Bài 2.20 trang 61 SBT hình học 12

Giải bài 2.20 trang 61 sách bài tập hình học 12. Hình tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a và có đường cao AH. Gọi O là trung điểm của AH. Xác định tâm và bán kính của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OBCD.

Đề bài

Hình tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a và có đường cao AH. Gọi O là trung điểm của AH. Xác định tâm và bán kính của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OBCD.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

- Xác định tâm của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện (giao điểm của trục đường tròn ngoại tiếp tam giác BCD và trục của tam giác vuông BOD).

- Tính bán kính và kết luận.

Lời giải chi tiết

Gọi H trọng tâm của tam giác đều BCD.

Ta có \(\displaystyle AH \bot (BCD)\). Do đó, \(\displaystyle A{H^2} = A{C^2} - H{C^2}\) \(\displaystyle = {a^2} - {({2 \over 3}{{a\sqrt 3 } \over 2})^2} = {{2{a^2}} \over 3}\)

Vậy \(\displaystyle AH = {{a\sqrt 6 } \over 3}\) và \(\displaystyle OH = {{a\sqrt 6 } \over 6}\)

Mặt khác \(\displaystyle O{C^2} = O{H^2} + H{C^2}\) \( \displaystyle = {{{a^2}} \over 6} + {{{a^2}} \over 3} = {{{a^2}} \over 2}\) hay \(\displaystyle OC = OB = OD = {{a\sqrt 2 } \over 2}\)

Vì \(BD = BC = CD = a\) nên các tam giác \(DOB, BOC, COD\) là những tam giác vuông cân tại O.

Do đó hình chóp ODBC là hình chóp có đáy là tam giác đều nên tâm của mặt cầu ngoại tiếp phải nằm trên OH, ngoài ra tâm của mặt cầu ngoại tiếp này phải nằm trên trục của tam giác vuông DOB.

Từ trung điểm C’ của cạnh BD ta vẽ đường thẳng song song với OC cắt đường thẳng OH tại I.

Ta có I là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện OBCD. Mặt cầu này có bán kính là IC và IC² = IH² + HC².

Chú ý rằng \(\displaystyle IH = {1 \over 2}OH\) (vì \(\displaystyle HC' = {1 \over 2}HC\))

Do đó: \(\displaystyle I{C^2} = {{{a^2}} \over {24}} + {{{a^2}} \over 3} = {{9{a^2}} \over {24}}\) hay \(\displaystyle IC = {{a\sqrt 6 } \over 4}\)

Loigiaihay.com

Bình luận

Chia sẻ

Bình chọn:

4.9 trên 7 phiếu

Bài tiếp theo

Bài 2.21 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.21 trang 61 sách bài tập hình học 12. Hình chóp S.ABCD có SA = a là chiều cao của hình chóp và đáy ABCD là hình thang vuông tại A và B có AB = BC = a và AD = 2a. Gọi E là trung điểm của cạnh AD. Xác định tâm và bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.CDE
Bài 2.22 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.22 trang 61 sách bài tập hình học 12. Cho hình cầu tâm O bán kính r. Lấy một điểm A trên mặt cầu và gọi là mặt phẳng đi qua A sao cho góc giữa OA và bằng 30^0.
Bài 2.23 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.23 trang 61 sách bài tập hình học 12. Cho hình cầu đường kính AA’ = 2r. Gọi H là một điểm trên đoạn AA’ sao cho. Mặt phẳng qua H và vuông góc với AA’ cắt hình cầu theo đường tròn (C).
Bài 2.19 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.19 trang 61 sách bài tập hình học 12. Chứng minh rằng nếu có một mặt cầu tiếp xúc với 6 cạnh của một hình tứ diện thì hình tứ diện đó có tổng các cặp cạnh đối diện bằng nhau.
Bài 2.18 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.18 trang 61 SBT hình học 12. Hình chóp S.ABC là hình chóp tam giác đều , có cạnh đáy bằng a và cạnh bên bằng. Một mặt cầu đi qua đỉnh A và tiếp xúc với hai cạnh SB , SC tại trung điểm của mỗi cạnh.
Bài 2.17 trang 61 SBT hình học 12
Giải bài 2.17 trang 61 sách bài tập hình học 12. Cho mặt cầu tâm O bán kính r. Gọi a là mặt phẳng cách tâm O một khoảng h (0 < h < r) và cắt mặt cầu theo đường tròn (C).
Bài 2.16 trang 60 SBT hình học 12
Giải bài 2.16 trang 60 sách bài tập hình học 12. Cho tứ diện SABC có cạnh SA vuông góc với mặt phẳng (ABC) và có SA = a, AB = b , AC = c. Xác định tâm và bán kính hình cầu ngoại tiếp tứ diện trong các trường hợp sau:
Bài 2.15 trang 60 SBT hình học 12
Giải bài 2.15 trang 60 SBT hình học 12. Xác định tâm O và bán kính r của mặt cầu đi qua 5 điểm A, A’, M, M’, M1. Tính diện tích của mặt cầu tâm O nói trên theo a, x = A’M’
Bài 2.14 trang 60 SBT hình học 12
Giải bài 2.14 trang 60 sách bài tập hình học 12. Hình chóp tam giác S.ABC có SA = SB = SC = a và có chiều cao bằng h. Xác định tâm và bán kính của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. Tính diện tích của mặt cầu đó.
Bài 2.13 trang 60 SBT hình học 12
Giải bài 2.13 trang 60 sách bài tập hình học 12. Trong mặt phẳng cho hình vuông ABCD có cạnh bằng a. Trên đường thẳng Ax vuông góc với ta lấy một điểm S tùy ý, dựng mặt phẳng đi qua A và vuông góc với đường thẳng SC. Mặt phẳng cắt SB, SC, SD lần lượt tại B’, C’, D’.