Câu hỏi:

Cho khối lăng trụ \(ABC.A'B'C'\) có thể tích bằng \(V\). Gọi điểm \(M\) là trung điểm của \(AA'\) và điểm \(N\) thuộc cạnh \(BB'\) sao cho \(BN = \dfrac{1}{3}BB'\). Đường thẳng \(C'M\) cắt đường thẳng \(CA\) tại \(D\), đường thẳng \(C'N\) cắt đường thẳng \(CB\) tại \(E\). Tính tỉ số thể tích khối đa diện lồi \(AMDBNE\) và khối lăng trụ \(ABC.A'B'C'\).

  • A \(\dfrac{8}{{15}}\)
  • B \(\dfrac{7}{{12}}\)
  • C \(\dfrac{{13}}{{18}}\)
  • D \(\dfrac{7}{{18}}\)

Phương pháp giải:

Phân chia khối đa diện

Lời giải chi tiết:

Ta có: \({V_{AMDBNE}} = {V_{C'.CDE}} - {V_{CC'ABMN}}\)\( = {V_{C'.CDE}} - \left( {V - {V_{C'.A'B'NM}}} \right)\)

+) So sánh \({V_{C'.CDE}}\) với \(V\).

Ta có: \(\dfrac{{{S_{CDE}}}}{{{S_{ABC}}}} = \dfrac{{CD}}{{CA}}.\dfrac{{CE}}{{CB}}\)

Áp dụng định lí Ta-lét ta có: \(\dfrac{{DA}}{{DC}} = \dfrac{{AM}}{{CC'}} = \dfrac{1}{2}\)\( \Rightarrow \dfrac{{CD}}{{CA}} = 2\); \(\dfrac{{EB}}{{EC}} = \dfrac{{BN}}{{CC'}} = \dfrac{1}{3}\)\( \Rightarrow \dfrac{{CE}}{{CB}} = \dfrac{3}{2}\).

\( \Rightarrow \dfrac{{{S_{CDE}}}}{{{S_{ABC}}}} = \dfrac{{CD}}{{CA}}.\dfrac{{CE}}{{CB}} = 2.\dfrac{3}{2} = 3\).

Lại có chóp \(C'.CDE\) và lăng trụ có cùng chiều cao.

\( \Rightarrow \dfrac{{{V_{C'.CDE}}}}{V} = \dfrac{1}{3}\dfrac{{{S_{CDE}}}}{{{S_{ABC}}}} = 1 \Rightarrow {V_{C'.CDE}} = V\)

+) So sánh \({V_{C'.A'B'NM}}\) với \(V\).

Ta có:

\(\begin{array}{l}\dfrac{{{S_{A'B'NM}}}}{{{S_{ABB'A'}}}} = \dfrac{{\dfrac{1}{2}\left( {A'M + B'N} \right).d\left( {A';BB'} \right)}}{{BB'.d\left( {A';BB'} \right)}}\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = \dfrac{{\dfrac{1}{2}\left( {\dfrac{1}{2}BB' + \dfrac{2}{3}BB'} \right)}}{{BB'}} = \dfrac{7}{{12}}\end{array}\)

\( \Rightarrow \dfrac{{{V_{C'.A'B'NM}}}}{{{V_{C'.ABB'A'}}}} = \dfrac{{{S_{A'B'NM}}}}{{{S_{ABB'A'}}}} = \dfrac{7}{{12}}\)\( \Rightarrow {V_{C'.A'B'NM}} = \dfrac{7}{{12}}{V_{C'.ABB'A'}}\)

Mà \({V_{C'.ABB'A'}} = \dfrac{2}{3}V\) nên \({V_{C'.A'B'NM}} = \dfrac{7}{{12}}.\dfrac{2}{3}V = \dfrac{7}{{18}}V\).

Vậy \({V_{AMDBNE}} = V - \left( {V - \dfrac{7}{{18}}V} \right) = \dfrac{7}{{18}}V\) hay \(\dfrac{{{V_{AMDBNE}}}}{V} = \dfrac{7}{{18}}\).

Chọn D.


Quảng cáo

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay