Câu hỏi:
Cho hình chóp \(S.ABC\) có \(\widehat {ASB} = 60^\circ \), \(\widehat {BSC} = 90^\circ \), \(\widehat {ASC} = 60^\circ \). Biết \(SA = 2a\), \(SB = a\), \(SC = 3a\). Tính thể tích \(V\) của khối chóp \(S.ABC\).
Phương pháp giải:
Trên các cạnh \(SA\) và \(SC\) lấy các điểm \(M,N\) sao cho \(SM = SN = SB = a\)
Tính thể tích của hình chóp đều \(S.BMN\)
Tính tỉ số thể tích \(\dfrac{{{V_{S.BMN}}}}{{{V_{S.ABC}}}}\) để tính thể tích của khối chóp \(S.ABC\)
Lời giải chi tiết:
Trên các cạnh \(SA,SC\) lấy các điểm \(M,N\) sao cho \(SM = SN = SB = a\)
Hình chóp \(S.BMN\) có các cạnh bên \(SB = SM = SN\) nên chân đường cao hạ từ \(S\) xuống mp\(\left( {BMN} \right)\) là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \(BMN\).
Tam giác \(SBN\) vuông tại \(S\) nên \(BN = \sqrt {S{B^2} + S{N^2}} = \sqrt 2 a\)
Tam giác \(NSM\) có \(SN = SM\) và \(\widehat {NSM} = 60^\circ \) nên tam giác \(SMN\) là tam giác đều hay \(NM = a\)
Tương tự, \(BM = a\)
Tam giác \(BMN\) có \(B{M^2} + M{N^2} = B{N^2}\) nên tam giác\(BMN\) vuông tại M
Gọi \(I\) là trung điểm \(BN\) thì \(I\) là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \(BMN\) hay \(SI \bot \left( {BMN} \right)\)
Ta có :
\(\begin{array}{l}SI = \dfrac{1}{2}BN = \dfrac{{\sqrt 2 }}{2}a\\ \Rightarrow {V_{S.BMN}} = \dfrac{1}{3}SI.{S_{BMN}} = \dfrac{1}{3}.SI.\dfrac{1}{2}.NM.MB = \dfrac{1}{6}.\dfrac{{\sqrt 2 }}{2}a.a.a = \dfrac{{\sqrt 2 }}{{12}}{a^3}\end{array}\)
Lại có :
\(\dfrac{{{V_{S.BMN}}}}{{{V_{S.ABC}}}} = \dfrac{{SB}}{{SB}}.\dfrac{{SN}}{{SC}}.\dfrac{{SM}}{{SA}} = 1.\dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{6}\)
Do đó \({V_{S.ABC}} = 6{V_{S.BMN}} = \dfrac{{\sqrt 2 }}{2}{a^3}\)
Chọn C.