Giải bài tập

Giải Bài 23, 24, 25 trang 29 Sách Hình học 12 Nâng cao: Thể tích của khối đa diện

Bài 4 Thể tích của khối đa diện. Giải bài 23, 24, 25 trang 29 SGK Hình học lớp 12 Nâng cao. Cho khối chóp tam giác \(S.ABC\). Trên ba đường thẳng \(SA, SB,SC\) lần lượt lấy ba điểm; Chứng minh rằng nếu có phép vị tự tỉ số

Bài 23: Cho khối chóp tam giác \(S.ABC\). Trên ba đường thẳng \(SA, SB,SC\) lần lượt lấy ba điểm \(A’, B’, C’\) khác với \(S\). Gọi \(V\) và \(V’\) lần lượt là thể tích của các khối chóp \(S.ABC\) và \(S.A’B’C’\). Chứng minh rằng:

 \({V \over {V’}} = {{SA} \over {SA’}}.{{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)

Bạn đang xem: Giải Bài 23, 24, 25 trang 29 Sách Hình học 12 Nâng cao: Thể tích của khối đa diện

Giải

Gọi \(H\) và \(H’\) lần lượt là hình chiếu của \(A\) và \(A’\) trên mp \((SBC)\). Khi đó \(3\) điểm \(S, H, H’\) thẳng hàng (vì chúng là hình chiếu của ba điểm thẳng hàng \(S, A, A’\) trên mp \((SBC)\)) và vì \(A’H’ // AH\) nên \({{AH} \over {A’H’}} = {{SA} \over {SA’}}\). Ta có:
\({{{S_{SBC}}} \over {{S_{SB’C’}}}} = {{{1 \over 2}SB.SC.sin\widehat {BSC}} \over {{1 \over 2}SB’.SC’.sin\widehat {B’SC’}}} = {{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)
Suy ra \({V \over {V’}} = {{{V_{A.SBC}}} \over {{V_{A’.SB’C’}}}} = {{{1 \over 3}{S_{SBC}}.AH} \over {{1 \over 3}{S_{SB’C’}}.A’H’}} = {{SA} \over {SA’}}.{{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)

Bài 24: Khối chóp \(S.ABCD\) có đáy là hình bình hành, \(M\) là trung điểm của cạnh \(SC\). Mặt phẳng \((P)\) đi qua \(AM\), song song với \(BD\) chia khối chóp thành hai phần. Tính tỉ số thể tích cùa hai phần đó.

Giải

Gọi \(O\) là tâm hình bình hành \(ABCD\). Gọi \(G\) là giao điểm của \(SO\) và \(AM\) thì \(G\) là trọng tâm của tam giác \(SAC\) nên \({{SG} \over {SO}} = {2 \over 3}\).
Mặt phẳng \((P)\) song song với \(BD\) nên \((P)\) cắt mp \((SBD)\) theo giao tuyến \(B’D’\) đi qua \(G\) và \(B’D’ // BD\), trong đó \(B’, D’\) lần lượt trên \(SB\) và \(SD\).
có \(B’D’ // BD\) nên \({{SB’} \over {SB}} = {{SD’} \over {SD}} = {{SG} \over {SO}} = {2 \over 3}\)
Mặt phẳng \((P)\) chia khối chóp \(S.ABCD\) thành hai phần: Khối chóp \(S.AB’MD’\) và khối đa diện \(ABCDB’MD’\).

\({{{V_{S.AB’D’}}} \over {{V_{S.ABD}}}} = {{SA} \over {SA}}.{{SB’} \over {SB}}.{{SD’} \over {SD}} = {2 \over 3}.{2 \over 3} = {4 \over 9} \Rightarrow {{{V_{S.AB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {2 \over 9}\)
(Vì \({V_{S.ABCD}} = 2{V_{S.ABD}}\))
\({{{V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.CBD}}}} = {{SM} \over {SC}}.{{SB’} \over {SB}}.{{SD’} \over {SD}} = {1 \over 2}.{2 \over 3}.{2 \over 3} = {2 \over 9} \)

\(\Rightarrow {{{V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {1 \over 9}\)
Từ đó suy ra \({{{V_{S.AB’MD’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {{{V_{S.AB’D’}} + {V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {2 \over 9} + {1 \over 9} = {1 \over 3}\)
Vậy \({{{V_{S.AB’MD’}}} \over {{V_{ABCDB’MD’}}}} = {1 \over 2}\)

Bài 25: Chứng minh rằng nếu có phép vị tự tỉ số \(k\) biến tứ diện \(ABCD\) thành tứ diện \(A’B’C’D’\)a thì \({{{V_{A’B’C’D’}}} \over {{V_{ABCD}}}} = {\left| k \right|^3}\)

Giải
Giả sử phép vị tự \(f\) tỉ số \(k\) biến hình chóp \(A.BCD\) thành hình chóp \(A’.B’C’D’\). Khi đó, \(f\) biến đường cao \(AH\) của hình chóp \(A.BCD\) thành đường cao \(A‘H’\) của hình chóp \(A’.B’C’D’\) do đó \(A’H’ = \left| k \right|AH\). Tam giác \(BCD\) được biến thành tam giác \(B’C’D’\) qua \(f\) nên \({S_{B’C’D’}} = {k^2}{S_{BCD}}\)
Từ đó suy ra \({{{V_{A’B’C’D’}}} \over {{V_{ABCD}}}} = {{{1 \over 3}{S_{B’C’D’}}.A’H’} \over {{1 \over 3}{S_{BCD}}.AH}} = {\left| k \right|^3}\)

Đăng bởi: Monica.vn

Chuyên mục: Giải bài tập

[toggle title=”Xem thêm Bài 23, 24, 25 trang 29 Sách Hình học 12 Nâng cao: Thể tích của khối đa diện” state=”close”]Bài 4 Thể tích của khối đa diện. Giải bài 23, 24, 25 trang 29 SGK Hình học lớp 12 Nâng cao. Cho khối chóp tam giác \(S.ABC\). Trên ba đường thẳng \(SA, SB,SC\) lần lượt lấy ba điểm; Chứng minh rằng nếu có phép vị tự tỉ số

Bài 23: Cho khối chóp tam giác \(S.ABC\). Trên ba đường thẳng \(SA, SB,SC\) lần lượt lấy ba điểm \(A’, B’, C’\) khác với \(S\). Gọi \(V\) và \(V’\) lần lượt là thể tích của các khối chóp \(S.ABC\) và \(S.A’B’C’\). Chứng minh rằng:

 \({V \over {V’}} = {{SA} \over {SA’}}.{{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)

Giải

Gọi \(H\) và \(H’\) lần lượt là hình chiếu của \(A\) và \(A’\) trên mp \((SBC)\). Khi đó \(3\) điểm \(S, H, H’\) thẳng hàng (vì chúng là hình chiếu của ba điểm thẳng hàng \(S, A, A’\) trên mp \((SBC)\)) và vì \(A’H’ // AH\) nên \({{AH} \over {A’H’}} = {{SA} \over {SA’}}\). Ta có:
\({{{S_{SBC}}} \over {{S_{SB’C’}}}} = {{{1 \over 2}SB.SC.sin\widehat {BSC}} \over {{1 \over 2}SB’.SC’.sin\widehat {B’SC’}}} = {{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)
Suy ra \({V \over {V’}} = {{{V_{A.SBC}}} \over {{V_{A’.SB’C’}}}} = {{{1 \over 3}{S_{SBC}}.AH} \over {{1 \over 3}{S_{SB’C’}}.A’H’}} = {{SA} \over {SA’}}.{{SB} \over {SB’}}.{{SC} \over {SC’}}\)

Bài 24: Khối chóp \(S.ABCD\) có đáy là hình bình hành, \(M\) là trung điểm của cạnh \(SC\). Mặt phẳng \((P)\) đi qua \(AM\), song song với \(BD\) chia khối chóp thành hai phần. Tính tỉ số thể tích cùa hai phần đó.

Giải

Gọi \(O\) là tâm hình bình hành \(ABCD\). Gọi \(G\) là giao điểm của \(SO\) và \(AM\) thì \(G\) là trọng tâm của tam giác \(SAC\) nên \({{SG} \over {SO}} = {2 \over 3}\).
Mặt phẳng \((P)\) song song với \(BD\) nên \((P)\) cắt mp \((SBD)\) theo giao tuyến \(B’D’\) đi qua \(G\) và \(B’D’ // BD\), trong đó \(B’, D’\) lần lượt trên \(SB\) và \(SD\).
có \(B’D’ // BD\) nên \({{SB’} \over {SB}} = {{SD’} \over {SD}} = {{SG} \over {SO}} = {2 \over 3}\)
Mặt phẳng \((P)\) chia khối chóp \(S.ABCD\) thành hai phần: Khối chóp \(S.AB’MD’\) và khối đa diện \(ABCDB’MD’\).

\({{{V_{S.AB’D’}}} \over {{V_{S.ABD}}}} = {{SA} \over {SA}}.{{SB’} \over {SB}}.{{SD’} \over {SD}} = {2 \over 3}.{2 \over 3} = {4 \over 9} \Rightarrow {{{V_{S.AB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {2 \over 9}\)
(Vì \({V_{S.ABCD}} = 2{V_{S.ABD}}\))
\({{{V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.CBD}}}} = {{SM} \over {SC}}.{{SB’} \over {SB}}.{{SD’} \over {SD}} = {1 \over 2}.{2 \over 3}.{2 \over 3} = {2 \over 9} \)

\(\Rightarrow {{{V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {1 \over 9}\)
Từ đó suy ra \({{{V_{S.AB’MD’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {{{V_{S.AB’D’}} + {V_{S.MB’D’}}} \over {{V_{S.ABCD}}}} = {2 \over 9} + {1 \over 9} = {1 \over 3}\)
Vậy \({{{V_{S.AB’MD’}}} \over {{V_{ABCDB’MD’}}}} = {1 \over 2}\)

Bài 25: Chứng minh rằng nếu có phép vị tự tỉ số \(k\) biến tứ diện \(ABCD\) thành tứ diện \(A’B’C’D’\)a thì \({{{V_{A’B’C’D’}}} \over {{V_{ABCD}}}} = {\left| k \right|^3}\)

Giải
Giả sử phép vị tự \(f\) tỉ số \(k\) biến hình chóp \(A.BCD\) thành hình chóp \(A’.B’C’D’\). Khi đó, \(f\) biến đường cao \(AH\) của hình chóp \(A.BCD\) thành đường cao \(A‘H’\) của hình chóp \(A’.B’C’D’\) do đó \(A’H’ = \left| k \right|AH\). Tam giác \(BCD\) được biến thành tam giác \(B’C’D’\) qua \(f\) nên \({S_{B’C’D’}} = {k^2}{S_{BCD}}\)
Từ đó suy ra \({{{V_{A’B’C’D’}}} \over {{V_{ABCD}}}} = {{{1 \over 3}{S_{B’C’D’}}.A’H’} \over {{1 \over 3}{S_{BCD}}.AH}} = {\left| k \right|^3}\)

[/toggle]

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!