dfrac{{N{P^2} + N{C^2} - P{C^2}}}{{2.NP.NC}}} \right| = \dfrac{{2\sqrt {26} }}{{13}}\\ \Leftrightarrow \left| {\dfrac{{\dfrac{1}{4}\left( {\dfrac{{{a^2}}}{{12}} + {x^2}} \right) + \left( {\dfrac{{{x^2}}}{4} + \dfrac{{{a^2}}}{3}} \right) - \dfrac{{7{{\rm{a}}^2}}}{{16}}}}{{2.\sqrt {\dfrac{1}{4}\left( {\dfrac{{{a^2}}}{{12}} + {x^2}} \right).\left( {\dfrac{{{x^2}}}{4} + \dfrac{{{a^2}}}{3}} \right)} }}} \right| = \dfrac{{2\sqrt {26} }}{{13}}\\ \Leftrightarrow \dfrac{{{{\left( {6{x^2} - {a^2}} \right)}^2}}}{{\left( {{a^2} + 12{x^2}} \right)\left( {3{x^2} + 4{a^2}} \right)}} = \dfrac{8}{{13}}\end{array}\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 180{x^4} - 564{a^2}{x^2} - 19{a^4} = 0\\ \Leftrightarrow {x^2} = \dfrac{{19}}{6}{a^2} \Leftrightarrow x = \dfrac{{\sqrt {19} a}}{{\sqrt 6 }}\end{array}\)

\( \Rightarrow SG = \dfrac{{\sqrt {19} a}}{{\sqrt 6 }}\,\,\,\left( 2 \right)\)

Từ (1), (2) suy ra: \({V_{S.ABCD}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{{\sqrt {19} a}}{{\sqrt 6 }}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{2} = \dfrac{{{a^3}\sqrt {38} }}{{12}}\).

Chọn D.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay