82 câu Chuyên đề Toán 12 Bài 3: Mặt cầu - Khối cầu có đáp án

Cho lăng trụ đứng ABC.A'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông tại B, AC = a căn bậc hai 3, góc ACB = 30 độ. Góc giữa đường thẳng AB' và mặt phẳng (ABC)

17/82

Cho lăng trụ đứng ABC.A'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông tại B, AC=a3,ACB^=30o. Góc giữa đường thẳng AB' và mặt phẳng (ABC) bằng 60°. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện A'ABC bằng

a214.

a212.

3a4.

a218.

Giải thích

Chọn ACho lăng trụ đứng ABC.A'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông tại B, AC = a căn bậc hai 3, góc ACB = 30 độ. Góc giữa đường thẳng AB' và mặt phẳng (ABC) (ảnh 1)

Trong tam giác vuông ABC có AB=AC.sin30o=a32.

Vì AB'∩ABC=A và hình chiếu của B lên mặt phẳng (ABC) là B nên góc giữa đường thẳng AB' và mặt phẳng (ABC) bằng góc giữa hai đường thẳng AB' và AB, và bằng góc B'AB^ (vì tam giác AB'B vuông tại B). Do đó B'AB^=60o.

Trong tam giác vuông AB'B có BB'=AB.tan60o=a32tan60o=3a2. 

Trong tam giác vuông AA'C có A'C=AA'2+AC2=3a22+3a2=212a.

Ta có BC⊥AB và BC⊥AA' nên BC⊥ABB'A', suy ra BC⊥A'B hay A'BC^=90o. Mà A'AC^=90o, suy ra hai điểm A, B cùng nhìn A'C dưới một góc vuông.

Vậy bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện A'ABC bằng R=A'C2=214a.