Câu hỏi:

Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành và có thể tích là V. Gọi P là trung điểm của SC. Mặt phẳng \(\left( \alpha  \right)\) chứa AP và cắt SD, SB lần lượt tại MN. Gọi V’ là thể tích của khối chóp S.AMPN. Tìm giá trị nhỏ nhất của tỉ số \(\dfrac{{V'}}{V}\).

  • A \(\dfrac{3}{8}\)
  • B \(\dfrac{1}{3}\)
  • C \(\dfrac{2}{3}\)
  • D \(\dfrac{1}{8}\)

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

Đặt \(\dfrac{{SN}}{{SB}} = x,\,\,\dfrac{{SM}}{{SD}} = y\).

Ta có: \(\dfrac{{{V_{S.ANP}}}}{{{V_{S.ABC}}}} = \dfrac{{SN}}{{SB}}.\dfrac{{SP}}{{SC}} = \dfrac{1}{2}x\) \( \Rightarrow {V_{S.ANP}} = \dfrac{x}{2}{V_{S.ABC}} = \dfrac{x}{4}V\).

            \(\dfrac{{{V_{S.APM}}}}{{{V_{S.ACD}}}} = \dfrac{{SP}}{{SC}}.\dfrac{{SM}}{{SD}} = \dfrac{1}{2}y\) \( \Rightarrow {V_{S.APM}} = \dfrac{y}{2}{V_{S.ACD}} = \dfrac{y}{4}V\).

\( \Rightarrow {V_{S.AMNP}} = {V_{S.ANP}} + {V_{S.APM}} = \left( {\dfrac{x}{4} + \dfrac{y}{4}} \right)V\).

Tương tự ta có:

\(\dfrac{{{V_{S.AMN}}}}{{{V_{S.ABD}}}} = \dfrac{{SN}}{{SB}}.\dfrac{{SM}}{{SD}} = xy\) \( \Rightarrow {V_{S.AMN}} = xy{V_{S.ABD}} = \dfrac{{xy}}{2}V\).

\(\dfrac{{{V_{S.NPM}}}}{{{V_{S.BCD}}}} = \dfrac{{SN}}{{SB}}.\dfrac{{SP}}{{SC}}.\dfrac{{SM}}{{SD}} = \dfrac{1}{2}xy\) \( \Rightarrow {V_{S.NPM}} = \dfrac{1}{2}xy{V_{S.BCD}} = \dfrac{{xy}}{4}V\).

\( \Rightarrow {V_{S.AMNP}} = {V_{S.AMN}} + {V_{S.NPM}} = \left( {\dfrac{{xy}}{2} + \dfrac{{xy}}{4}} \right)V = \dfrac{{3xy}}{4}V\).

Khi đó ta có: \(\dfrac{x}{4} + \dfrac{y}{4} = \dfrac{{3xy}}{4} \Leftrightarrow x + y = 3xy\) \( \Leftrightarrow x\left( {3y - 1} \right) = y\).

Do \(x,\,\,y > 0\) nên \(3y - 1 > 0 \Leftrightarrow y > \dfrac{1}{3}\), khi đó ta có \(x = \dfrac{y}{{3y - 1}}\,\,\left( {y > \dfrac{1}{3}} \right)\).

Ta có \(\dfrac{{V'}}{V} = \dfrac{{x + y}}{4} = \dfrac{1}{4}\left( {\dfrac{y}{{3y - 1}} + y} \right) = \dfrac{1}{4}.\dfrac{{3{y^2}}}{{3y - 1}}\,\,\left( {y > \dfrac{1}{3}} \right)\).

Xét hàm số \(f\left( y \right) = \dfrac{{3{y^2}}}{{3y - 1}}\) ta có

\(\begin{array}{l}f'\left( y \right) = \dfrac{{6y\left( {3y - 1} \right) - 3{y^2}.3}}{{{{\left( {3y - 1} \right)}^2}}}\\f'\left( y \right) = \dfrac{{9{y^2} - 6y}}{{{{\left( {3y - 1} \right)}^2}}}\\f'\left( y \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}y = 0\\y = \dfrac{2}{3}\end{array} \right.\end{array}\)

BBT:

Từ BBT ta thấy \(f\left( y \right)\) đạt GTNN bằng \(\dfrac{4}{3}\) tại \(y = \dfrac{2}{3}\).

Vậy \(\min \dfrac{{V'}}{V} = \dfrac{1}{4}.\dfrac{4}{3} = \dfrac{1}{3}\). 

Chọn B.


Quảng cáo

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay