OPTADS360
ATNETWORK
ADS_ZUNIA
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE
  • Câu hỏi:

    Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh 2 Biết rằng \(\widehat {ASB} = \widehat {ASD} = {90^0}\), mặt phẳng chứa AB và vuông góc với (ABCD) cắt SD tại N. Tìm giá trị lớn nhất của thể tích tứ diện DABN. 

    • A. 
      \(\dfrac{{2{a^3}}}{3}\) 
    • B. 
      \(\dfrac{{2\sqrt 3 {a^3}}}{3}\) 
    • C. 
      \(\dfrac{{4{a^3}}}{3}\) 
    • D. 
      \(\dfrac{{4\sqrt 3 {a^3}}}{3}\) 

    Lời giải tham khảo:

    Đáp án đúng: A

    Gọi \(O = AC \cap BD\) và \(\left( P \right)\) là mặt phẳng chứa AB và vuông góc với \(\left( {ABCD} \right)\).

    Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}SA \bot SB\\SA \bot SD\end{array} \right. \Rightarrow SA \bot \left( {SBD} \right) \Rightarrow SA \bot BD\)

    Và \(\left\{ \begin{array}{l}BD \bot AC\\BD \bot SA\end{array} \right. \Rightarrow BD \bot \left( {SAC} \right)\).

    Trong \(SAC\) kẻ đường thẳng \(OI \bot AC\,\,\left( {I \in SC} \right)\).

    Ta có \(OI \subset \left( {SAC} \right) \Rightarrow OI \bot BD\), \(OI \bot AC \Rightarrow OI \bot \left( {ABCD} \right) \Rightarrow \left( P \right)//\left( {OI} \right)\).

    Trong \(\left( {SAC} \right)\) kẻ \(AM//OI\,\,\left( {M \in SC} \right)\).

     

    \(\left( P \right)\) và \(\left( {SCD} \right)\) có điểm M chung, \(AB//CD \Rightarrow \left( P \right) \cap \left( {SCD} \right)\)= đường thẳng qua M và song song với AB, CD.

    Trong \(\left( {SCD} \right)\) kẻ \(MN//CD\,\,\left( {N \in SD} \right)\). Khi đó \(\left( P \right) \equiv \left( {ABMN} \right)\).

    Ta có \({V_{D.ABN}} = \dfrac{1}{3}{S_{\Delta ABD}}.d\left( {N;\left( {ABD} \right)} \right) = \dfrac{1}{3}{S_{\Delta ABD}}.d\left( {M;\left( {ABD} \right)} \right) = \dfrac{2}{3}{S_{\Delta ABD}}.d\left( {I;\left( {ABD} \right)} \right) = \dfrac{2}{3}IO.{S_{\Delta ABD}}\)

    \( \Rightarrow {V_{D.ABN}} = \dfrac{2}{3}IO.\dfrac{1}{2}.4{a^2} = \dfrac{{4{a^2}}}{3}IO\).

    Do đó để \({V_{D.ABN}}\) lớn nhất thì \(OI\) phải lớn nhất.

    Vì \(SA \bot \left( {SBD} \right)\,\,\left( {cmt} \right) \Rightarrow SA \bot SO \Rightarrow \Delta SOA\) vuông tại S.

    Đặt \(SA = x\,\,\left( {0 < x < a\sqrt 2  = OA} \right)\). Ta có \(OA = \dfrac{1}{2}AC = \dfrac{1}{2}.2a\sqrt 2  = a\sqrt 2  \Rightarrow SO = \sqrt {O{A^2} - S{A^2}}  = \sqrt {2{a^2} - {x^2}} \).

     

    Kẻ \(SH \bot AC\,\,\left( {H \in AC} \right)\) ta có \(SH = \dfrac{{SA.SO}}{{\sqrt {S{A^2} + S{O^2}} }} = \dfrac{{x.\sqrt {2{a^2} - {x^2}} }}{{\sqrt {{x^2} + 2{a^2} - {x^2}} }} = \dfrac{{x\sqrt {2{a^2} - {x^2}} }}{{a\sqrt 2 }}\); \(OH = \dfrac{{S{O^2}}}{{OA}} = \dfrac{{2{a^2} - {x^2}}}{{a\sqrt 2 }}\).

    \(CH = OC + OH = a\sqrt 2  + \dfrac{{2{a^2} - {x^2}}}{{a\sqrt 2 }} = \dfrac{{4{a^2} - {x^2}}}{{a\sqrt 2 }}\)

    Áp dụng định lí Ta-lét (OI // SH) ta có:

    \(\dfrac{{OI}}{{SH}} = \dfrac{{OC}}{{CH}} \Rightarrow OI = \dfrac{{\dfrac{{x\sqrt {2{a^2} - {x^2}} }}{{a\sqrt 2 }}.a\sqrt 2 }}{{\dfrac{{4{a^2} - {x^2}}}{{a\sqrt 2 }}}} = \dfrac{{x\sqrt {2{a^2} - {x^2}} .a\sqrt 2 }}{{4{a^2} - {x^2}}} = a\dfrac{{x\sqrt {4{a^2} - 2{x^2}} }}{{4{a^2} - {x^2}}}\)

    Áp dụng BĐT Cô-si cho hai số không âm\(x\) và \(\sqrt {4{a^2} - 2{x^2}} \) ta có: \(x\sqrt {4{a^2} - 2{x^2}}  \le \dfrac{{{x^2} + 4{a^2} - 2{x^2}}}{2} = \dfrac{{4{a^2} - {x^2}}}{2}\)

    \( \Rightarrow OI \le a\dfrac{{\dfrac{{4{a^2} - {x^2}}}{2}}}{{4{a^2} - {x^2}}} = \dfrac{a}{2}\). Dấu "=" xảy ra \( \Leftrightarrow x = \sqrt {4{a^2} - 2{x^2}}  \Leftrightarrow {x^2} = 4{a^2} - 2{x^2} \Leftrightarrow {x^2} = \dfrac{4}{3}{a^2} \Leftrightarrow x = \dfrac{{2a}}{{\sqrt 3 }}\).

    Vậy \({V_{DABN}} \le \dfrac{{4{a^2}}}{3}.\dfrac{a}{2} = \dfrac{{2{a^3}}}{3}\)  hay \(\max {V_{DABN}} = \dfrac{{2{a^3}}}{3}\).

    Chọn A.

    Hãy trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án và lời giải

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

ADMICRO/

 

CÂU HỎI KHÁC

NONE
OFF