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

Cho tứ diện ABCD có AB=a căn bậc hai của 6, tam giác ACD đều, hình chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng (BCD)

35/37

Cho tứ diện ABCD có AB=a6, tam giác ACD đều, hình chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng (BCD) trùng với trực tâm H của tam giác BCD, mặt phẳng (ADH) tạo với mặt phẳng (ACD) một góc 450. Tính thể tích khối tứ diện ABCD.

3a32

27a34

9a34

3a34

Giải thích

Gọi BM,DN lần lượt là các đường cao của tam giác BCD⇒BM∩DN=H

Ta có: CD⊥BMCD⊥AH⇒CD⊥(ABM)⇒CD⊥AM

AM là đường cao của tam giác đều ACD, do đó M là trung điểm của CD.

Gọi P là trung điểm của AD, do ΔACD đều nên CP⊥AD

Ta có:

BC⊥AHBC⊥DN⇒BC⊥(ADN)⇒BC⊥ADAD⊥BAD⊥CP⇒AD⊥(BCP)⇒AD⊥NP

Media VietJack

Ta có: (ADN)∩(ACD)=ADNP⊂(ADN),NP⊥AD(cmt)CP⊂(ACD),CP⊥AD(cmt)

⇒∠ADN;ACD=∠NP;CP=∠NPC=450

Ta có: BC⊥ADN  cmt⇒CN⊥NP⇒NCP vuông tại N, lại có

∠NPC=450  cmt⇒∠NCP=450 hay ∠BCP=450   1

Gọi G=AM∩CP⇒G là trọng tâm tam giác đều ACD.

Ta có:

AD⊥(BCP)(cmt)⇒AD⊥BGCD⊥(ABM)(cmt)⇒CD⊥BG⇒BG⊥ACD mà G là trọng tâm tam giác đều 
ACD⇒BA=BC=BD=a6

Ta có BG⊥ACD⇒BG⊥CG⇒ΔBCG  vuông tại G  (2).

Từ (1) và (2) suy ra tam giác BCG vuông cân tại G⇒BG=CG=BC2=a3

Ta có: CP=32CG=3a32=AC32 đều cạnh 3a3a nên
SΔACD=3a234=9a234

Vậy VABCD=13BG.SΔACD=13.a3.9a234=9a34

Đáp án cần chọn là: C