Luyện tập →
Câu hỏi › Lớp 11 › Quan hệ vuông góc trong không gian › Hình chóp đều và tứ diện đều

Chóp $S.ABCD$ đáy vuông cạnh $a$, $SA\perp$đáy, $SA=a\sqrt3$. $G$ trọng

Lớp 11 · Hình chóp đều và tứ diện đều
Cho hình chóp $S.ABCD$ có đáy $ABCD$ là hình vuông cạnh $2a$. Cạnh bên $SA$ vuông góc với mặt đáy $(ABCD)$ và $SA=2a\sqrt3$. Gọi $G$ là trọng tâm của tam giác $SAB$, $A'$ là hình chiếu song song của $G$ lên đường thẳng $SA$ theo phương chiếu $AB$. Trên các cạnh $BC$ và $CD$ lần lượt lấy các điểm $E$ và $F$ sao cho $\widehat{EAF}=45^\circ$. Đặt $BE=x$, $DF=y$ $(x,y>0)$, gọi $V$ là thể tích khối chóp $A'.AEF$. Biết $V=\dfrac{(2a)^2(x+y)\sqrt3}{m}$, tìm $m$.
ĐÁP ÁN
1 8
LỜI GIẢI

Bước 1 — Chiều cao của $A'$ so với đáy.
Chọn hệ trục $A$-gốc, $AB$ là trục $x$, $AD$ là trục $y$, $AS$ là trục $z$. Trọng tâm $G$ của $\triangle SAB$ có toạ độ trung bình của $S,A,B$. Chiếu $G$ lên $SA$ (trục $z$) theo phương $AB$ (trục $x$) tức bỏ thành phần $x$, nên $A'$ nằm trên $SA$ với $A'A=\dfrac13 SA=\dfrac{a\sqrt3}{3}$.

Bước 2 — Điều kiện góc $\widehat{EAF}=45^\circ$.
$AE$ tạo với $AB$ góc $\alpha$ với $\tan\alpha=\dfrac{x}{a}$; $AF$ tạo với $AD$ góc $\beta$ với $\tan\beta=\dfrac{y}{a}$.
Vì $\widehat{BAD}=90^\circ$ nên $\widehat{EAF}=90^\circ-\alpha-\beta=45^\circ$ ⇒ $\alpha+\beta=45^\circ$.
$\tan(\alpha+\beta)=1=\dfrac{\frac xa+\frac ya}{1-\frac{xy}{a^2}}=\dfrac{a(x+y)}{a^2-xy}$ ⇒ $a^2-xy=a(x+y)$.

Bước 3 — Diện tích $\triangle AEF$.
$S_{AEF}=S_{ABCD}-S_{ABE}-S_{ADF}-S_{ECF}$, rút gọn được $S_{AEF}=\dfrac12(a^2-xy)=\dfrac{a(x+y)}{2}$.

Bước 4 — Thể tích và hệ số $m$.
$V_{A'.AEF}=\dfrac13 S_{AEF}\cdot A'A=\dfrac13\cdot\dfrac{a(x+y)}{2}\cdot\dfrac{a\sqrt3}{3}=\dfrac{a^2(x+y)\sqrt3}{18}$ ⇒ $m=18$.

Kết luận: $m=18$.

60% trả lời đúng 389 đúng · 260 sai
← Tìm câu hỏi khác