OPTADS360
AANETWORK
AMBIENT
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE
  • Câu hỏi:

    Cho hình chóp tứ giác đều \(S.ABCD,\) cạnh đáy có độ dài \(r\sqrt 2 ,\) chiều cao \(h\) . Xét hình nón \(\left( {\rm N} \right)\) ngoại tiếp khối chóp. Gọi \({V_1},\,{V_2}\) lần lượt là thể tích hình nón \(\left( {\rm N} \right)\) và thể tích khối cầu nội tiếp \(\left( {\rm N} \right)\) . Tìm tỉ số \(\frac{h}{r}\) sao cho \(\frac{{{V_1}}}{{{V_2}}}\) đạt giá trị nhỏ nhất?

    • A. 
      \(\frac{{5\sqrt 2 }}{2}\) 
    • B. 
      \(2\) 
    • C. 
      \(2\sqrt 2 \) 
    • D. 
      \(3\) 

    Lời giải tham khảo:

    Đáp án đúng: B

    Gọi \(O = AC \cap BD \Rightarrow SO \bot \left( {ABCD} \right) \Rightarrow SO = h\), do ABCD là hình vuông cạnh \(r\sqrt 2 \) nên \(OA = \frac{{r\sqrt 2 .\sqrt 2 }}{2} = r\).

    Do đó hình nón \(\left( N \right)\) ngoại tiếp khối chóp có chiều cao bằng \(h\) và bán kính đáy bằng \(r\)

    \( \Rightarrow {V_1} = {V_{\left( N \right)}} = \frac{1}{3}\pi {r^2}h\).

    Xét một thiết diện qua trục của hình nón là tam giác SAC, gọi I là tâm đường tròn nội tiếp tam giác SAC. Ta có I chính là tâm khối cầu nội tiếp hình nón \(\left( N \right)\).

    Xét tam giác vuông SAO có: \(SA = \sqrt {S{O^2} + O{A^2}}  = \sqrt {{h^2} + {r^2}}  = SC\)

    \( \Rightarrow {p_{SAC}} = \frac{{SA + SC + AC}}{2} = \frac{{2\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + 2r}}{2} = \sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r\)

    Gọi \({R_S}\) là bán kính cầu nội tiếp hình nón \(\left( N \right)\) ta có \({r_S} = \frac{{{S_{SAC}}}}{{{p_{SAC}}}} = \frac{{\frac{1}{2}SO.AC}}{{\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r}} = \frac{{\frac{1}{2}h.2r}}{{\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r}} = \frac{{hr}}{{\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r}}\)

    \( \Rightarrow {V_2} = \frac{4}{3}\pi R_S^3 = \frac{4}{3}\pi \frac{{{{\left( {hr} \right)}^3}}}{{{{\left( {\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r} \right)}^3}}}\)

    \( \Rightarrow \dfrac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \dfrac{{\dfrac{1}{3}\pi {r^2}h}}{{\dfrac{4}{3}\pi \dfrac{{{{\left( {hr} \right)}^3}}}{{{{\left( {\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r} \right)}^3}}}}} = \dfrac{{{{\left( {\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r} \right)}^3}}}{{4r{h^2}}} = \dfrac{{\dfrac{{{{\left( {\sqrt {{h^2} + {r^2}}  + r} \right)}^3}}}{{{h^3}}}}}{{\dfrac{{4r{h^2}}}{{{h^3}}}}} = \dfrac{{\sqrt {1 + \dfrac{{{r^2}}}{{{h^2}}}}  + \dfrac{r}{h}}}{{4\dfrac{r}{h}}}\)

    Đặt \(t = \dfrac{r}{h}\) ta có \(f\left( t \right) = \dfrac{{\sqrt {1 + {t^2}}  + t}}{{4t}}\).

    Thử từng đáp án ta có:

    Đáp án A: \(\dfrac{h}{r} = \dfrac{{5\sqrt 2 }}{2} \Rightarrow t = \dfrac{{\sqrt 2 }}{5} \Rightarrow f\left( t \right) = \dfrac{{2 + 3\sqrt 6 }}{8} \approx 1,16\).

    Đáp án B : \(\dfrac{h}{r} = 2 \Rightarrow t = \dfrac{1}{2} \Rightarrow f\left( t \right) = \dfrac{{1 + \sqrt 5 }}{4} \approx 0,81\)

    Đáp án C: \(\dfrac{h}{r} = 2\sqrt 2  \Rightarrow t = \dfrac{{\sqrt 2 }}{4} \Rightarrow f\left( t \right) = 1\).

    Đáp án D: \(\dfrac{h}{r} = 3 \Rightarrow t = \dfrac{1}{3} \Rightarrow f\left( t \right) = \dfrac{{1 + \sqrt {10} }}{4} \approx 1,04\).

    Chọn B.

    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

ADSENSE/
QUẢNG CÁO
 

 

CÂU HỎI KHÁC

NONE
OFF