Câu hỏi
Cho hình lập phương \(ABCD.A'B'C'D'\) cạnh \(a.\) Tính diện tích toàn phần của vật tròn xoay thu được khi quay tam giác \(AA'C\) quanh trục \(AA'.\)
- A \(\pi \left( {\sqrt 6 + 2} \right){a^2}\)
- B \(\pi \left( {\sqrt 3 + 2} \right){a^2}\)
- C \(2\pi \left( {\sqrt 2 + 1} \right){a^2}\)
- D \(2\pi \left( {\sqrt 6 + 1} \right){a^2}\)
Phương pháp giải:
Khi quay tam giác \(AA'C\) quanh trục \(AA'\) ta được hình nón có bán kính đáy \(R = AC,\,\) đường sinh \(l = A'C'\) và chiều cao \(h = AA'.\)
Công thức tính diện tích toàn phần hình nón có bán kính đáy \(R,\;\) chiều cao \(h\) và đường sinh \(l:\;\;{S_{tp}} = \pi Rl + \pi {R^2}.\)
Lời giải chi tiết:
Khi quay tam giác \(AA'C\) quanh trục \(AA'\) ta được hình nón có bán kính đáy \(R = AC,\,\) đường sinh \(l = A'C'\) và chiều cao \(h = AA'.\)
Ta có: \(AC = \sqrt {A{B^2} + B{C^2}} = a\sqrt 2 .\)
\(\begin{array}{l}A'C = \sqrt {A{C^2} + AA{'^2}} = \sqrt {2{a^2} + {a^2}} = a\sqrt 3 \\ \Rightarrow {S_{tp}} = \pi Rl + \pi {R^2} = \pi .AC.A'C + \pi .A{C^2}\\ = \pi \left( {a\sqrt 2 .a\sqrt 3 + 2{a^2}} \right) = \pi \left( {\sqrt 6 + 2} \right){a^2}.\end{array}\)
Chọn A.