ĐGTD ĐH Bách khoa - Tư duy Toán học - Thể tích khối chóp

Cho hình chóp đều S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên bằng a căn bậc hai của 2

37/37

Cho hình chóp đều S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, cạnh bên bằng a2. Xét điểm M thay đổi trên mặt phẳng SCD sao cho tổng Q=MA2+MB2+MC2+MD2+MS2  nhỏ nhất. Gọi V1 là thể tích của khối chóp S.ABCD và V2 là thể tích của khối chóp M.ACD. Tỉ số V2V1 bằng

11140

2235

1170

1135

Giải thích

Media VietJack

Gọi I là điểm thỏa mãn IA→+IB→+IC→+ID→+IS→=0→

Ta có:

Q=MA2+MB2+MC2+MD2+MS2
Q=MI→+IA→2+MI→+IB→2+MI→+IC→2+MI→+ID→2+MI→+IS→2
Q=5MI2+2MI→IA→+IB→+IC→+ID→+IS→+IA2+IB2+IC2+ID2+IS2
Q=5MI2+IA2+IB2+IC2+ID2+IS2

Do các điểm I,A,B,C,D,S cố định nên IA2+IB2+IC2+ID2+IS2 không đổi, do đó Qmin⇔MImin

Khi đó M là hình chiếu của I lên (SCD) hay MI⊥SCD

Gọi O=AC∩BD ta có SO⊥ABCD và:

IA→+IB→+IC→+ID→+IS→=0→
⇔IA→+IC→+IB→+ID→+IS→=0→
⇔2IO→+2IO→+IS→=0⇔4IO→=IS→

Gọi E là trung điểm của CD. Ta có:

CD⊥OECD⊥SO⇒CD⊥(SOE)⇒(SOE)⊥(SCD)⇒IM⊂SOE

Trong (SOE) kẻ OH∥IM⇒OH⊥SE
Ta có:

SE=SC2−CE2=2a2−a24=a72SO=SE2−OE2=7a24−a24=a62SMSH=SISO=45SHSE=SO2SE2=6a24:7a24=67⇒SMSE=SMSH.SHSE=45.67=2435⇒MESE=1135

Ta có: SM∩ABCD=E⇒dM;ABCDdS;ABCD=MESE=1135

Vậy V2V1=VM.ACDVS.ABCD=13.dM;ABCD.SACD13.dS;ABCD.SABCD=1135.12=1170

Đáp án cần chọn là: C