Bài tập 1: Cho hình chóp S.ABCS.ABC có thể tích V=18. Gọi M là trung điểm của SA, E là điểm đối xứng với B qua C. Gọi N là giao điểm của hai đường thẳng SB và ME.
a) Tính thể tích khối chóp MABE b) Tính thể tích khối chóp AMNBC c) Tính thể tích khối chóp SANE |
Lời giải chi tiết
Vì E đối xứng với B qua C ⇒ C là trung điểm của BE.
Mà M là trung điểm của SB. SC∩ME=N
Suy ra N là trọng tâm ΔSBE→SNSC=23.
a) Ta có: SΔSBE=12dA→BC.BE=212dA→BC.BC=2.SABC
Và d(S;(ABC))d(M;(ABC))=SBBM⇒d(M;(ABC))=12d(S;(ABC))
Khi đó VM.ABE=13d(M;(ABC)).SΔSBE
=12.2.13d(M;(ABC)).SΔABC=VS.ABC=18.
b) Ta có VS.AMNVS.ABC=SMSB.SNSC=12.23=13⇒VS.AMN=13VS.ABC
Lại có VS.ABC=VS.AMN+VAMNBC→VAMNBC=VS.ABC−VS.AMN=23VS.ABC=23.18=12
c) Ta có VS.ANE=VS.AME−VS.AMN=VS.AME−13VS.ABC
Lại có VS.AMEVS.ABE=SMSB=12→VS.AME=12VS.ABE=12.2VS.ABC=VS.ABC
Do đó VS.ANE=VS.ABC−13VS.ABC=23VS.ABC=23.18=12
Bài tập 2: Cho hình chóp đều S.ABC có đáy cạnh bằng a, cạnh bên bằng 2a.
a) Gọi M, N lần lượt thuộc AB, AC sao cho 2AM=AB,AN=2NC. Tính VS.MBCN b) Mặt phẳng (P) đi qua trọng tâm của tam giác ABC, song song với SA và BC, biết (P) cắt SB, SC lần lượt tại P, Q. Tính thể tích khối chóp MPQCB |
Lời giải chi tiết
Gọi G là trọng tâm tam giác ABC⇒SG⊥(ABC).
Tam giác SAG vuông tại G, có
SG=√SA2−AG2=√(2a)2−(a√33)2=a√333.
⇒ Thể tích khối chóp S.ABC là VS.ABC=13.SG.SΔABC=a3√1112
a) Ta có SΔAMNSΔABC=AMAB.ANAC=12.23=13⇒VS.AMNVS.ABC=13
Mà VS.ABC=VS.AMN+VS.MBCN→VS.MBCN=23VS.ABC=a3√1118
b) Qua G kẻ đường thẳng song song với BC, cắt AB, AC lần lượt tại E, N. Tương tự, từ E, N kẻ các đường thẳng song song với BC cắt SB, SC lần lượt tại P, Q.
Dễ dàng chứng minh được SPSB=SQSC=ANAC=23.
Ta có: VMPQCB=12VA.PQCB=12(VS.ABC−VS.APQ)=12(VS.ABC−SPSB.SQSC.VS.ABC)=518VS.ABC.
Vậy thể tích cần tìm là VMPQCB=518.a3√1112=5√11216a3.
Bài tập 3: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABCD là hình vuông cạnh a√2, cạnh bên SA vuông góc với đáy. Góc giữa hai mặt phẳng (SBD) và (ABCD)bằng 45∘.
a) Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm của SA, SB, AB. Tính VMNPD. b) Gọi H là hình chiếu của A trên SD; E là trung điểm của BC. Nối AC cắt DE tại F. Tính thể tích các khối đa diện MHCD, HFCD. |
Lời giải chi tiết
Gọi O là tâm hình vuông ABCD ⇒^(SBD);(ABCD)=^SOA=45∘
Suy raSA=OA=AC2=a→VS.ABCD=13.SA.SABCD=a3.(a√2)2=2a33.
a) Ta có SΔMNP=SΔSAB−SΔSMN−SΔAMP−SΔBPN
=SΔSAB−14SΔSAB−14SΔSAB−14SΔSAB=14SΔSAB.
Lại có VMNPD=VD.MNP=13d(D;(SAB)).SΔMNP=14VD.SAB
=14VS.ABD=14.SΔABDSABCD.VS.ABCD=18VS.ABCD=18.2a33=a312.
b) Xét ΔSAD vuông tại A, đường cao AH ⇒SHSD=(SASD)2=13.
Tính thể tích khối chóp MHCD.
Ta có SΔHCDSΔSCD=HDSD=13⇒SΔHCD=13SΔSCD
⇒VM.HCD=13.d(M;(SCD)).SΔHCD=16.13.d(A;(SCD)).SΔSCD
=16VA.SCD=16VS.ACD=16.12VS.ABCD=112.VS.ABCD=a318.
Tính thể tích khối chóp HFCD.
Vì EC//AD⇒ECAD=CFAC=EFFD=12⇒DFDE=23.
Cách 1. Ta có VH.FCD=13.d(H;(ABCD)).SΔFCD mà d(H;(ABCD))d(S;(ABCD))=HDSD=23.
Và SΔFCDSΔECD=DFDE=23→VH.FCD=49.VS.ECD=49.14VS.ABCD=19VS.ABCD=2a327.
Cách 2. Ta có VH.FCD=VF.HCD=13.d(F;(SCD)).SΔHCD=13.13d(A;(SCD)).23SΔSCD
=29VA.SCD=29VS.ACD=29.12VS.ABCD=19VS.ABCD=2a327.
Bài tập 4: Cho tứ diện ABCD có thể tích V. Gọi V′ là thể tích của khối tứ diện có các đỉnh là trọng tâm của các mặt của khối tứ diện ABCD. Tính tỉ số V′V.
A. V′V=827. B. V′V=2327. C. V′V=127. D. V′V=427. |
Lời giải chi tiết
Gọi M là trung điểm AC; E, F lần lượt là trọng tâm của tam giác ABC, ACD. Trong tam giác MBD có EF=13BD.
Tương tự ta có các cạnh còn lại của tứ diện mới sinh ra bằng 13 cạnh của tứ diện ban đầu. Do đó V′V=(13)3=127. Chọn C.
Bài tập 5: Cho tứ diện ABCD có AB, AC, AD đôi một vuông góc và AB=6a,AC=9a,AD=3a. Gọi M, N, P lần lượt là trọng tâm của các tam giác ABC, ACD, ADB. Tính thể tích V của khối tứ diện AMNP.
A. V=8a2. B. V=4a2. C. V=6a2. D. V=2a2. |
Lời giải chi tiết
Ta có: VABCD=16AB.AC.AD=27a3.
Gọi E, F, G lần lượt là trung điểm của BC, CD, DB.
Suy ra VAEFG=14VABCD=274a3.
Do M, N, P là trọng tâm của các tam giác ABC, ACD, ADB.
Nên ta có: AMAE=ANAF=APAG=23.
Lại có: VA.MNPVA.EFG=AMAE.ANAF.APAG=827.
→VA.MNP=827.VA.EFG=2a3. Chọn D.
Bài tập 6: Cho hình chóp S.ABCD có chiều cao bằng 9, diện tích đáy bằng 5. Gọi M là trung điểm của cạnh SB và N thuộc cạnh SC sao cho NS=2NC. Tính thể tích V của khối chóp A.BMNC.
A. V=15. B. V=5. C. V=10. D. V=6. |
Lời giải chi tiết
Từ giả thiết, ta có SNSC=23 và SMSB=12.
Thể tích khối chóp VS.ABC=13.9.5=15
Ta có VS.AMNVS.ABC=SMSB.SNSC=13⇒VABMNC=23VS.ABC=10. Chọn C.
Bài tập 7: Cho hình chóp S.ABC có SA=3,SB=4,SC=5 và ^ASB=^BSC=^CSA=60∘. Tính thể tích V của khối chóp đã cho.
A. V=5√2. B. V=5√3. C. V=10. D. V=15. |
Lời giải chi tiết
Trên SB, SC lần lượt lấy các điểm E, F sao cho SE=SF=3..
Khi đó S.AEF là khối tứ diện đều có cạnh a=3.
Suy ra thể tích khối chóp S.AEF là VS.AEF=a3√212=9√24.
Ta có: VS.AEFVS.ABC=SESB.SFSC=34.35=920.
→VS.ABC=209.VS.AEF=5√2. Chọn A.
Bài tập 8: Cho tứ diện đều cạnh ABCD có cạnh bằng a. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB, BC và E là điểm đối xứng với B qua D. Mặt phẳng (MNE) chia khối tứ diện ABCD thành hai khối đa diện, trong đó khối đa diện chứa đỉnh A có thể tích V. Tính V
A. V=7√2a3216 B. V=11√2a3216 C. V=13√2a3216 D. V=√2a318 |
Lời giải chi tiết
Thể tích khối tứ diện đều ABCD cạnh a là VABCD=a3√212
Gọi P=EN∩CD và Q=EM∩AD.
⇒P, Q lần lượt là trọng tâm của ΔBCE và ΔABE
Gọi S là diện tích tam giác BCD ⇒SΔCDE=SΔBNE=S.
Ta có: SΔPDE=13.SΔCDE=S3.
Gọi h là chiều cao của tứ diện ABCD, suy ra
d[M;(BCD)]=h2;d[Q;(BCD)]=h3.
Khi đó VM.BNE=13SΔBNE.d(M;(BCD))=S.h6;
Và VQ.PDE=13SΔPDE.d(Q;(BCD))=S.h27
Suy ra VPQD.NMB=VM.BNE−VQ.PDE=S.h6−S.h27=7S.h54=718.S.h3=718.VABCD.
Vậy thể tích khối đa diện chứa đỉnh A là V=VABCD−VPQD.NMB=1118.a3√212=11√2a3216. Chọn B.
Bài tập 9: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và B, AD=2,BA=BC=1. Cạnh bên SA vuông góc với đáy và SA=√2. Gọi H là hình chiếu vuông góc của A trên SB. Tính thể tích V của khối đa diện SAHCD.
A. V=2√23. B. V=4√29. C. V=4√23. D. V=2√29. |
Lời giải chi tiết
Tam giác vuông SAB, có SB=√SA2+AB2=√3
Gọi M là trung điểm của AD ⇒ ABCM là hình vuông nên CM=AB=a=AD2.
→Tam giác ACD vuông tại C.
Ta có VS.AHCD=VS.ACD+VS.AHC
Vậy VS.AHCD=√23+√29=4√29. Chọn B
Bài tập 10: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SA=a vuông góc với mặt phẳng đáy (ABCD). Điểm M thuộc cạnh SA sao cho SMSA=k. Xác định k sao cho mặt phẳng (MBC) chia khối chóp đã cho thành hai phần có thể tích bằng nhau.
A. k=−1+√32. B. k=−1+√52. C. k=−1+√22. D. k=1+√54. |
Lời giải chi tiết
Cách 1. Kẻ MN//AD(N∈SD)→SNSD=SMSA=k.
Khi đó mặt phẳng (MBC) chia khối chóp thành hai phần là S.MBCN và AMBDNC.
Ta có VS.MBCN=VS.MBC+VS.MCN.
VS.MBCVS.ABC=SMSA=k⇒VS.MBC=k.VS.ABC.
VS.MCNVS.ACD=SMSA.SNSD=k2⇒VS.MCN=k2.VS.ACD.
Lại có VS.MBCN=12.VS.ABCD⇒k.VS.ABC+k2.VS.ACD=12.VS.ABCD
⇒k.VS.ABCD2+k2.VS.ABCD2=12.VS.ABCD→k+k2=1⇒k=−1+√52.
Cách 2: Với SASM=1k;SBSB=1;SCSC=1;SDSN=1k
Áp dụng công thức, ta được VS.MBCNVS.ABCD=2.1k+24.1k.1k=k2+12=12⇒k=−1+√52. Chọn B.
Bài tập 11: Cho hình chóp đều S.ABCD. Gọi N là trung điểm SB, M là điểm đối xứng với B qua A. Mặt phẳng (MNC)chia khối chóp S.ABCD thành hai phần có thể tích lần lượt là V1,V2 với V1<V2. Tính tỉ số thể tích V1V2.
A. V1V2=57 B. V1V2=511 C. V1V2=59 D. V1V2=513 |
Lời giải chi tiết
Gọi h, S lần lượt là chiều cao và diện tích đáy của khối chóp S.ABCD. Khi đó VS.ABCD=13S.h.
Nối MN cắt SA tại E, MC cắt AD tại F.
Tam giác SBM có A, N lần lượt là trung điểm của BM và SB. Suy ra E là trọng tâm tam giác SBM.
Vì ACDM là hình bình hành nên F là trung điểm MC.
Ta có VBNC.AEF=VABCEN+VE.ACF
VS.ENCVS.ABC=SESA.SNSB=23×12=13→VS.ENC=13VS.ABC
→VABCEN=23VS.ABC=23(12VS.ABCD)=13VS.ABCD.
VE.ACF=13SΔACF.d(E;(ACF))=13.14S.13h=112.VS.ABCD.
Do đó VBNC.AEF=VABCEN+VE.ACF=13VS.ABCD+112.VS.ABCD=512.VS.ABCD=V1.
Suy ra V2=712.VS.ABCD→V1V2=57. Chọn A.
Ví dụ 12: Cho khối hộp ABCD.A′B′C′D′. Gọi M thuộc cạnh AB sao cho MB=2MA. Mặt phẳng (MB′D′) chia khối hộp thành hai phần. Tính tỉ số thể tích của hai phần đó.
A. 512. B. 717. C. 1341. D. 517. |
Lời giải
Lý thuyết bổ sung:
Cho hình chóp cụt ABC.A′B′C′ có chiều cao h, S1 là diện tích tam giác ABC, S2 là diện tích tam giác A′B′C′. Thể tích khối chóp cụt ABC.A′B′C′ là $$
Qua M kẻ đường thẳng d//BD, cắt AD tại N
Suy ra thiết diện cắt bởi mặt phẳng (MB′D′) là MND′B′
Khi đó VABCD.A′B′C′D′=VAMN.A′B′D′+VB′C′D′.MBCDN
Đặt AA′=h;SABCD=S→VABCD.A′B′C′D′=S.h
Áp dụng công thức tính thể tích chóp cụt, ta có
VAMN.A′B′D′=13AA′.(SΔAMN+SΔA′B′D′+√SΔAMN.SΔA′B′D′)
Mà SΔAMNSΔABD=AMAB.ANAD=19⇒SΔAMN=19SΔABD=S18.
Và SΔA′B′D′=S2→VAMN.A′B′D′=13h(S18+S2+√S18.S2)=1354V
Vậy tỉ số thể tích cần tính là 1354:(1−1354)=1341. Chọn C.
Ví dụ 13: Cho hình lập phương ABCD.A′B′C′D′. Gọi I là trung điểm của BB′, mặt phẳng (DIC′) chia khối lập phương thành 2 phần có tỉ số thể tích phần bé chia phần lớn bằng
A. 38 B. 23 C. 717. D. 512 |
Lời giải
Tham khảo hình vẽ dưới đây:
Đặt AA′=h;SABCD=S→VABCD.A′B′C′D′=S.h
Nối IC′ cắt BC tại F; nối FD cắt AB tại M.
Suy ra mp(DIC′) chia khối lập phương thành hai khối IBM.C′CD và IMAA′B′.C′DD′
Vì M là trung điểm của AB mà BM//CD⇒FBFC=12.
Ta có BI//CC′⇒IBCC′=FBFC=12⇒SΔIBM=14SΔBAB′=18SABB′A′
Áp dụng công thức tính thể tích chóp cụt, ta được
VIBM.C′CD=13BC.(SΔIBM+SΔC′CD+√SΔIBM.SΔC′CD)=13h.(S8+S2+√S8.S2)=724.Sh
Do đó, thể tích khối IMAA′B′.C′DD′ là VIMAA′B′.C′DD′=V−724V=1724V.
Vậy tỉ số cần tính là 724:1724=717. Chọn C.
Ví dụ 14: Cho khối lăng trụ ABC.A′B′C′ có thể tích bằng 1. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các đoạn thẳng AA′ và BB′. Đường thẳng CM cắt đường thẳng C′A′ tại P, đường thẳng CN cắt đường thẳng C′B′ tại Q. Thể tích của khối đa diện lồi A′MPB′NQ bằng:
A. 1 B. 13 C. 12 D. 23 |
Lời giải
Ta có: VC.ABNM=12VC.ABB′A′=12.23VABC.A′B′C′=13.
Suy ra VCMN.A′B′C′=VABC.A′B′C′−VC.ABNM=1−13=23.
Lại có VC.C′PQ=VCMN.A′B′C′+VA′MPB′NQ
⇒VA′MPB′NQ=VC.C′PQ−23. Mà SΔC′PQ=4SA′B′C′
⇒VC.C′PQ=4VC′.A′B′C′=4.13VABC.A′B′C′=43.
Vậy VA′MPB′NQ=43−23=23. Chọn D.
TOÁN LỚP 12