Câu hỏi
Cho hình chóp \(S.ABCD\)có đáy là hình vuông cạnh a, SA vuông góc với mặt phẳng đáy (ABCD) và\(SA=a\) . Điểm M thuộc cạnh SA sao cho \(\frac{SM}{SA}=k,\,\,0<k<1.\) Khi đó giá trị của k để mặt phẳng (BMC) chia khối chóp \(S.ABCD\) thành hai phần có thể tích bằng nhau là:
- A \(k=\frac{-1+\sqrt{5}}{4}.\)
- B \(k=\frac{1+\sqrt{5}}{4}.\)
- C \(k=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}.\)
- D \(k=\frac{-1+\sqrt{2}}{2}.\)
Phương pháp giải:
Sử dụng công thức tỉ số thể tích cho khối chóp tam giác
(Công thức Simson): Cho khối chóp S.ABC, các điểm \({{A}_{1}},\,{{B}_{1}},\,{{C}_{1}}\) lần lượt thuộc \(SA,\,SB,\,SC\). Khi đó,
\(\frac{{{V}_{S.\,{{A}_{1}}{{B}_{1}}{{C}_{1}}}}}{{{V}_{S.ABC}}}=\frac{S{{A}_{1}}}{SA}.\frac{S{{B}_{1}}}{SB}.\frac{S{{C}_{1}}}{SC}\)
Lời giải chi tiết:
Giả sử (MBC) cắt SD tại N. Khi đó MN // BC // AD, suy ra \(\frac{SM}{SA}=\frac{SN}{SD}=k\,(k>0)\)
Ta có: \(\frac{{{V}_{S.MBC}}}{{{V}_{S.ABC}}}=\frac{SM}{SA}=k,\,\,\frac{{{V}_{S.MNC}}}{{{V}_{S.ADC}}}=\frac{SM}{SA}.\frac{SN}{SD}={{k}^{2}}\)
Do đó: \(\frac{{{V}_{S.MBC}}}{{{V}_{S.ABCD}}}=\frac{k}{2};\,\,\,\frac{{{V}_{S.MNC}}}{{{V}_{S.ABCD}}}=\frac{{{k}^{2}}}{2}\)
Bài toán thỏa mãn khi \(\frac{k}{2}+\frac{{{k}^{2}}}{2}=\frac{1}{2}\Leftrightarrow {{k}^{2}}+k-1=0\Rightarrow k=\frac{-1+\sqrt{5}}{2}\)
Chọn C.