Câu hỏi
Cho khối lăng trụ đứng ABC.A′B′C′ có đáy ABC là tam giác vuông cân tại C, AB=2a và góc tạo bởi hai mặt phẳng (ABC′) và (ABC) bằng 600. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của A′C′,BC. Mặt phẳng (AMN) chia khối lăng trụ thành hai phần. Thể tích của phần nhỏ hơn bằng :
- A 7√3a324.
- B √3a33.
- C 7√6a324.
- D √6a36.
Phương pháp giải:
- Xác định thiết diện của hình lăng trụ cắt bởi mặt phẳng (AMN).
- Công thức thể tích khối chóp cụt: V=13(B+B′+√BB′)h trong đó B,B′ lần lượt là diện tích hai đáy, h là chiều cao của khối chóp cụt.
Lời giải chi tiết:
Gọi ME=(AMN)∩(A′B′C′) , ta có:{(ABC)//(A′B′C′)(ANM)∩(ABC)=AN(ANM)∩(A′B′C′)=ME⇒AN∥ME. Khi đó thiết diện của lăng trụ cắt bởi (AMN) là tứ giác AMEN.
Đặt V1=VANC.MEC′,V2=VABN.A′B′EM với ANC.MEC′ là hình chóp cụt.
Gọi F là trung điểm của AB ⇒CF⊥AB (trung tuyến đồng thời là đường cao).
Mà CC′⊥AB⇒AB⊥(CFC′)⇒AB⊥C′F.
Ta có: {(ABC′)∩(ABC)=AB(ABC′)⊃C′F⊥AB(ABC)⊃CF⊥AB ⇒∠((ABC);(ABC′))=∠CFC′=600.
Xét tam giác ABC vuông cân tại C có AB=2a⇒CF=12AB=a.
Xét ΔCC′F có: CC′=CF.tan600=a√3.
Xét ΔANC và ΔMEC′ có ∠C=∠C′=900, AC∥A′C′,AN∥ME ⇒∠CAN=∠C′ME.
⇒ΔANC∼ΔMEC′(g.g) theo tỉ số k=ACMC′=2.
⇒SANC=k2SMEC′=4SMEC′.
Ta có: SABC=12AB.FC=14AB2=14(2a)2=a2.
⇒S=SANC=12SABC=12a2 và S′=SMEC′=14.SANC=18a2
Thể tích khối chóp cụt ANC.MEC′ là: V1=h3(S+S′+√S.S′)=a√33.(12a2+18a2+√12a2.18a2)=7√324a3.
Thể tích khối lăng trụ là: VABC.A′B′C′=CC′.SABC=a√3.a2=a3√3.
⇒V2=VABC.A′B′C′−V1=17√3a324.
Vậy thể tích của phần nhỏ hơn bằng 7√324a3.
Chọn A.