Đề thi thử môn Toán THPT Quốc gia năm 2022 có lời giải (Đề 27)

Trong mặt phẳng (anpha) cho hai tia Ox, Oy và góc xOy = 60 độ. Trên tia Oz vuông

50/50

Trong mặt phẳng (α) cho hai tia Ox, Oy và ∠xOy=600. Trên tia Oz vuông góc với mặt phẳng (α) tại O, lấy điểm S sao cho SO = a. Gọi M, N là các điểm lần lượt di động trên hai tia Ox, Oy sao cho OM + ON = a (a > 0 và M, N khác O). Gọi H, K là hình chiếu vuông góc của O trên hai cạnh SM, SN. Mặt cầu ngoại tiếp đa diện MNHOK có diện tích nhỏ nhất bằng 

2πa23

πa2

2πa2

πa23

Giải thích

Trong mặt phẳng (anpha) cho hai tia Ox, Oy và góc xOy = 60 độ. Trên tia Oz vuông (ảnh 1)

Gọi I là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác OMN, D' là điểm đối xứng với I qua O

Ta có:

DM⊥OMDM⊥SO⇒DM⊥SOM⇒DM⊥OH

OH⊥DMOH⊥SM⇒OH⊥SDM⇒OH⊥HD

⇒∠OHD=900⇒IO=IH=ID.

Chứng minh tương tự ta có OK⊥SDN⇒OK⊥KD⇒∠OKD=900⇒IO=IK=ID.

⇒IO=IM=IN=IH=IK⇒I là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối đa diện MNHOK.

Gọi P và Q là trung điểm OM và ON nên P và Q là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác OHM và OKN.

Ta có bán kính mặt cầu này là:

R=IO=RΔOMN=MN2sin∠MON

=OM2+ON2−2OM.ON.cosOMN3=OM2+ON2−OM.ON3

Ta có: OM2+ON2−OM.ON=OM+ON2−3OM.ON=a2−3OM.ON

Lại có OM.ON≤OM+ON24=a24 nên OM2+ON2−OM.ON≥a2−3a24=a24.

Do đó ta có R≥a243=a23.

Vậy S=4πR2≥4π.a232=πa23.

Chọn D.