Câu hỏi
Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình bình hành. Hai điểm M, N lần lượt thuộc các đoạn thẳng AB và AD (M và N không trùng với A) sao cho \(\frac{AB}{AM}+2\frac{AD}{AN}=4.\) Kí hiệu \(V,\ {{V}_{1}}\) lần lượt là thể tích của các khối chóp SABCD và SMBCDN. Tìm giá trị lớn nhất của tỉ số \(\frac{{{V}_{1}}}{V}.\)
- A \(\frac{2}{3}\)
- B \(\frac{1}{6}\)
- C \(\frac{3}{4}\)
- D \(\frac{17}{14}\)
Phương pháp giải:
+) Tỉ số \(\frac{{{V}_{1}}}{V}\) chính là tỉ số diện tích \(\frac{{{S}_{MBCDN}}}{{{S}_{ABCD}}}\).
+) \(\frac{{{S}_{MBCDN}}}{{{S}_{ABCD}}}=1-\frac{{{S}_{AMN}}}{{{S}_{ABCD}}}\)
+) Sử dụng BĐT \(ab\le {{\left( \frac{a+b}{2} \right)}^{2}}\,\,\left( a;b>0 \right)\)
Lời giải chi tiết:
Đặt \(\frac{AB}{AM}=x;\frac{AD}{AN}=y\,\,\left( x,y>0 \right)\Rightarrow x+2y=4\)
Ta có: \(\frac{{{S}_{MBN}}}{{{S}_{ABCD}}}=\frac{\frac{1}{2}d\left( M;\left( AD \right).AN \right)}{d\left( B;AD \right).AD}=\frac{1}{2}\frac{AM}{AB}.\frac{AN}{AD}=\frac{1}{2xy}\)
\(\Rightarrow \frac{{{S}_{MBCDN}}}{{{S}_{ABCD}}}=1-\frac{1}{2xy}=\frac{{{V}_{S.MBCDN}}}{{{V}_{S.ABCD}}}=\frac{{{V}_{1}}}{V}\)
Áp dụng BĐT \(ab\le {{\left( \frac{a+b}{2} \right)}^{2}}\,\,\left( a,b>0 \right)\) cho hai số dương x và 2y ta có: \(x.2y\le {{\left( \frac{x+2y}{2} \right)}^{2}}={{2}^{2}}=4\)
\(\Leftrightarrow 2xy\le 4\Leftrightarrow \frac{1}{2xy}\ge \frac{1}{4}\Leftrightarrow 1-\frac{1}{2xy}\le \frac{3}{4}\)
Vậy \(\max \frac{{{V}_{1}}}{V}=\frac{3}{4}\).
Chọn C.