Câu hỏi
Cho hình chóp đều S.ABCDS.ABCD có độ dài cạnh đáy bằng 2a2a. Gọi GG là trọng tâm tam giác SACSAC. Mặt phẳng chứa ABAB và đi qua GG cắt các cạnh SCSC, SDSD lần lượt tại MM và NN. Biết mặt bên của hình chóp tạo với đáy một góc bằng 60∘60∘. Thể tích khối chóp S.ABMNS.ABMN bằng:
- A a3√32a3√32
- B 2a3√32a3√3
- C a3√3a3√3
- D 3a3√33a3√3
Phương pháp giải:
- Xác định các điểm M,NM,N, chứng minh M,NM,N lần lượt là trung điểm của SC,SDSC,SD.
- Xác định góc giữa mặt bên và mặt đáy là góc giữa hai đường thẳng lần lượt thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến.
- Tính đường cao SOSO với OO là tâm hình vuông ABCDABCD, từ đó tính VS.ABCDVS.ABCD.
- Tách VS.ABMN=VS.ABM+VS.AMNVS.ABMN=VS.ABM+VS.AMN.
- Sử dụng tỉ lệ thể tích Simpson.
Lời giải chi tiết:
Vì GG là trọng tâm tam giác SACSAC nên AGAG cắt SCSC tại trung điểm MM của SCSC, tương tự BGBG cắt SDSD tại trung điểm NN của SDSD.
Gọi OO là tâm của hình vuông ABCDABCD và II là trung điểm của ABAB.
Ta có: {AB⊥OIAB⊥SO⇒AB⊥(SOI)⇒AB⊥SI.
{(SAB)∩(ABCD)=AB(SAB)⊃SI⊥AB(ABCD)⊃OI⊥AB⇒∠((SAB);(ABCD))=∠(SI;OI)=∠SIO=600.
Xét tam giác vuông SOI có: SO=OI.tan60∘=a√3.
Suy ra VS.ABCD=13SABCD.SO=134a2⋅a√3=4a3√33.
Ta có:
VS.ABMVS.ABC=SASA⋅SBSB⋅SMSC=12 ⇒VS.ABM=12.VS.ABC=14VS.ABCD.
VS.AMNVS.ACD=SASA⋅SNSD⋅SMSC=12⋅12=14 ⇒VS.AMN=14.VS.ACD=18VS.ABCD.
Vậy VS.ABMN=VS.ABM+VS.AMN=38VS.ABCD=384a3√33=a3√32.
Chọn A.