Câu hỏi:
Cho lăng trụ tam giác đều có cạnh đáy bằng \(a\), cạnh bên bằng \(b\). Thể tích của khối cầu đi qua các đỉnh của lăng trụ bằng
Phương pháp giải:
- Xác định tâm mặt cầu ngoại tiếp lăng trụ (trung điểm đoạn nối tâm).
- Tính bán kính theo Pitago suy ra thể tích \(V = \frac{4}{3}\pi {R^3}\).
Lời giải chi tiết:
Gọi \(O,O'\) lần lượt là tâm đáy, \(I\) là trung điểm của \(OO'\) thì \(I\) là tâm mặt cầu ngoại tiếp lăng trụ và bán kính \(R = IA'\).
Ta có: \(A'O' = \frac{2}{3}A'M' = \frac{2}{3}.\frac{{a\sqrt 3 }}{2} = \frac{{a\sqrt 3 }}{3};\,\,IO' = \frac{1}{2}OO' = \frac{b}{2}\)
Do đó \(IA' = \sqrt {IO{'^2} + A'O{'^2}} = \sqrt {\frac{{{b^2}}}{4} + \frac{{{a^2}}}{3}} = \sqrt {\frac{{4{a^2} + 3{b^2}}}{{12}}} \).
Thể tích khối cầu \(V = \frac{4}{3}\pi IA{'^2} = \frac{4}{3}\pi .{\left( {\sqrt {\frac{{4{a^2} + 3{b^2}}}{{12}}} } \right)^3}\) \( = \frac{{4\pi }}{{3.12\sqrt {12} }}\sqrt {{{\left( {4{a^2} + 3{b^2}} \right)}^3}} = \frac{\pi }{{18\sqrt 3 }}\sqrt {{{\left( {4{a^2} + 3{b^2}} \right)}^3}} \)
Chọn B.