SỐ LƯỢNG CÓ HẠN VÀ TẶNG MIỄN PHÍ THÊM BỘ SÁCH ĐỀ TỔNG HỢP
Câu hỏi:
Xét khối chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều, SA vuông góc với đáy, khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC) bằng 2. Gọi α là góc giữa 2 mặt phẳng (SBC) và (ABC). Tính cosα khi thể tích khối chóp S.ABC nhỏ nhất.
Phương pháp giải:
- Xác định khoảng cách từ A đến (SBC) bằng phương pháp kẻ 3 nét.
- Xác định góc giữa (SBC) và (ABC) bằng góc giữa hai đường thẳng lần lượt thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến.
- Tính SA,AI theo α. Từ đó tính AB theo α.
- Tính SABC theo α, tính VS.ABC theo α.
- Sử dụng phương pháp hàm số để tìm GTLN của hàm số.
Lời giải chi tiết:
Dựng AI⊥BC (I là trung điểm của BC, do tam giác ABC đều).
Dựng AK⊥SI ta có:
{BC⊥AIBC⊥SA⇒BC⊥(SAI)⇒BC⊥AK.
{AK⊥BCAK⊥SI⇒AK⊥(SBC)⇒d(A;(SBC))=AK=2.
Ta có: BC⊥(SAI)(cmt)⇒BC⊥SI.
{(SBC)∩(ABC)=BC(SBC)⊃SI⊥BC(ABC)⊃AI⊥BC ⇒∠((SBC);(ABC))=∠(SI;AI)=∠SIA=α.
Dễ nhận thấy ∠SAK=∠SIA=α (cùng phụ với ∠KAI).
Ta có: SA=AKcosα=2cosα,AI=AKsinα=2sinα.
Tam giác ABC đều
⇒AI=AB√32⇒AB=2AI√3=4√3sinα⇒SABC=12.2sinα.4√3sinα=4√3sin2α
Thể tích khối chóp S.ABC là:
V=13.SA.SABC=13.2cosα.4√3sin2α=8√39.1sin2α.cosα=8√39.1(1−cos2α).cosα
Xét hàm số f(x)=(1−x2)x với x∈(0;1) ta có: f′(x)=1−3x2.
Cho f′(x)=0⇔x=1√3.
Ta có: f(0)=f(1)=0,f(1√3)=2√39.
⇒max(0;1)f(x)=f(1√3)=2√39.
⇒ Thể tích khối chóp S.ABC đạt GTNN bằng 8√39.12√39=4 khi và chỉ khi cosα=1√3=√33.
Chọn: C.