Câu hỏi:
Cho hình chóp \(S.ABC\) có \(SA = SB = SC = a\sqrt 3 \), \(AB = AC = 2a\), \(BC = 3a\). Thể tích của khối chóp \(S.ABC\) bằng:
Phương pháp giải:
- Gọi \(O\) là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \(ABC\) suy ra \(SO \bot \left( {ABC} \right)\).
- Tính diện tích tam giác \(ABC\) bằng công thức Hê-rông: \(S = \sqrt {p\left( {p - a} \right)\left( {p - b} \right)\left( {p - c} \right)} \) với \(a,\,\,b,\,\,c\) là độ dài 3 cạnh của tam giác, \(p\) là nửa chu vi của tam giác.
- Sử dụng công thức tính bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác: \(R = \dfrac{{abc}}{{4S}}\).
- Áp dụng định lí Pytago tính đường cao của khối chóp.
- Sử dụng công thức tính thể tích khối chóp \(V = \dfrac{1}{3}{S_{day}}.h\).
Lời giải chi tiết:
Gọi \(O\) là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác \(ABC\).
Vì \(SA = SB = SC\,\,\left( {gt} \right)\) nên \(SO \bot \left( {ABC} \right)\).
Gọi \(p\) là nửa chu vi tam giác \(ABC\) ta có \(p = \dfrac{{AB + BC + CA}}{2} = \dfrac{{7a}}{2}\).
Suy ra \({S_{ABC}} = \sqrt {p\left( {p - AB} \right)\left( {p - BC} \right)\left( {p - CA} \right)} = \dfrac{{3\sqrt 7 {a^2}}}{4}\).
\(OA\) là bán kính đường tròn ngoại tiếp \(\Delta ABC\) nên
\(OA = \dfrac{{AB.BC.CA}}{{4{S_{ABC}}}} = \dfrac{{2a.3a.2a}}{{4.\dfrac{{3\sqrt 7 {a^2}}}{4}}} = \dfrac{{4a\sqrt 7 }}{7}\).
Vì \(SO \bot \left( {ABC} \right)\) nên \(SO \bot OA\), do đó tam giác \(SOA\) vuông tại \(O\).
Áp dụng định lí Pytago trong tam giác vuông \(SOA\) ta có:
\(SO = \sqrt {S{A^2} - O{A^2}} = \sqrt {3{a^2} - \dfrac{{16{a^2}}}{7}} = \dfrac{{a\sqrt {35} }}{7}\).
Vậy \({V_{S.ABC}} = \dfrac{1}{3}.SO.{S_{ABC}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{{a\sqrt {35} }}{7}.\dfrac{{3\sqrt 7 {a^2}}}{4} = \dfrac{{{a^3}\sqrt 5 }}{4}\).
Chọn D.