Câu hỏi:
Cho hình trụ có đáy là hai đường tròn tâm O và O’, bán kính đáy bằng chiều cao và bằng \(2a\). Trên đường tròn đáy tâm O lấy điểm A, trên đường tròn tâm O’ lấy điểm b . Đặt \(\alpha \) là góc giữa AB và đáy. Biết rằng thể tích khối tứ diện OO’AB đạt giá trị lớn nhất. Khẳng định nào sau đây đúng?
Phương pháp giải:
- Trên (O), (O’) lần lượt lấy B’, A’ sao cho AA’ // BB’ // OO’.
- Xác định góc \(\alpha \): góc giữa đường thẳng và mặt phẳng là góc giữa đường thẳng và hình chiếu của nó trên mặt phẳng.
- Tính thể tích khối tứ diện \(OO'AB\) theo thể tích khối lăng trụ \(OAB'.O'A'B\).
- Tìm GTLN của khối lăng trụ suy ra số đo góc \(\widehat{AOB'}={{90}^{0}}\Rightarrow A'B=AB'=a\sqrt{2}\Rightarrow \tan \alpha \)
Lời giải chi tiết:

Trên (O), (O’) lần lượt lấy B’, A’ sao cho AA’ // BB’ // OO’.
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}AA' \bot (O'A'B)\\AB \cap (O'A'B) = \left\{ B \right\}\end{array} \right. \Rightarrow \left( {\widehat {AB,(O'A'B)}} \right) = \left( {\widehat {AB,A'B}} \right) = \widehat {ABA'} = \alpha \)
Ta có: OAB’.O’A’B là hình lăng trụ.
\({{V}_{OO'AB}}=\frac{1}{2}{{V}_{A.OO'BB'}}=\frac{1}{2}.\left( {{V}_{OAB'.O'A'B}}-{{V}_{A.A'BO'}} \right)=\frac{1}{2}\left( V-\frac{V}{3} \right)=\frac{V}{3}\)
(V: thể tích lăng trụ OAB’.O’A’B)
\(\Rightarrow {{V}_{OO'AB}}\) đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi \(V\)lớn nhất.
Mà, thể tích lăng trụ:
\(V={{S}_{OAB'}}.OO'=\frac{1}{2}.OA.OB'\sin \widehat{O}.\,OO'=\frac{1}{2}.2a.2a.\sin \widehat{O}.2a=4{{a}^{3}}.\sin \widehat{O}\le 4{{a}^{3}}\)
\(\Rightarrow {{V}_{\max }}=4{{a}^{3}}\) khi và chỉ khi \(\widehat{AOB'}={{90}^{0}}\)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow AB' = OA\sqrt 2 = 2a\sqrt 2 \\ \Rightarrow \tan \alpha = \frac{{AA'}}{{A'B}} = \frac{{2a}}{{2a\sqrt 2 }} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\end{array}\)
Chọn: B.