Câu hỏi:
Cho lăng trụ đứng \(ABC.A'B'C'\) có đáy là tam giác ABC vuông cân tại A, \(BC = 2{\rm{a}}\). Góc giữa \(\left( {AB'C} \right)\) và \(\left( {BB'C} \right)\) bằng \({60^0}\). Tính thể tích khối lăng trụ \(ABC.A'B'C'\).
Phương pháp giải:
- Xác định góc giữa hai mặt phẳng là góc giữa hai đường thẳng lần lượt thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến.
- Sử dụng tỉ số lượng giác của các góc nhọn trong tam giác vuông và hệ thức lượng trong tam giác vuông để tính chiều cao của khối lăng trụ.
- Khối lăng trụ có chiều cao \(h\), diện tích đáy \(B\) có thể tích là \(V = B.h\).
Lời giải chi tiết:
Gọi M là trung điểm của BC. Do \(\Delta \)ABC cân tại A nên \(AM \bot BC\)
Mà \(AM \bot BB' \Rightarrow AM \bot \left( {BB'C} \right)\)
Kẻ \(MH \bot B'C,\,BK \bot B'C\)\( \Rightarrow \angle MHA = \left( {\left( {BB'C} \right);\left( {AB'C} \right)} \right) = {60^0}\)
Tam giác ABC vuông cân tại A \( \Rightarrow AM = \dfrac{{BC}}{2} = \dfrac{{2{\rm{a}}}}{2} = a\)
Tam giác AMH vuông tại M, \(\angle MHA = {60^0}\) \( \Rightarrow MH = \dfrac{{AM}}{{\tan {{60}^0}}} = \dfrac{a}{{\sqrt 3 }}\)
\( \Rightarrow BK = 2.\dfrac{a}{{\sqrt 3 }} = \dfrac{{2a}}{{\sqrt 3 }}\)
Tam giác BB’C vuông tại B, BK là đường cao \( \Rightarrow \dfrac{1}{{B{K^2}}} = \dfrac{1}{{B{C^2}}} + \dfrac{1}{{BB{'^2}}} \Leftrightarrow \dfrac{1}{{{{\left( {\dfrac{{2a}}{{\sqrt 3 }}} \right)}^2}}} = \dfrac{1}{{{{\left( {2{\rm{a}}} \right)}^2}}} + \dfrac{1}{{BB{'^2}}}\)\( \Rightarrow BB' = a\sqrt 2 \)\( \Rightarrow {V_{ABC.A'B'C'}} = {S_{ABC}}.BB' = \left( {\dfrac{1}{2}.a.2{\rm{a}}} \right).a\sqrt 2 = {a^3}\sqrt 2 \).
Chọn B.