THỂ TÍCH KHỐI LĂNG TRỤ
Phương php: Sử dụng cơng thức thể tích
�Thể tích khối lăng trụ: V B.h
�Thể tích khối hộp chữ nhật cĩ cc cạnh a, b, c : V abc
�Thể tích khối lập phương cạnh a : V a3
Để tính thể tích của khối lăng trụ A1 A2... An . A1' A2' ... An' ta cần đi tính
chiều cao của lăng trụ v diện tích đy. Cc tính chất của lăng trụ:
a) Hình lăng trụ
�Cc cạnh bn của hình lăng trụ song song v bằng nhau
�Cc mặt bn của hình lăng trụ l cc hình bình hnh
�Hai đy của hình lăng trụ l hai đa gic bằng nhau v nằm trong hai mặt
phẳng song song với nhau.
�Lăng trụ cĩ cc cạnh bn vuơng gĩc hai đy được gọi l lăng trụ đứng.
* Cc cạnh bn của lăng trụ đứng chính l đường cao của nĩ
* Cc mặt bn của lăng trụ đứng l cc hình chữ nhật
�Lăng trụ đứng cĩ đy l đa gic đều được gọi l lăng trụ đều
Cc mặt bn của lăng trụ đều l cc hình chữ nhật bằng nhau.
b) Hình Hộp : L hình lăng trụ cĩ đy l hình bình hnh
�Hình hộp đứng cĩ cc cạnh bn vuơng gĩc với đy
�Hình hộp đứng cĩ đy l hình chữ nhật được gọi l hình hộp chữ nhật.
�Hình hộp chữ nhật cĩ ba kích thước bằng nhau được gọi l hình lập
phương.
�Đường cho của hình hộp chữ nhật cĩ ba kích thước a, b, c l
d
a2 b2 c2
�Đường cho của hình lập phương cạnh a l d a 3 .
Ví dụ 1.3 Cho hình lăng trụ tam gic đều ABC .A ' B ' C ' cĩ AB a , gĩc
giữa hai mặt phẳng ( A ' BC ) v ( ABC ) bằng 600 . Gọi G l trọng tm tam gic
A ' BC . Tính thể tích khối lăng trụ đ cho v tính bn kính mặt cầu ngoại tiếp
tứ diện GABC theo a.
Lời giải.
53
Gọi H l trung điểm của BC, theo
giả thuyết ta cĩ : �
A ' HA 600
Ta cĩ : AH a 3 , A ' H 2AH a 3
2
3a
v AA '
.
2
Vậy thể tích khối lăng trụ
V
a2 3 3a 3a3 3
(đvtt).
.
4
2
8
Gọi I l tm của tam gic ABC , suy ra GI / / AA ' � GI ( ABC )
Gọi J l tm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện GABC suy ra J l giao điểm của GI
với đường trung trực đoạn GA ; M l trung điểm GA , nn cĩ:
GM .GA GA 2 7a
.
GI
2GI
12
Ví dụ 2..3 Cho lăng trụ đứng ABC.A ' B ' C ' cĩ đy ABC l tam gic vuơng,
AB BC a , cạnh bn AA ' a 2 . Gọi M l trung điểm của cạnh BC .
Tính theo a thể tích của khối lăng trụ ABC.A ' B ' C ' v khoảng cch giữa hai
đường thẳng AM , B ' C
Lời giải.
GM .GA GJ .GI � R GI
Từ giả thiết suy ra tam gic ABC vuơng cn tại B.
Thể tích khối lăng trụ l:
VABC .A ' B ' C ' AA '.S ABC
2 3
a (đvtt).
2
Gọi E l trung điểm của BB ' .
Khi đĩ mặt phẳng ( AME ) / / B ' C nn
d AM , B ' C d B ' C, ( AME ) d C , ( AME ) .
Nhận thấy d C, ( AME ) d B, ( AME ) h
Do tứ diện BAME cĩ BA, BM , BE đơi một
vuơng gĩc nn:
1
h2
1
BA 2
1
BM 2
1
BE 2
7
a2
�h
a 7
7
Vậy khoảng cch giữa hai đường thẳng AM v B ' C l a 7 .
7
54
Ví dụ 3.3 Cho hình lăng trụ tam gic ABC.A ' B ' C ' cĩ BB ' a , gĩc giữa
đường thẳng BB ' v mặt phẳng ( ABC ) bằng 600; tam gic ABC vuơng tại
�
C v BAC
600 . Hình chiếu vuơng gĩc của điểm B ' ln mặt phẳng ( ABC )
trng với trọng tm của tam gic ABC . Tính thể tích khối tứ diện A '.ABC
theo a.
Lời giải.
Gọi D l trung điểm AC ,
G l trong tm ABC
�' BG 600
� B ' G ( ABC ) � B
�' BG a 3 ;
� B ' G BB '.sin B
2
a
3a
BG � BD
.
2
4
Trong ABC , ta cĩ: BC AB 3 , AC AB � CD AB
2
BC 2 CD2 BD2 �
2
2
2
4
2
3AB
AB
9a
4
16
16
3a 13
3a 13
9a2 3
, AC
; SABC
13
26
104
Thể tích khối tứ diện A '.ABC :
� AB
1
9a3
.
VA ' ABC VB ' ABC B ' G.SABC
3
208
Ví dụ 4.3 Cho lăng trụ ABC.A ' B ' C ' cĩ độ di cạnh bn bằng 2a, đy ABC
l tam gic vuơng tại A , AB a, AC a 3 v hình chiếu vuơng gĩc của đỉnh
A ' trn mặt phẳng ABC l trung điểm của cạnh BC . Tính theo a thể tích
khối chĩp A '.ABC v tính cosin của gĩc giữa hai đường thẳng AA ', B ' C '
Lời giải.
Gọi H l trung điểm BC � A ' H ( ABC ) v
55
AH
1
1 2
BC
a 3a2 a
2
2
A ' H 2 A ' A 2 AH 2 3a2
� A 'H a 3
VA '. ABC
1
a3
A ' H .SABC
3
3
(đvtt).
Trong tam gic vuơng A ' B ' H
cĩ:
A ' B '2 A ' H 2 2a nn tam gic B ' BH cn tại B ' .
�'BH . Vậy
Đặt l gĩc giữa hai đường thẳng AA' v B'C' thì: B
HB '
cos
a
1
.
2.2a 4
Ví dụ 5.3 Cho lăng trụ ABCD.A1B1C1D1 cĩ đy ABCD l hình chữ nhật.
AB a , AD a 3 . Hình chiếu vuơng gĩc của điểm A1 trn mặt phẳng
( ABCD) trng với giao điểm AC v BD . Gĩc giữa hai mặt phẳng
ADD1 A1 v (ABCD) bằng 600 . Tính thể tích khối lăng trụ đ cho v
khoảng cch từ điểm B1 đến mặt phẳng A1BD theo a .
ĐH Khối B – 2011
Đề thi
Lời giải.
Gọi O AC �BD, I l trung
điểm cạnh AD .
Ta cĩ AD ( AOI )
�
��
A1I O ( ADD1 A1), ( ABCD) 600
Vì OI
a
, suy ra A1I 2OI a
2
� A1O OI .tan 600
a 3
2
a 3 3a3
A
O
.
S
a
.
a
3.
1
ABCD
1B1C1D1
2
2
Gọi B2 l điểm chiếu của B1 xuống mặt phẳng ABCD
Do đĩ VABCD.A
B1C / / A1D � B1C / /( A1BD) � d B1, ( A1BD) d C, ( A1BD) CH
56
Trong đĩ CH l đường cao của tam gic vuơng BCD
Ta cĩ: CH
CD.CB
CD2 CB 2
a 3
.
2
Vậy d B1, ( A1BD) a 3 .
2
CC BI TỐN LUYỆN TẬP
Bi 1
1. Cho lăng trụ đều ABC.A ' B ' C ' . Biết mặt phẳng ( A ' BC ) tạo với mặt
phẳng ( A ' B ' C ') một gĩc 600 v khoảng cch từ A đến mặt phẳng
3a
. Tính thể tích của khối lăng trụ ABC.A ' B 'C ' .
2
2. Cho lăng trụ đứng ABC.A ' B ' C ' cĩ đy ABC l tam gic vuơng tại A với
AB a, AC a 3 . Tính thể tích của khối lăng trụ biết mặt phẳng
( A ' BC ) bằng
( A ' BC ) tạo với đy một gĩc 300 .
3. Cho lăng trụ đều ABC.A ' B ' C ' cĩ cạnh đy bằng a . Gọi M l trung điểm
cạnh CC ' , biết AM B ' M . Hy tính thể tích khối lăng trụ ABC.A ' B ' C ' v
cơ sin của gĩc hợp bởi hai mặt phẳng ( AMB ') với ( ABC) .
4. Cho lăng trụ đứng tam gic đều ABC.A ' B ' C ' , cĩ cạnh đy bằng a , đường
cho BC ' của mặt bn BCC ' B ' tạo với mặt phẳng ABB ' A ' một gĩc 300
. Tính thể tích khối lăng trụ ABC.A ' B ' C ' theo a .
5. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ' B ' C ' cĩ đy ABC l tam gic vuơng tại B ,
AB a, AA ' 2a, A ' C 3a . Gọi M l trung điểm của đoạn thẳng A ' C ' ,
I l giao điểm của AM v A ' C . Tính theo a thể tích khối tứ diện I ABC v
khoảng cch từ điểm A đến mặt phẳng I BC .
Bi 2
B C cĩ độ di cạnh bn bằng 2a, đy ABC l
1. Cho khối lăng trụ ABC.A���
tam gic vuơng tại A, AB a, AC a 3 v hình chiếu vuơng gĩc của đỉnh
A ' trn mặt phẳng ( ABC ) l trung điểm của cạnh BC . Tính theo a thể tích
.ABC v tính cosin của gĩc giữa hai đường thẳng AA ' v B ' C '
khối chĩp A�
.
2. Cho hình lăng trụ ABC.A ' B ' C ' cĩ đy l tam gic đều cạnh a, cạnh bn bằng
a 3 v hình chiếu của A ' ln mp( ABC ) trng với trung điểm của BC .Tính
thể tích của khối lăng trụ đĩ.
3. Cho lăng trụ tam gic ABC.A ' B ' C ' cĩ đy l ABC l tam gic cn tại A ,
�
AB AC a, BAC
1200 , hình chiếu của A ' ln mặt phẳng ( ABC) trng
57
với trọng tm tam gic ABC . Tính thể tích khối lăng trụ biết cạnh bn
AA ' 2a .
B C cĩ độ di tất cả cc cạnh bằng a v hình
4. Cho hình lăng trụ ABC.A ���
A ) l tm của hình bình hnh ABB��
chiếu của đỉnh C trn mặt phẳng ( ABB��
A .
Tính thể tích của khối lăng trụ.
B C cĩ chiều cao bằng h
5. Cho khối lăng trụ tam gic đều ABC.A ���
,BC�vuơng gĩc với nhau. Tính thể tích khối
v hai đường thẳng AB �
lăng trụ v diện tích xung quanh của nĩ.
Bi 3
B C cĩ đy l tam gic đều cạnh
1. Cho hình lăng trụ tam gic ABC.A ���
a,A �
A A�
B A�
C b. Tìm b để gĩc giữa mặt bn (ABB ��
A ) v mặt đy bằng
0
60 v tính thể tích của khối lăng trụ khi đĩ.
)
2. Cho hình lăng trụ tam gic đều ABC.A ���
B C cĩ cạnh đy a. Mặt phẳng (ABC�
B ) một gĩc . Tính thể tích v diện tích xung quanh của
hợp với mặt phẳng (BCC��
khối lăng trụ.
B C , cĩ đy ABC l tam gic cn tại
3. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
� . Gọi M l trung điểm của A �
A. Tính thể tích của khối
A,AB AC a,BAC
lăng trụ biết tam gic C�
MB vuơng.
4. Cho lăng trụ tam gic ABC.A ���
B C cĩ đy l tam gic vuơng tại
�
AB),(A �
BC),(A �
CA ) nghing đều
A,BC a,ABC . Cc mặt phẳng (A �
trn đy một gĩc . Hình chiếu của điểm A �ln mặt phẳng (ABC)
thuộc miền trong tam gic ABC. Chứng minh thể tích của khối lăng
2.a3.sin2 2.tan
V
.
trụ ABC.A ���
B C được tính theo cơng thức
� �
32cos cos � �
2
�4 2 �
B C cĩ đy ABC l tam gic vuơng tại A.
5. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
C C) bằng a, khoảng cch
Khoảng cch từ đường thẳng AA �đến mặt phẳng (BB ��
AB) bằng b, mặt phẳng (C�
AB) tạo với đy gĩc . Tính
từ C đến mặt phẳng (C�
thể tích của khối lăng trụ.
Bi 4
1. Cho lăng trụ đứng ABCD.A ' B ' C ' D ' cĩ đy ABCD l hình thoi cạnh
2a . Mặt phẳng (B ' AC ) tạo với đy một gĩc 300 , khoảng cch từ B đến mặt
a
. Tính thể tích khối tứ diện ACB ' D ' .
2
2. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A ' B ' C ' D ' , AB a, AD a 3 . Tính
phẳng (D ' AC) bằng
thể tích khối hộp biết khoảng cch từ A đến mặt phẳng ( A ' BD) bằng
Bi 5
58
a
.
2
�
B C D cĩ cc cạnh bằng a, BAD
1. Cho hình hộp ABCD.A����
600,
� � 900, DAA
� � 1200. Tính thể tích khối hộp.
BAA
2. Cho hình hộp ABCD.A ' B ' C ' D ' cĩ tất cả cc mặt đều l hình thoi cạnh a ,
� ' BAD
�
� ' 600 . Tính thể tích khối hộp
cc gĩc BAA
DAA
ABCD.A ' B ' C ' D ' theo a.
B C D cĩ tất cả cc cạnh đều bằng
3. Cho hình hình hộp ABCD.A ����
� �
� DAA
� �
a,BAA
BAD
,(0 900 ). Tính thể tích của khối hộp theo a v .
Bi 6
B C cĩ đy l tam gic vuơng tại
1. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
B,AB a,BC 2a,AA �
3a. Mặt phẳng ( ) qua A v vuơng gĩc với CA �lần
lượt cắt cc đoạn thẳng CC�v BB �tại M,N. Tính diện tích tam gic AMN.
2. Cho hình lăng trụ tứ gic đều ABCD.A ’B’C’D’ cĩ cạnh bn l h . Từ một đỉnh vẽ
hai đường cho của hai mặt bn kề nhau. Gĩc giửa hai đường cho đĩ cĩ số đo l
�
�
�
0 �. Tính diện tích xung quanh của hình lăng trụ đ cho.
2�
�
Bi 7
1. Cho hình lăng trụ tam gic đều ABC.A ���
B C cĩ cạnh đy bằng a. Gọi M l trung
) biết
điểm của cạnh AA �
. Tính khoảng cch từ C đến mặt phẳng (BMC�
BM AC�
.
2. Cho hình lăng trụ đều ABC.A ’B’C’ , cạnh đy a . Mặt phẳng ABC’ hợp với
�
�
mặt phẳng BCC’B’ một gĩc cĩ số đo l �0 � �. Gọi I,J lần lượt l hình
2�
�
chiếu vuơng gĩc của A ln BC v BC’ .
a) Chứng minh �
AIJ .
b) Tính thể tích của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ v diện tích xung quanh của hình
lăng trụ đĩ.
� 1200. Gọi
B C cĩ AB a,AC 2a v BAC
3. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
� �
M l trung điểm cạnh CC�thì BMA
900. Tính khoảng cch từ A đến mặt
).
phẳng (BMA �
� �
4. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
B C cĩ BC a,BA
C 900. Cc đường thẳng
BA �
,CA �tạo với mặt phẳng đy cc gĩc tương ứng , ( ). Tính thể tích của
).
lăng trụ v khoảng cch từ B �đến (BCA �
Bi 8
c. Gọi M
B C D cĩ AB a,BC b, AA �
1. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A ����
l điểm chia đoạn AD theo tỉ số 3. Tính khoảng cch từ điểm M đến mặt
C).
phẳng (AB �
59
2. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ’B’C’ , đy ABC l tam gic cn tại A . Gĩc giữa hai
đường thẳng AA ’ v BC’ l 300 v khoảng cch giữa chng l a . Gĩc giữa hai mặt
phẳng chứa hai mặt bn qua AA ’ l 600 . Tính thể tích của khối lăng trụ
ABC.A ’B’C’ .
B C D cạnh a. Gọi K l trung điểm của DD�
.
3. Cho khối lập phương ABCD.A ����
Tính khoảng cch giữa CK v A �
D.
CC BI TỐN DNH CHO HỌC SINH ƠN THI ĐẠI HỌC
Bi 9
B C cĩ đy l tam gic vuơng tại
1. Cho khối lăng trụ đứng tam gic ABC.A ���
�
C C) một gĩc .
A,AC a,ACB . Đường thẳng BC�tạo với mặt phẳng (AA ��
Tính thể tích khối lăng trụ đĩ.
2. Cho hình lăng trụ đứng ABC.A ���
B C cĩ đy l tam gic vuơng thỏa mn
AB AC a. Gĩc giữa hai đường thẳng AC�v A �
B bằng . Tính thể tích khối
lăng trụ theo a v .
3. Cho hình lăng trụ ABC.A ’B’C’ cĩ đy ABC l tam gic vuơng tại A ,
AB a,BC 2a .Mặt bn ABB’A ’ l hình thoi , mặt bn BCC’B’ nằm trong mặt
phẳng vuơng gĩc với đy , hai mặt ny hợp với nhau một gĩc bằng .
a)Tính khoảng cch từ A đến mặt phẳng BCC’B’ . Xc định gĩc .
b)Tính thể tích của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ .
4. Cho hình hộp ABCD.A ’B’C’D’ cĩ đy ABCD l hình thoi cạnh a , gĩc A 600 .
Chn đường vuơng gĩc hạ từ B’ xuống mặt phẳng ABCD trng với giao điểm của
hai đường cho của đy ABCD . Cho BB’ a .
a)Tính gĩc giữa cạnh bn v đy.
b) Tính thể tích v diện tích xung quanh của hình hộp .
Bi 10
1. Cho hình lăng trụ AB. A ' B ' C ' cĩ đy ABC l tam gic đều cạnh a ,
� � . Tính thể tích của khối lăng trụ.
A�
A A�
B A�
C , BAA
B C cạnh đy bằng a, đường cho BC�
2. Cho khối lăng trụ tam gic đều ABC.A ���
A ) một gĩc . Tính thể tích, diện tích xung quanh v diện
hợp với mặt bn (ABB ��
tích tồn phần của khối lăng trụ. Xc định gĩc để hình lăng trụ đĩ tồn tại.
Bi 11
1. Cho hình lập phương ABCD.A ' B ' C ' D ' cạnh a . Gọi M l trung điểm
CN 1
. Mặt phẳng ( A ' MN ) chia khối
của BC , N thuộc cạnh CD thỏa
CD 3
lập phương thnh hai khối, gọi (H ) l khối chứa điểm A . Tính thể tích của
khối (H ) theo a .
60
B C D cĩ đy l hình thoi cạnh
2. Cho hình lăng trụ đứng ABCD.A ����
� (0 �900 ). Tính thể tích của khối lăng trụ biết rằng hai đường
a,BAD
thẳng AB �v BD�vuơng gĩc.
3. Cho hình hộp đứng ABCD.A ' B ' C ' D ' , đy l hình thoi. Biết diện tích hai
� ' D 900 . Tính thể tích khối
mặt cho ACC ' A ' v BDD 'B ' l s1, s2 , gĩc BA
hộp ABCD.A ' B ' C ' D ' theo s1 v s2 .
Bi 12
B C D cĩ cc mặt bn hợp v mặt A ' BD với đy
1. Cho hình hộp ABCD.A ����
gĩc 600 , biết gĩc �
BAD 600, AB 2a, BD a 7 . Tính VABCD. A ����
BC D .
2. Cho hình lăng trụ tam gic đều ABC.A ’B’C’ . Mặt phẳng A ’BC cch A một
a 3
15
v hợp với BC’ một gĩc biết sin
. Tính thể tích
10
4
của khối lăng trụ đ cho.
3. Cho hình lăng trụ ABC.A ’B’C’ cĩ đy l tam gic đều cạnh a . Hình chiếu vuơng
gĩc vủa A ’ ln mặt phẳng ABC trng với tm O của đường trịn ngoại tiếp tam gic
khoảng cch bằng
ABC . Cho �
BAA ' 450 .
a)Tính thể tích của khối lăng trụ đ cho.
b)Tính diện tích xung quanh của hình lăng trụ ABC.A ’B’C’ .
Bi 13
1. Cho lăng trụ đứng ABC.A ' B ' C ' , cĩ đy ABC l tam gic vuơng tại A .
Khoảng cch từ AA ' đến BCC ' B ' bằng a , khoảng cch từ C đến ABC '
bằng b, gĩc giữa hai mặt phẳng ABC ' v
ABC
băng .
a) Tính thể tích khối lăng trụ ABC.A ' B ' C ' theo a,b v .
b) Khi a b khơng đổi, hy xc định để thể tích khối lăng trụ
ABC.A ' B ' C ' nhỏ nhất.
2. Cho hình lăng trụ ABC.A ’B’C’ cĩ đy l tam gic đều nội tiếp trong đường trịn
O
tm O . Hình chiếu vuơng gĩc của C’ ln mặt phẳng ABC l O . Khoảng cch
giữa AB v CC’ l d . Gĩc giữa hai mặt phẳng chứa hai mặt bn ACC’A ’ v BCC’B’
l 2 0 2 .
2
a) Tính thể tích của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’
0
b) Gọi 0 �90 l gĩc giữa hai mặt phẳng ABB’A ’ v ABC . Tính biết
900 .
Bi 14
61
1. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A ' B ' C ' D ' , gĩc giữa đường cho AC ' v
mặt đy ABCD bằng 300 v AC ' a , �
AC ' B . Tính thể tích khối hộp
chữ nhật ABCD.A ' B ' C ' D ' theo a v . Giả sử a khơng đổi, tìm để thể
tích khối hộp lớn nhất.
B C D , đy ABCD cĩ BD a khơng đổi v
2. Cho hình lăng trụ ABCD.A ����
0 �
�
�
�
C C) l hình thoi,
BAD DCB 90 ,ABD ,CBD
. Mặt phẳng (AA ��
��
vuơng gĩc với đy v A
BCD v
AC 600. Tính thể tích khối lăng trụ ABCD.A ����
,
tìm
để thể tích đĩ lớn nhất.
B C D , cĩ đường cho AC�
3. Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A ����
d hợp với đy
(ABCD) một gĩc , hợp với mặt bn (BCC��
B ) gĩc . Tìm hệ thức lin hệ giữa
, để tứ gic A ��
D CB l hình vuơng v tìm gi trị lớn nhất của thể tích khối hộp
chữ nhật khi đĩ.
4. Cho hình lăng trụ đều ABC.A ’B’C’ . Tam gic ABC’ cĩ diện tích Q 3 v hợp với
�
�
mặt phẳng đy một gĩc cĩ số đo bằng �0 �.
2�
�
a) Tính thể tích V của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ theo Q v .
b) Cho Q khơng đổi v thay đổi. Tính để thể tích V lớn nhất.
5. Gọi , , ,1 ,1 , 1 l cc gĩc của đường cho hình hộp chữ nhật với ba cạnh cng
pht xuất từ một đỉnh v ba mặt cng pht xuất từ một đỉnh. Chứng minh :
cos2 cos2 cos2 1; sin2 1 sin2 1 sin2 1 1 .
62