HƯỚNG DẪN GIẢI.
Vấn đề 5. THỂ TÍCH KHỐI LĂNG TRỤ
Bi 1
1. Gọi M là trung điểm BC, suy ra BC ( A ' MA) nên
�
�
�
A ' MA ( A ' BC ),( ABC ) ( A ' BC ),( A ' B ' C ') 600
Gọi H là hình chiếu của A lên
3a
2
Trong tam giác vuông AHM ta có:
AH
AM
a 3
sin 600
Trong tam giác vuông AA ' M ta có:
A ' M � AH d A,( A ' BC)
AA ' AM tan 600 3a
Vì AM
AB 3
2AM
� AB
2a � SABC a2 3
2
3
Vậy thể tích khối lăng trụ là: V AA '.SABC 3a3 3 .
2
2. Ta có SABC 1 AB.AC a 3 .
2
2
BC
M
Gọi
là trung điểm cạnh
, suy ra
BC ( A ' MA )
�
��
A ' MA ( A ' BC ), ( ABC ) 300 .
Do AM a 3 � AA ' AM tan 300 a
2
V
Vậy, ABC .A ' B ' C ' AA '.SABC
2
a a2 3 a3 3
.
2
2
4
3. Đặt A ' A 2x � CM x
35
Ta có: B ' M B ' C '2 C ' M 2 a2 x2 ;
AM
AC 2 CM 2
a2 x2
Và AB ' 4x2 a2
Vì tam giác AMB ' vuông tại M nên ta có:
B ' A 2 AM 2 B ' M 2
� a2 x2 a2 x2 a2 4x2
� x
a 2
� AA ' a 2
2
a2 3
a2 3 a3 6
� VABC .A ' B ' C ' AA '.SABC a 2.
4
4
4
�
Gọi ( AMB '), ( ABC) . Vì hình chiếu của tam giác AB ' M trên ( ABC )
SABC
là ABC nên có: cos
SABC
SAMB '
2
2
1
Mà SABC a 3 , SAB ' M 1 AM .B ' M 3a nên cos
.
3
2
4
C
'
I
'
A
'
B
'
ABC
4. Gọi I ' là trung điểm của A ' B ' , thì
( do
đều)
C ' I ' AA ' � C ' I ' ABB ' A ' suy ra
4
I�
' BC ' là góc giữa BC ' và ABB ' A '
Suy ra I�
' BC ' 300 . Ta có
a 3
C 'I '
, BC '
a 3.
2
sin 300
Trong BCC ' vuông:
C 'I '
CC '2 BC '2 BC 2 2a2
� CC ' a 2
3
Thể tích khối lăng trụ ABC.A ' B ' C ' là : V CC '.SABC a 6 .
4
36
5. Hạ I H AC H �AC � I H ABC ;I H là đường cao của tứ diện
I ABC � I H / / AA ' �
AC
IH
CI
2
2
4a .
� I H AA '
AA ' CA ' 3
3
3
A ' C 2 A ' A 2 a 5,
AC 2 AB 2 2a
Diện tích tam giác ABC :
1
SABC AB.BC a2 .
2
Thể tích khối tứ diện I ABC :
BC
1
4a3
.
I H .SABC
3
9
Hạ AK A ' B K �A ' B .
V
Vì BC ABB ' A ' nên AK BC � AK I BC .
Khoảng cách từ A đến mặt phẳng ( IBC ) là AK
AK
2SAA ' B
A 'B
AA '.AB
A ' A 2 AB 2
2a 5
.
5
Bi 2.
.ABC .
1. �Tính thể tích khối chóp A�
Gọi H là trung điểm BC.
H ( ABC ) và
Theo bài ra ta có A�
1
1
1 2
AH BC
AC 2 AB 2
a 3a2 a.
2
2
2
2
2
2
2
Do đó A�
H A�
A AH 3a � A�
H a 3.
.ABC là VA�
Vậy thể tích của khối chóp A�
. ABC
1
a3
.
A�
H .SABC
3
2
37
�Tính góc giữa hai đường
thẳng AA ' và B ' C ' .
/ / BB�
, B��
C / / BC
Do AA�
nên góc giữa hai đường thẳng
AA ' và B ' C ' cũng là góc giữa
hai đường thẳng BB�và BC.
Áp dụng Pitago cho tam giác
A��
B H ta có
BH cân tại B '.
HB� A��
B 2 A�
H 2 2a. Suy ra tam giác B�
��
C.
Do đó B
BH là góc giữa hai đường thẳng AA �và B ��
BH
a
1
.
BB� 2.2a 4
2. Gọi H là trung điểm cạnh BC � A ' H ( ABC )
Tam giác vuông A ' HA :
Vậy cos
AH
A ' A 2 AH 2
3a2
3a2 3a
4
2
a2 3
nên
4
VABC . A ' B ' C ' A ' H .SABC
SABC
3a a2 3 3a3 3
.
2
4
8
3. Gọi H là tâm của đáy, M trung điểm cạnh BC , SH ( ABC )
AM AB.sin 600
a 3
� BC a 3
2
Ap dụng định lí sin ta có:
HA R
BC
2sin 1200
a
A 'H
A ' A 2 AH 2 a 3
SABC
1
a2 3
AB.AC.sin1200
2
4
38
3
Vậy VABC .A ' B ' C ' A ' H .SABC 3a .
4
A ).
A . Ta có CO ( ABB��
4. Gọi O là tâm hình bình hành ABB��
Vì CA CB nên OA OB, suy ra
hình thoi ABB��
A là hình vuông.
Do đó : OA
AB
2
OC 2 AC 2 AO2
a
2
. Suy ra
a2
a
� OC
.
2
2
Vậy thể tích khối chóp :
1
a3 2
CO.S ABA�
.
3
12
,
Mà VABC .A���
B C 3VC .ABA�
VC . ABA�
nên thể tích khối lăng trụ
a3 2
.
4
5. Bài toán cho chiều cao của lăng trụ tam giác đều (chính là cạnh bên). Ta phải
tính diện tích đáy, nên cần tìm độ dài một cạnh đáy.
Gọi M �là trung điểm của A ��
B.
A
C
M�
A ��
B ,C�
M�
BB �
Ta có C�
� C�
M�
(ABB ��
A ) � C�
M�
AB �
B
BC�
, do đó
theo giả thiết ta có AB �
AB �
(BC�
M�
) � AB �
BM �
.
Suy ra hai tam giác BB �
M �và B ��
AA
đồng dạng, nên
A ��
B
A�
A
1
� A ��
B .B �
M A�
A.BB �
� A ��
B 2 h2 � A ��
B 2h
BB � B �
M
2
C'
A'
Thể tích khối lăng trụ
M
3(h 2)2
3h3
V AA �
.SA ���
h.
.
BC
B'
4
2
Diện tích xung quanh của khối lăng trụ
2
� ��
Sxq 3S AA ��
B B 3.AA .A B 3 2h .
VABC .A���
BC
Bi 3
1.(Bạn đọ tự vẽ hình )
Gọi M,N là trung điểm của BC,BA và H AM �CN thì H là hình
39
A)
chiếu của A �trên mặt phẳng (ABC). Góc giữa mặt phẳng (ABB ��
�
và mặt đáy chính là ANC.
1
a 3
�
CN
, nên ANC
600 thì AN 2HN do đó
3
6
a 21
2 3b a 7. Vậy giá trị cần tìm của b là b
.
6
a
H HN.tan 600
Khi đó A �
Thể
2
tích của
khối
lăng trụ :
a3 3
�
VABC.A ���
A
H.S
.
BC
ABC
8
.
2. Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của A lên BC,BC�
� H.
B ) � AH BC�
, do đó (AK H ) BC�
Ta có AH (BCC��
� AK
Ta có HN
Tam giác AHK vuông tại H và AH
Đặt A �
A x.
a 3
a 3
nên AK
.
2
2sin
Xét tam giác C�
AB có C�
A CB x2 a2 ,AB a
a 3
, ta tính
2sin
3.a
.
được x
tan2 3
B
Do đó thể tích khối lăng trụ cần tìm là
3a3
K
V
.
2
4 tan 3
Diện tích xung quanh của khối lăng
3 3a2
.
trụ Sxq
tan2 3
B'
3.
1 2
Diện tích đáy của khối lăng trụ là S a sin .
2
A'
�
Đặt A A x.
nên từ AK
Ta có BM C�
M
x2
a2 ,
4
BC�
BC 2 x2 .
Trong đó BC 2asin
.
2
M
A
C
H
A'
C'
C'
B'
A
C
40
B
Tam giác C�
MB vuông thì vuông tại M,
ta có
�x2
�
2� a2 � BC 2 x2 � x2 4a2 2(2asin )2
2
�4
�
x2 4a2 cos � x 2a cos .
Thể tích của khối lăng trụ V a3 sin . cos .
4. Gọi H là hình chiếu của A �
B'
C'
trên mặt phẳng (ABC). Từ điểm
H hạ HI,HJ ,HK lần lượt vuông
góc với các cạnh BC,CA,AB.
Do các mặt phẳng
A'
(A �
AB),(A �
BC),(A �
CA ) nghiêng
đều trên đáy một góc , do đó ta có
HI HJ HK , hay H là tâm
I
đường tròn nội tiếp tam giác ABC.
B
C
SABC
asin 2
H
.
Vì thế HI
BC CA AB 2(1 sin cos )
K
��
H HI.tan
Xét tam giác vuông A �
có A
HI
I H Jnên A �
A
asin 2.tan
2.a3.sin2 2.tan
� V A�
H.SABC
.
2(1 sin cos )
� �
32cos cos � �
2
�4 2 �
5.(Bạn đọ tự vẽ hình )
Hạ AH BC, do AH BB �(lăng trụ đứng), nên AH a.
C C), do đó hạ CK AC�thì
Vì tam giác ABC vuông tại A nên BA (BB ��
CK (ABC�
) � CK b. Dễ thấy góc giữa hai mặt phẳng (C�
AB) và (ABC) là
��
�CC�
C
AC , suy ra K
.
CK
b
CK
b
;AC
.
cos cos
sin sin
1
1
1
1
1
b2
,
Vì
nên
, suy ra
AH 2 AB 2 AC 2
AB 2 a2 cos2
ab
AB
.
2
b a2 sin2
ab3
.SABC
.
Vậy thể tích khối lăng trụ là V CC�
sin 2 . b2 a2 sin2
Ta có CC�
Bi 4
41
1. Gọi O là giao của hai đường chéo AC và BD, ta có
�'OB 300
AC (B ' OB) � B
Gọi H là hình chiếu của B
lên B’O, suy ra
BH d B,(B ' AC )
d B,(D ' AC )
Do đó: BO
� OC
a
2
BH
sin 300
a
BC 2 BO2 a 3, BB ' BO tan 300
a 3
3
1
AC.BD 2BO.CO 2a2 3
2
a 3
Nên VABCD.A ' B ' C ' D ' BB '.S ABCD
.2a2 3 2a3
3
Mặt khác
1
VB ' ABC VD ' ACD VCB ' C ' D ' VAA ' B ' C ' VABCD.A ' B ' CD '
6
3
1
2a
Nên suy ra VACB ' D ' VABCD.A ' B ' C ' D '
.
3
3
2. Gọi K là hình chiếu của A lên BD, H là hình chiếu của A
lên A ' K .
� S ABCD
�BD AK
�BD AA '
Vì �
� BD ( AKA ') � BD AH
Mà AH A ' K � AH ( A ' BD)
a
� AH
2
Trong tam giác vuông A ' AK ta có:
42
1
AH 2
Suy ra
1
A ' A2
1
A ' A2
1
AK 2
4
a2
1
a2
1
A ' A2
1
3a2
1
AB 2
8
3a3
1
AD2
� A'A
a 6
4
3
Vậy VABCD.A ' B ' C ' D ' A ' A.AB.AD a 6 .a.a 3 3a 2 .
4
4
Bi 5
1. Từ giả thiết ta tính được BD a, A�
B a 2, A�
D a 3 nên
tam giác A�
BD A �
BD vuông
B
tại .
Vì AB AD AA �nên hình
chiếu của A lên mặt phẳng
( A�
BD) trùng với tâm H của
đường tròn ngoại tiếp tam
giác A�
BD (do tam giác đó
vuông nên H là trung điểm
của A �
D ).
a
1
a2 2
Ta có AH A�
�
A.cos 600 , S A�
BA
.
BD
, do đó thể tích
BD
2
2
2
3
a
khối tứ diện A �
ABD là VA�
ABD
2
.
12
a3 2
Ta đã biết VABCD. A����
.
B C D 6VA�
ABD , nên VABCD. A����
BCD
2. Gọi H , I , J lần lượt là hình chiếu của A ' lên
2
ABCD , AB, AD .
�A ' H AB
�AI AB
Ta có �
� AB A ' HI � AB HI
Tương tự: HJ AD , hai tam
giác vuông A ' AI và A ' AJ có
�
�AA ' chung
��
�
0
�A ' AI A ' AJ 60
� A ' AI A ' AJ
43
Mà AI AJ AA 'cos 600
a
� HI H J .
2
Vậy H cách đều AB và AD nên nằm trên phân giác góc �
BAD , suy ra
H �AC .
AH
AI
cos 300
a 3
, A'H
3
A ' A 2 AH 2
a 6
a2 3
; S ABCD
3
2
3
Do đó VABC .A ' B ' C ' D ' A ' H .S ABCD a 2 .
2
3. ( Bạn đọc tự vẽ hình )
Gọi H,I,J lần lượt là hình chiếu của A �lên mặt phẳng ABCD và các cạnh
AB,AD.
H AB
�A �
� AB A �
HI � AB HI.
Ta có �
�AI AB
Tương tự cũng có HJ AD.
�AA �chung
�
Xét hai tam giác vuông A �
nên
AJ có ��
AI và A �
��
AI A
AJ
�A �
cos acos , do đó hai tam giác
A �
AI A �
AJ . Suy ra AI AJ AA �
AHI,AHJ bằng nhau, nên HI HJ . Vậy H cách đều AB và AD nên nằm trên
� � H �AC.
phân giác góc BAD
AI
acos
a
,
A�
H2 A�
A 2 AH 2
cos2 cos2 .
nên
2
cos
cos
cos
2
2
2
Diện tích đáy SABCD 2SABD AB.AD.sin a2 sin .
Vậy thể tích của khối hộp thoi là
3
�
VABCD.A ����
. cos2 cos2 .
B C D A H.SABCD 2a sin
2
2
Bi 6
Ta có
AH
1. ( Bạn đọc tự vẽ hình )
C.
Gọi H ( ) �A �
H
Trong tam giác A �
AH ta có A �
� A�
H
9a
14
44
3VA �
.AMN
. Mà NB // AA �nên
A�
H
1
VM.A �
AA �
.SABC � VA �.AMN a3.
AB VC.A �
AB VA �
.ABC
3
. Ta có SAMN
VA �
.AMN VM.A �
AN
A�
A2
9a2
A�
C
a2 4a2 9a2
Vì vậy
SAMN
3a3
14 2
a.
9a
3
14
2. ( Bạn đọc tự vẽ hình )
Gọi độ dài cạnh đáy của hình lăng trụ đã cho là x x 0 .Theo giả thiết ta có
�
AB'C
Các mặt bên của hình lăng trụ đầu là các hình chữ nhật bằng nhau nên B’A B’C
suy ra tam giác B’AC cân tại B’ . Gọi O là giao điểm của AC và BD thì O là
AB'O
trung điểm của hai đoạn này suy ra �
và B’O AC .
2
AO
x 2
B’A
Trong tam giác vuông B’OA ,
.
sin
2sin
2
2
Trong tam giác vuông B’BA ,
�
�
�
2�
� 1
� 2 �1 2sin 2 �
x2
2
2
2
2
2
2
BB' B'A AB � h
x x �
1� x �
�
2
2
2 �
�
�
�
2sin
�2sin
�
� 2sin
�
2
�
2
�
�
2 �
2
2h2 sin2
2
2 h 1 cos � x h 1 cos
�x
.
cos
cos
1 2sin2
2
Diện tích xung quanh của hình lăng trụ ABCD.A ’B’C’D’ :
1 cos
.
Sxq 4SABB’A ’ 4BB’.A B 4h2
cos
Bi 7
1. Sử dụng phương pháp véc tơ, từ điều kiện
BM AC �ta tính được chiều cao của lăng trụ là
a.
Diện tích tam giác ABC là SABC
3 2
a.
4
) nên VM.BCC� VA .BCC�
Vì AM //(BCC�
hay VM.BCC�
trên BC�
.
Ta có MB MC�
3 3
a . Gọi H là hình chiếu của M
12
a 5
,BC�
a 2
2
45
3
1
6 2
a � S MBC� MH.BC�
a
2
2
4
3V
2
)) CBMC�
a.
Vậy khoảng cách cần tìm là d(C,(BMC�
SBMC�
2
2.
2
2
� MH MC�
HC �
C'
A'
B'
J
A
C
a
I
B
a) Chứng minh �
AJI .
�
AI BC
� AI BCC'B' � AI BC' .
�
AI BB'
�
�BC' AI
� BC' AIJ .
�
�BC' AJ
�BC' ABC' � BCC'B'
�
�
� ABC' , BCC'B' AJ,IJ .
AJI BC'
�
�
AJI � ABC' AJ , AJI � BCC'B' IJ
�
�
Lại có tam giác A IJ vuông tại I nên �
AJI nhọn do đó AJ ,I J A JI .
b) Tính VABC.A ’B’C’ .
Tam giác ABC là tam giác đều nên I là trung điểm của BC .
Trong tam giác vuông AIJ .
a 3
IJ AI.cot
.cot
2
BC ’ AJI � BC' IJ � Tam giác BJI vuông tại J .
46
� BJ 2 BI 2 IJ 2
a2 3a2
a2
cot2
1 3cot2
4
4
4
a
1 3cot2
2
Hai tam giác vuông BJI và BCC’ có chung góc B nên chúng đồng dạng suy ra
� BJ
a2 3
cot
2
IJ
BJ
IJ.BC
a 3cot
� CC'
a
CC' BC
BJ
1 3cot2
1 3cot2
2
Thể tích khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ :
a2 3 a 3cot
3a3 cot
3a3
.
.
4
1 3cot2 4 1 3cot2 4 tan2 3
Diện tích xung quanh của hình lăng trụ ABC.A ’B’C’ .
V SA BC .CC’
Sxq 3SBCC’B’ 3BC.CC ’
3a2 3cot
1 3cot2
.
3. Áp dụng định lí hàm số cosin cho tam giác ABC ta có
�
BC2 AB 2 AC2 2AB.AC.cosBAC
� BC 2 a2 4a2 2.a.2a.cos1200 7a2 � BC 7.a.
Đặt CC�
2x. Ta có
A'
A�
M A ��
C 2 C�
M 2 4a2 x2 và
C'
BM BC2 CM 2 7a2 x2 ,
B'
2
A�
B A ��
B 2 BB �
a2 4x2
Tam giác BMA �là tam giác vuông tại M
2
nên MB 2 MA �
A�
B 2 do đó
2
2
2
2
4a x 7a x a2 4x2
� x2 5a2 � x 5.a.
3VA .A �
BM
BM ))
.
Ta có d(A,(A �
SA �
BM
//(ABB ��
A)
Vì CC�
nên VA .A �
BM VM.AA �
B VC.AA �
B VA �
.ABC
M
A
C
B
1
1
1
15 3
0
Mà VA �
.AA �
.SABC .2x. .AB.AC.sin120
a và diện tích
.ABC
3
3
2
3
1
MA �
.MB 3 3.a2
tam giác A �
BM là SA �
BM
2
47
BM ))
suy ra d(A,(A �
15a3
2
3 3a
5
a.
3
5
a.
3
� �
� �
4. ABA
h. Từ tam giác A �
BC vuông và
,ACA
,BC a. Đặt AA �
sin .sin
h
h
h
.a.
BA �
,CA �
ta tính được
sin
sin
sin2 sin2
Kẻ AH BC � A �
H BC nên
A'
C'
A�
B.A �
C
sin .sin
A�
H
.a
BC
sin2 sin2
Vậy khoảng cách từ A đến mặt phẳng A �
BM là
B'
� AH A �
H2 A�
A2
� AH
sin .sin . cos2 sin2
.a
sin2 sin2
SABC
C
sin .sin . cos2 sin2 2
.a
2(sin2 sin2 )
� VABC.A ���
BC
Ta có SA �
BC
A
sin2 .sin2 . cos2 sin2
2
2
H
B
3
2. (sin sin )
.a3.
1
sin .sin
A�
H.BC
.a2 và thể tích khối chóp
2
2
2
2(sin sin )
B�
BCA �là VB�
BCA �
,(BCA �
))
nên d(B �
sin2 .sin2 . cos2 sin2 3
1
VABC.A ���
.a
BC
3
6. (sin2 sin2 )3
3VB�.BCA �
cos2 sin2
a.sin .sin .
.
SBCA �
sin2 sin2
Bi 8
1
3a2
CD.AM
.
A
2
4
1
a3
VB�.AMC BB �
.SAMC
.
3
4
Vì CA a 5 CB �nên gọi H là B
H
trung điểm của AB �thì CH AB �và
A'
3a
2
2
CH CA AH
nên
2
1
3a2
SACB� CH.AB �
2
2
B'
1. SAMC
48
M
D
C
D'
C'
C) là
do đó khoảng cách từ M đến mặt phẳng (AB �
3VMAB�
a
C
d(M,(AB �
C))
.
SAB�
2
C
2.
C'
A'
30
B'
A
C
I
B
AA ’,BC’ CC’,BC’ , lại có tam giác BCC’ vuông tại C
0
�
(do CC’ ABC ) nên �
BC'C là góc nhọn do đó CC’,BC’ BC'C 30 .
Vì CC’ P AA ’ suy ra
Gọi I là trung điểm của BC , ta có
AI BC (do ABC cân tại A ) và AI CC' . Suy ra AI BCC'B'
�
AA ' P CC' � AA ' P BCC'B'
�
� d AA ',BC' d A , BCC'B' AI a .
�
�BC' � BCC'B'
Hai mặt bên của hình lăng trụ đã cho qua AA ’ là hai mặt ABB’A ’ và A CC’A ’ .
�
AB � ABB'A ' ,AB AA '
�
� ABB'A ' , ACC'A ' AB,AC
�
AC � ACC'A ' ,AC AA '
�
Theo giả thiết
ABB’A ’ , ACC’A ’ 600 nên �BAC 600 hay �BAC 1200
* Trường hợp �
BAC 600 .
a 3
2a 3
Tam giác vuông AIB cho BI AI tan�
BAI atan300
� BC 2BI
3
3
2a 3
Tam giác vuông BCC’ cho CC’ BC.cot�
BC'C
.cot300 2a .
3
Thể tích của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ :
V SABC .CC'
1
1 2a 3
2a3 3
.
AI.BC.CC' a.
.2a
2
2
3
3
49
*Trường hợp �
BAC 1200 .
Tính tương tự như trên ,ta có
BI AI tan600 a 3 , BC 2a 3 , CC’ BC.cot300 6a .
Thể tích của khối lăng trụ ABC.A ’B’C’ :
1
V a.2a 3.6a 6a3 3 .
2
M //CK nên
3. Gọi M là trung điểm của BB �thì A �
d(CK ,A �
D) d(CK ,(A �
DM ))
3VK .A �
DM
d(K ,(A �
DM ))
.
SA �
DM
Ta có:
VK .A �
DM VM.K A �
D VB �
.K A �
D
A'
B'
1
1
1 3
.B ��
A . A ��
D .K D
a.
M
3
2
12
��
�
AD
(ABB
A
)
Hạ DH A M, do
nên AH A �
M.
2
Vì AH.MA �
2SAMA � SABB ��
A a
a2
2a
.
nên AH
MA � 5
2
2
Do đó DH AD AH
D)
Vậy d(CK ,A �
3VK .A �
DM
SA �
DM
3a
5
D'
C'
H
D
A
C
B
� SA �
MD
K
1
3
DH.A �
M a2.
2
4
a3
a
12 .
3 2 3
a
4
3.
Bi 9
1. Đây là hình lăng trụ đứng nên chiều cao của lăng trụ chính là cạnh bên, đề bài đã
cho đáy là tam giác vuông biết một cạnh và một góc nên tính được diện tích đáy.
Như vậy ta cần tính chiều cao của lăng trụ.
C C), do
Ta có BA AC,BA AA �nên BA (AA ��
đó AC� là hình chiếu của BC� trên mặt phẳng
��
(AA ��
C C), do đó AC
B .
Trong tam giác vuông ABC ta có AB AC tan , nên diện tích đáy của lăng trụ
1
1
là S AB.AC a2 tan .
2
2
50
AB.cot a tan cot . Do đó
Trong tam giác vuông C�
AB ta có AC�
2
2
2
2
2
AA �
AC�
A ��
C 2 a (tan .cot 1), suy ra chiều cao của lăng trụ là
h AA �
a tan2 .cot2 1.
Vậy thể tích của khối lăng trụ là V Sh
1 3
a tan . tan2 .cot 2 1.
2
2. Vì AB AC a nên tam giác
ABC vuông cân tại A, diện tích đáy
1
của lăng trụ là S SABC a2.
2
Qua A dựng đường thẳng AM //BA �
cắt đường thẳng B ��
A tại M. Khi
đó góc giữa hai đường thẳng AC�và
A�
B là góc giữa hai đường thẳng
AC�và AM.
Ta có ABA �
M là hình bình hành, nên
A�
M a � MC�
a 2.
x, thì AC�
Đặt AA �
AM x2 a2 .
C
B
A
B'
C'
A'
2
2
Do đó: AC�
nên
AM 2 2x2 2a2 2a2 MC�
M
��
��
C
AM 900 , vì thế C
AM.
Áp dụng định lý hàm số cosin cho tam
giác AC�
M ta có
2
2
2a2 MC�
AC�
AM 2 2AC�
.AM.cos
� 2a2 2x2 2a2 2(x2 a2 )cos � x2
a2 cos
1 cos
cos
. Như vậy, thể tích khối lăng trụ ABC.A ���
B C là
1 cos
1
cos
V Sx a3
.
2
1 cos
3.
Hay x a
51
C'
B'
A'
E
B
H
O
2a
C
a
A
a) .Tính d(A , BCC’B’ . Xác định .
Tính d(A , BCC’B’ . Dựng AH BC H �BC .
�
BCC'B' ABC
�
�
BCC'B' � ABC BC � AH BCC'B' .
�
�
AH � ABC ,AH BC
�
Dựng HE BB’ E �BB' , ta có
�BB' AH
� BB' AHE
�
�BB' HE
�
ABB'A ' � BCC'B' BB'
�
�
AHE BB'
�
�
AHE � ABB'A ' AE , AHE � BCC'B' HE
�
� ABB'A ' , BCC'B' AE,HE
Mặt khác tam giác AHE vuông tại H (do AH HE ) nên �
AEH là góc nhọn.
�
Do đó ABB'A ' , BCC'B' AE,HE AEH
b) .Tính VABC.A ’B’C’
Trong tam giác vuông ABC .
AC BC 2 AB2 a 3
AH.BC AB.AC � AH
AB2 BH.BC � BH
52
AB.AC a2 3 a 3
BC
2a
2
AB2 a2 a
BC 2a 2
Trong tam giác vuông AHE : HE AH.cot
a 3
cot .
2
Tứ giác ABB’A ’ là hình thoi � BB' AB a
Gọi O là hình chiếu vuông góc của B’ lên BC thì B’O ABC (chứng minh
tương tự như chứng minh AH BCC’B’ ).
Hai tam giác vuông BEH và BOB’ có chung góc nhọn B nên chúng đồng dạng
a2 3
cot
B'O BB'
EH.BB'
suy ra
� B'O
2
a 3cot .
a
EH BH
BH
2
Thể tích khối lăng trụ ABC.A ’B’C’
V SABC .B’O
1
1
3a3 cot
AB.AC.B'O a.a 3.a 3cot
2
2
2
4.
C'
D'
B'
A'
a
C
D
a
60
A
O
H
K
B
a).Tính góc giữa cạnh bên và mặt phẳng đáy.
Gọi O AC I BD .Theo giả thiết ta có B’O ABCD .
�B'B � ABCD B
�
� hcB’B/(A BCD) OB
�
�B'O ABCD ,O � ABCD
� B'B, ABCD B'B,BO �
B'BO .
Tam giác ABD có AB AD a , �
BAD 600 � ABD là tam giác đều
a
� OB .
2
53
a
OB
1
.
�
cosB'BO
2 ��
B'BO 600
BB' a 2
Vậy góc giữa cạnh bên và mặt phẳng đáy là 600 .
b).Tính VABCD.A ’B’C’D’ .
Trong tam giác vuông B’OB :
Thể tích của khối hộp ABCD.A ’B’C’D’ :
2
2
0 a
�
V SABCD .B'O , S
A BCD AB.AD.sin BAD a sin60
Trong tam giác vuông B’OB: B’O BB’sin 600
Suy ra V
2
3
.
a 3
2
3a3
.
4
Tính Sxq của hình hộp ABCD.A ’B’C’D’ .
Vì hai mặt đối diện của hình hộp là hai hình bình hành bằng nhau do đó
Sxq 2 SABB’A ’ SBCC’B’
Gọi H ,K lần lượt là hình chiếu vuông góc của O lên các cạnh BC và AB . Theo
tính chất của hình thoi ta có OH OK .
Hai tam giác vuông B’OH và B’OK (vuông tại O ) có cạnh B’O chung ,
OH OK nên chúng bằng nhau
� B'H B'K � SBCC'B' B'H.BC B'K.AB SABB'A '
a 3
a 3
Trong tam giác vuông AKO : OK AO sin�
OAK
sin300
2
4
Trong tam giác vuông B’OK .
2
2
�a 3 � �a 3 � 3a2 3a2 15a2
B'K B'O OK �
� �
�
�2 � �4 � 4
16
16
�
� �
�
2
� B'K
2
2
a 15
a2 15 � S 4S
2
� SABB'A ' B'K.AB
xq
A BB'A ' a 15
4
4
Bi 10
1. Gọi H là hình chiếu của điểm A ' lên mặt phẳng ( ABC ) .
54
Vì AA ' A ' B A ' C nên
HA HB HC hay H là tâm
đường tròn ngoại tiếp tam giác
ABC .
Diện tích tam giác ABC là:
S
1
AB.AC.sin A
2
1
a2 3
a.a.sin 600
.j
2
4
Tam giác
AA ' B
cân tại
A ' và có
�
AA ' B 1800 2 .
� '
BAA
nên 900 và
Áp dụng định lý hàm số cosin cho tam giác AA �
B ta có
2
2
2
0
AB A�
A A�
B 2A �
A.A�
A.cos(180 2 ) 4 A�
A2 cos2
Suy ra: A�
A
a
.
2cos
Vì ABC là tam giác đều, nên AM a 3 , do đó
2
2
a 3
.
AM
3
3
Xét tam giác A ' AH ta có :
AH
AH 2 A�
A 2 AH 2
a2
4cos2
a2 a2 (3 4cos2 )
3
12cos2
a
3(3 4cos2 ).
6cos
Thể tích của khối lăng trụ là:
� A�
H
a2 3
a
a3 3 4cos2
.
3(3 4cos2 )
.
4 6cos
8cos
2. (Bạn đọc tự vẽ hình )
V
Ta xác định hình chiếu của BC�lên mặt
A ).
phẳng (ABB ��
Gọi M �là trung điểm của A ��
B . Vì tam giác
A ���
B C đều và lăng trụ đứng nên ta có
C�
M�
A ��
B ,C�
M�
BB �
� C�
M�
(ABB ��
A ),
nên BM �là hình chiếu của BC�lên mặt phẳng
��
(ABB ��
A ). Do đó M
BC�
.
55
, ta có BC�
Xét tam giác vuông BCM �
C�
M� a 3
.
sin 2sin
Áp dụng Pitago cho tam giác BCC�
3a2
a2 (3 4sin2 )
2
2
2
CC�
BC �
BC2
a
4sin2
4sin2
a
a sin 3
CC�
3 4sin2
.
2sin
2 sin3
Vậy thể tích khối lăng trụ là
a sin 3 a2 3 a3 3sin 3
V CC�
.SABC
.
.
2 sin3 4
8 sin3
Vì lăng trụ tam giác đều nên diện tích xung quanh của lăng trụ
a sin3
3a2 sin 3
�
Sxq 3SAA ��
3.AA
.AB
3
a.
.
BB
2 sin3
2 sin3
Diện tích toàn phần của lăng trụ
�
3a2 sin3
a2 3 a2 3 � 3sin3
Stp Sxq 2SABC
2
1�
.
�
3
3
�
�
2 sin
4
2 � sin
�
, hay 3 4sin2 0.
Hình lăng trụ tồn tại khi và chỉ khi tồn tại CC�
3
Vì �(0;900 ) nên điều kiện trở thành 0 sin
� 0 600.
2
Vậy hình lăng trụ tồn tại khi và chỉ khi 0 600.
Bi 11
1. Trong mặt phẳng ( ABCD) , đường thẳng MN cắt AB, AD lần lượt tại
I , J ; A ' I � BB ' E , A ' J �DD ' F . Khi đó A ' EMNF là thiết diện
của khối lập phương cắt bởi ( A ' MN )
56
Ta có VH VA ' AI J VBI ME VDF NJ .
BI
BM
a DJ
DN
1 � BI CN ;
2 � DJ 2MC a
CN
CM
3 MC CN
BE
IB 1
a DF
JD 1
a
� BE ;
� DF
AA ' I A 4
4 AA ' J A 2
2
4a
, AJ AD DJ 2a
Suy ra AI AB BI
3
1
Mặt khác với một tứ diện vuông O.ABC thì VO.ABC OA.OB.OC nên ta
6
Ta có:
có:
VA '. AI J
1
1 4a
4a3
AA '.AI .AJ a.
.2a
6
6
3
9
VB.EMI
1
1 a a a
a3
;
BI .BE .BM . . .
6
6 3 4 2 144
VD.I NF
1
1 2a a a3
DJ .DN .DF .a.
.
6
6
3 2 18
3
3
3
Vậy VH 4a a a 55 a3 .
9
144
18
144
2. Diện tích đáy của khối lăng trụ
57
� a2 sin . Vì ABCD là hình thoi nên
S SABCD 2SABD a.a.sin BAD
, do đó
AC BD. Mà lăng trụ là lăng trụ đứng nên AC BB �
AC (BB �
DD�
) � AC BD�
(1).
D' BD�
BD�(2), nên từ (1) và (2) ta có
(AB �
C).
Theo giả thiết AB �
Gọi O là giao điểm của AC và
BD,H là giao điểm của OB �và
BD�tại H.
BD�thì OB �
A'
B'
Áp dụng định lý hàm số cosin cho tam
giác ABD
BD2 AB 2 AD2 2AB.AD.cos
2a2 (1 cos ) 4a2 sin2 .
2
H
D
Do đó BD 2asin � OB asin .
2
2
Hai tam giác HB ��
D và HOB đồng
OH
OB 1
O
,
dạng, nên
HB � B ��
D 2
B
A
suy ra OB �
3OH.
2
OB �
Tam giác vuông BB �
O có đường cao BH, nên OB 2 OH.OB �
,
3
2
3OB 3asin � B �
B OB �
OB 2 2asin .
do đó OB �
2
2
Vì thế ta có thể tích khối lăng trụ ABCD.A ����
B C D là
� 2
VABCD.A ����
2a3 sin sin .
B C D S.BB a sin . 2asin
2
2
C'
C
3. Vì ABCD.A ' B ' C ' D ' là hình hộp đứng nên mặt các chéo ACC ' A ' và
BDD ' B ' là hình chữ nhật, do đó: s1 AC.AA ',
58
s2 BD.AA '
Tam giác AA ' O vuông tại A
OA '2 AA '2 OA 2 AA '2
AC 2
(1)
4
mà tam giác A 'BD vuông tại A ' nên
s
BD
, thay AC 1 ,
2
AA '
s2
BD
vào (1)
OA OA '
2
2AA '
OA '
Suy ra: AA '2
s12
4 AA '2
s22
4 AA '2
4
� 4 AA '
s22
s12
� AA '
2
4 s2
s12
4
Ta lại có : s1s2 AA '2 .AC.BD AA '2 .2S ABCD s22 s12 .S ABCD
� S ABCD
s1s2
s22 s12
.
2
2
4 s2 s1
V
AA
'.
S
Vậy ABCD.A ' B ' C ' D '
ABCD
4
s1s2
s22
s12
2s1s2
24 s22
s12
.
Bi 12
1. Gọi H là hình chiếu của A ' trên ( ABD) , J , K là hình chiếu
của H trên AB, AD
Áp dụng định lí cosin cho ABD :
�
BD2 AB 2 AD2 2AB.AD.cos BAD
� AD2 2a.AD 3a2 0 � AD 3a
1
3 3a2
�
� SABD AB.AD.sin BAD
2
2
Từ giả thiết suy ra hình chóp A '.ABD
có các mặt bên hợp đáy góc 600 . Nên
H là cách đều các cạnh của ABD
TH 1 : Nếu H nằm trong ABD thì H là tâm đường tròn nội tiếp ABD .
59