Cho tứ diện $ABCD$ có \(AB = a\), $CD = b$. Gọi \(I\), \(J\) lần lượt là trung điểm \(AB\) và \(CD\), giả sử \(AB \bot CD\). Mặt phẳng $\left( \alpha \right)$ qua $M$ nằm trên đoạn $IJ$ và song song với \(AB\) và \(CD\). Tính diện tích thiết diện của tứ diện $ABCD$ với mặt phẳng $\left( \alpha \right)$ biết $IM = \dfrac{1}{3}IJ$.
Phương pháp giải
Dựng thiết diện của \(\left( \alpha \right)\) với tứ diện, nhận xét hình dạng thiết diện và tính diện tích.
Lời giải của Tự Học 365

Ta có $\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}CD\\CD \subset \left( {ICD} \right)\\M \in \left( \alpha \right) \cap \left( {ICD} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow $ giao tuyến của $\left( \alpha \right)$ với $\left( {ICD} \right)$ là đường thẳng qua $M$ và
song song với $CD$cắt $IC$ tại $L$ và $ID$ tại $N$.
$\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}AB\\AB \subset \left( {JAB} \right)\\M \in \left( \alpha \right) \cap \left( {JAB} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow $ giao tuyến của $\left( \alpha \right)$ với $\left( {JAB} \right)$ là đường thẳng qua $M$ và song song
với $AB$cắt $JA$ tại $P$ và $JB$ tại $Q$.
Ta có $\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}AB\\AB \subset \left( {ABC} \right)\\L \in \left( \alpha \right) \cap \left( {ABC} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow EF{\rm{// }}AB$ (1)
Tương tự $\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}AB\\AB \subset \left( {ABD} \right)\\N \in \left( \alpha \right) \cap \left( {ABD} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow HG{\rm{// }}AB$ (2).
Từ (1) và (2) $ \Rightarrow EF{\rm{// }}HG{\rm{// }}AB$ (3)
Ta có $\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}CD\\CD \subset \left( {ACD} \right)\\P \in \left( \alpha \right) \cap \left( {ACD} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow FG{\rm{// }}CD$ (4)
Tương tự $\left\{ \begin{array}{l}\left( \alpha \right){\rm{// }}CD\\CD \subset \left( {BCD} \right)\\Q \in \left( \alpha \right) \cap \left( {BCD} \right)\end{array} \right.$$ \Rightarrow EH{\rm{// }}CD$ (5)
Từ (4) và (5) $ \Rightarrow FG{\rm{// }}EH{\rm{// }}CD$ (6).
Từ (3) và (6), suy ra $EFGH$ là hình bình hành. Mà \(AB \bot CD\) nên $EFGH$ là hình chữ nhật.
Xét tam giác $ICD$có: $LN{\rm{// }}CD$ $ \Rightarrow \dfrac{{LN}}{{CD}} = \dfrac{{IN}}{{ID}}$ .
Xét tam giác $ICD$ có: $MN{\rm{// }}JD$ $ \Rightarrow \dfrac{{IN}}{{ID}} = \dfrac{{IM}}{{IJ}}$ .
Do đó $\dfrac{{LN}}{{CD}} = \dfrac{{IM}}{{IJ}} = \dfrac{1}{3}$$ \Rightarrow LN = \dfrac{1}{3}CD = \dfrac{b}{3}$.
Tương tự $\dfrac{{PQ}}{{AB}} = \dfrac{{JM}}{{JI}} = \dfrac{2}{3}$$ \Rightarrow PQ = \dfrac{2}{3}AB = \dfrac{{2a}}{3}$.
Vậy ${S_{EFGH}} = PQ.LN = \dfrac{{2ab}}{9}$.
Đáp án cần chọn là: d
Toán Lớp 12