Các dạng toán thường gặp và các bài toán cơ bản về thể tích khối đa diện

Khoảng cách giữa đường thẳng và mặt phẳng song song: Khoảng cách giữa đường thẳng a và mpP song song với a là khoảng cách từ một điểm nào đó của a đến mpP.. Góc giữa đường thẳng a không

THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN

I Ôn tập kiến thức cơ bản:

ÔN TẬP 1 KIẾN THỨC CƠ BẢN HÌNH HỌC LỚP 9 - 10

1 Hệ thức lượng trong tam giác vuông : cho ABCD vuông ở A ta có :

A.QUAN HỆ SONG SONG

§1.ĐƯỜNG THẲNG VÀ MẶT PHẲNG SONG SONG

I Định nghĩa:

Đường thẳng và mặt

phẳng gọi là song song

với nhau nếu chúng

không có điểm nào chung

d

a (P)

ì

í

ï Ç =î

d

a (Q)

(P)

ĐL3: Nếu hai mặt phẳng

cắt nhau cùng song song

với một đường thẳng thì

giao tuyến của chúng

song song với đường

thẳng đó

(P) (Q) d(P)/ /a d/ /a(Q)/ /a

íïî

a d

Q P

§2.HAI MẶT PHẲNG SONG SONG

I Định nghĩa:

Hai mặt phẳng được gọi

là song song với nhau nếu

chúng không có điểm nào

chung

(P)/ /(Q) (P) (Q) Û Ç =Æ

Q P

ì Ì

íïî

I b a

Q P

Q P

Q P

ì ^ ^

íïî

vuông góc với hình chiếu

a’ của a trên (P)

§2.HAI MẶT PHẲNG VUÔNG GÓC I.Định nghĩa:

Hai mặt phẳng được gọi là vuông góc với nhau nếu góc giữa chúng bằng 900

P a

ĐL2:Nếu hai mặt phẳng

(P) và (Q) vuông góc

với nhau thì bất cứ

đường thẳng a nào nằm

trong (P), vuông góc với

giao tuyến của (P) và

(Q) đều vuông góc với

mặt phẳng (Q)

(P) (Q)(P) (Q) d a (Q)

a (P),a d

ì ^

ï Ç = Þ ^í

ï Ì ^î

P a

ï ^î

A

Q

P a

khoảng cách giữa hai điểm M và H,

trong đó H là hình chiếu của điểm M

trên đường thẳng a ( hoặc trên mp(P))

d(O; a) = OH; d(O; (P)) = OH

O

H O

P

2 Khoảng cách giữa đường thẳng và

mặt phẳng song song:

Khoảng cách giữa đường thẳng a và

mp(P) song song với a là khoảng cách

từ một điểm nào đó của a đến mp(P)

4.Khoảng cách giữa hai đường thẳng

§4.GÓC

1 Góc giữa hai đường thẳng a và b

là góc giữa hai đường thẳng a’ và b’

cùng đi qua một điểm và lần lượt cùng

phương với a và b

b' b

a' a

2 Góc giữa đường thẳng a không

vuông góc với mặt phẳng (P)

là góc giữa a và hình chiếu a’ của nó

trên mp(P)

Đặc biệt: Nếu a vuông góc với mặt

phẳng (P) thì ta nói rằng góc giữa đường

thẳng a và mp(P) là 900

a

3 Góc giữa hai mặt phẳng

là góc giữa hai đường thẳng lần lượt

vuông góc với hai mặt phẳng đó

Hoặc là góc giữa 2 đường thẳng nằm

trong 2 mặt phẳng cùng vuông góc với

giao tuyến tại 1 điểm

b a

Q P

P Q

a b

h

a b c

a a a

B h

4 Diện tích hình chiếu: Gọi S là diện

tích của đa giác (H) trong mp(P) và S’ là

diện tích hình chiếu (H’) của (H) trên

S

ÔN TẬP 3 KIẾN THỨC CƠ BẢN HÌNH HỌC LỚP 12

A THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN

I/ Các công thức thể tích của khối đa diện:

Cho khối tứ diện SABC và A’,

B’, C’ là các điểm tùy ý lần lượt

C B

A

S

C'

Chú ý:

1/ Đường chéo của hình vuông cạnh a là d = a 2,

Đường chéo của hình lập phương cạnh a là d = a 3,

Đường chéo của hình hộp chữ nhật có 3 kích thước a, b, c là d = 2 2 2

II/ Bài tập:

Nội dung chính

LOẠI 1: THỂ TÍCH LĂNG TRỤ

1) Dạng 1: Khối lăng trụ đứng có chiều cao hay cạnh đáy

Ví dụ 1: Đáy của lăng trụ đứng tam giác ABC.A’B’C’ là tam giác ABC vuông

cân tại A có cạnh BC = a 2 và biết A'B = 3a Tính thể tích khối lăng trụ

Vậy V = B.h = SABC AA' = a 23

Ví dụ 2: Cho lăng trụ tứ giác đều ABCD.A’B’C’D' có cạnh bên bằng 4a và

đường chéo 5a Tính thể tích khối lăng trụ này

?

A' D

D'

A

5a 4a

B' A'

B A

Ví dụ 3: Đáy của lăng trụ đứng tam giác ABC.A’B’C’ là tam giác đều cạnh

a = 4 và biết diện tích tam giác A’BC bằng 8 Tính thể tích khối lăng trụ

Lời giải:

Gọi I là trung điểm BC Ta có

VABC đều nên

2S1

Vậy : VABC.A’B’C’ = SABC AA'= 8 3

Ví dụ 4: Một tấm bìa hình vuông có cạnh 44 cm, người ta cắt bỏ đi ở mỗi góc

tấm bìa một hình vuông cạnh 12 cm rồi gấp lại thành một cái hộp chữ nhật không có nắp Tính thể tích cái hộp này

D'

A'

C'

B' D

A

C

B

Giải Theo đề bài, ta có AA' = BB' = CC' = DD' = 12 cm nên ABCD là hình vuông có

AB = 44 cm - 24 cm = 20 cm

và chiều cao hộp h = 12 cm Vậy thể tích hộp là

V = SABCD.h = 4800cm3

Ví dụ 5: Cho hình hộp đứng có đáy là hình thoi cạnh a và có góc nhọn bằng

B' A'

B A

600 Đường chéo lớn của đáy bằng đường chéo nhỏ của lăng trụ

Theo đề bài BD' = AC = 2a 3 a 3

2 =

2 2

DD 'BÞDD '= BD ' -BD =a 2V

Vậy V = SABCD.DD' =

3

a 62

Bài tập tương tự:

Bài 1: Cho lăng trụ đứng có đáy là tam giác đều biết rằng tất cả các cạnh của

lăng trụ bằng a Tính thể tích và tổng diện tích các mặt bên của lăng trụ

ĐS:

3

a 3V

Bài 3: Cho lăng trụ đứng tứ giác có đáy là hình thoi mà các đường chéo là 6cm

và 8cm biết rằng chu vi đáy bằng 2 lần chiều cao lăng trụ.Tính thể tích và tổng diện tích các mặt của lăng trụ

Đs: V = 240cm3 và S = 248cm2

Bài 4: Cho lăng trụ đứng tam giác có độ dài các cạnh đáy là 37cm ; 13cm

;30cm và biết tổng diện tích các mặt bên là 480 cm2 Tính thể tích lăng trụ Đs: V = 1080 cm3

Bài 5: Cho lăng trụ đứng tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông

cân tại A ,biết rằng chiều cao lăng trụ là 3a và mặt bên AA'B'B có đường chéo là 5a Tính thể tích lăng trụ

Đs: V = 24a3

Bài 6: Cho lăng trụ đứng tứ giác đều có tất cả các cạnh bằng nhau và biết tổng

diện tích các mặt của lăng trụ bằng 96 cm2 Tính thể tích lăng trụ

Đs: V = 64 cm3

Bài 7: Cho lăng trụ đứng tam giác có các cạnh đáy là 19,20,37 và chiều cao của

khối lăng trụ bằng trung bình cộng các cạnh đáy Tính thể tích của lăng trụ Đs: V = 2888

Bài 8: Cho khối lập phương có tổng diện tích các mặt bằng 24 m2 Tính thể tích khối lập phương Đs: V = 8 m3

Bài 9: Cho hình hộp chữ nhật có 3 kích thước tỉ lệ thuận với 3,4,5 biết rằng độ

dài một đường chéo của hình hộp là 1 m.Tính thể tích khối hộp chữ nhật

Đs: V = 0,4 m3

o 60

C'

B' A'

C

B A

Bài 10: Cho hình hộp chữ nhật biết rằng các đường chéo của các mặt lần lượt là

5; 10; 13 Tính thể tích khối hộp này Đs: V = 6

2)Dạng 2: Lăng trụ đứng có góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.

Ví dụ 1: Cho lăng trụ đứng tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác

vuông cân tại B với BA = BC = a ,biết A'B hợp với đáy ABC một góc 600 Tính thể tích lăng trụ

Lời giải:

Ta có A 'A^(ABC)ÞA 'A^AB& ABlà hình chiếu của A'B trên đáy ABC

Vậy góc[A 'B,(ABC)] ABA ' 60=¼= o

0

ABA 'ÞAA '=AB.tan 60 =a 3V

Ví dụ 2: Cho lăng trụ đứng tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác

vuông tại A với AC = a , ACB¼= 60 o biết BC' hợp với (AA'C'C) một góc 300 Tính AC' và thể tích lăng trụ

a o 60

o 30

Lời giải: V ABC Þ AB AC.tan60 = o =a 3

Ta có:

AB AC;AB AA'^ ^ ÞAB (AA'C'C)^nên AC' là hình chiếu của BC' trên (AA'C'C) Vậy góc[BC';(AA"C"C)] = ¼BC'A = 30o

o

ABAC'B AC' 3a

S = 2 Vậy V = a 6 3

Ví dụ 3: Cho lăng trụ đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình vuông cạnh a

và đường chéo BD' của lăng trụ hợp với đáy ABCD một góc 300

Tính thể tích và tổng diên tích của các mặt bên của lăng trụ

o 30

a

D'

C' A' B'

Vậy góc [BD';(ABCD)] = ¼DBD ' 30= 0

0 a 6BDD ' DD ' BD.tan 30

Ví dụ 4: Cho hình hộp đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình thoi cạnh

D'

C' B'

A'

D

C B

V B.h S= = BB'= 2

Bài tập tương tự:

Bài 1: Cho lăng trụ đứng ABC A'B'C' có đáy ABC vuông cân tại B biết

A'C = a và A'C hợp với mặt bên (AA'B'B) một góc 30o Tính thể tích lăng trụ

ĐS:

3

a 2V

16

=

Bài 2: Cho lăng trụ đứng ABC A'B'C' có đáy ABC vuông tại B biết

BB' = AB = a và B'C hợp với đáy (ABC) một góc 30o Tính thể tích lăng trụ

ĐS:

3

a 3V

2

=

Bài 3: Cho lăng trụ đứng ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác đều cạnh a biết

AB' hợp với mặt bên (BCC'B') một góc 30o

Tính độ dài AB' và thể tích lăng trụ ĐS: AB' a 3= ;

3

a 3V

2

=

Bài 4: Cho lăng trụ đứng ABC A'B'C' có đáy ABC vuông tại A biết

AC = a và ¼ACB 60= obiết BC' hợp với mặt bên (AA'C'C) một góc 30o

Tính thể tích lăng trụ và diện tích tam giác ABC' ĐS: V=a3 6 , S =

2

3a 32

Bài 5: Cho lăng trụ tam giác đều ABC A'B'C' có khoảng cách từ A đến mặt

phẳng (A'BC) bằng a và AA' hợp với mặt phẳng (A'BC) một góc 300

Tính thể tích lăng trụ ĐS:

3

32aV

9

=

Bài 6: Cho hình hộp chữ nhật ABCD A'B'C'D' có đường chéo A'C = a và biết

rằng A'C hợp với (ABCD) một góc 30o và hợp với (ABB'A') một góc 45o

Tính thể tích của khối hộp chữ nhật Đs:

3

a 2V

8

=

Bài 7: Cho hình hộp đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình vuông Gọi

O là tâm của ABCD và OA' = a Tính thể tích của khối hộp khi:

1) ABCD A'B'C'D' là khối lập phương

2) OA' hợp với đáy ABCD một góc 60o

3) A'B hợp với (AA'CC') một góc 30o

4

= ;3)

3

4a 3V

9

=

Bài 8: Cho lăng trụ đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình vuông và

BD' = a Tính thể tích lăng trụ trong các trường hợp sau đây:

1) BD' hợp với đáy ABCD một góc 60o

2) BD' hợp với mặt bên (AA'D'D) một góc 30o Đs: 1)V = a3 3

16 2)V =

3

a 28

Bài 9: Chiều cao của lăng trụ tứ giác đều bằng a và góc của 2 đường chéo phát

xuất từ một đỉnh của 2 mặt bên kề nhau là 60o.Tính thể tích lăng trụ và tổng diện tích các mặt của lăng trụ Đs: V = a3 và S = 6a2

Bài 10 : Cho hình hộp chữ nhật ABCD A'B'C'D' có AB = a ; AD = b ; AA' = c

và BD' = AC' = CA' = a2+ +b2 c2

1) Chúng minh ABCD A'B'C'D' là hộp chữ nhật

2) Gọi x,y,z là góc hợp bởi một đường chéo và 3 mặt cùng đi qua một đỉng thuộc đường chéo Chứng minh rằng sin x sin y sin z 12 + 2 + 2 =

3) Dạng 3: Lăng trụ đứng có góc giữa 2 mặt phẳng

Ví dụ 1: Cho lăng trụ đứng tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác

vuông cân tại B với BA = BC = a ,biết (A'BC) hợp với đáy (ABC) một góc

600 Tính thể tích lăng trụ

B' A'

C

B

A

o 60

Lời giải:

Ta có A 'A^(ABC)& BC^ABÞBC^A 'B Vậy góc[(A 'BC),(ABC)] ABA ' 60=¼= o

0

ABA 'ÞAA '=AB.tan 60 =a 3V

Ví dụ 2: Đáy của lăng trụ đứng tam giác ABC.A’B’C’ là tam giác đều Mặt

(A’BC) tạo với đáy một góc 300 và diện tích tam giác A’BC bằng 8

Tính thể tích khối lăng trụ

x

o 30

I

C'

B' A'

C

B A

Giải:VABC đều ÞAI^BC mà AA'^(ABC)

AI AI

I A AI

3

323

230cos:'

Vậy VABC.A’B’C’ = CI.AI.A’A = x3 3

Mà SA’BC = BI.A’I = x.2x = 8 Þ x = 2

Do đó VABC.A’B’C’ = 8 3

Ví dụ 3: Cho lăng trụ tứ giác đều ABCD A'B'C'D' có cạnh đáy a và mặt phẳng

(BDC') hợp với đáy (ABCD) một góc 60o.Tính thể tích khối hộp chữ nhật

B' C'

C

A D

V vuông nên CC' = OC.tan60o =a 6

2 Vậy V =

3

a 62

Ví dụ 4: Cho hình hộp chữ nhật ABCD A'B'C'D' có AA' = 2a ; mặt phẳng

(A'BC) hợp với đáy (ABCD) một góc 60o và A'C hợp với đáy (ABCD) một

góc 30o Tính thể tích khối hộp chữ nhật

2a

o 30

o

60

D'

C' B'

A'

D C

Bài tập tương tự:

Bài 1: Cho hộp chữ nhật ABCD A'B'C'D' có AA' = a biết đường chéo A'C hợp

với đáy ABCD một góc 30o và mặt (A'BC) hợp với đáy ABCD một góc 600 Tính thể tích hộp chữ nhật Đs:

3

2a 2V

3

=

Bài 2: Cho lăng trụ đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình vuông và cạnh

bên bằng a biết rằng mặt (ABC'D') hợp với đáy một góc 30o.Tính thể tích khối lăng trụ Đs: V = 3a3

Bài 3: Cho lăng trụ đứng ABCA'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông cân tại B

và AC = 2a biết rằng (A'BC) hợp với đáy ABC một góc 45o Tính thể tích lăng trụ Đs: V=a3 2

Bài 4: Cho lăng trụ đứng ABCA'B'C' có đáy ABC là tam giác cân tại A với

AB = AC = a và ¼BAC 120= o biết rằng (A'BC) hợp với đáy ABC một góc 45o Tính thể tích lăng trụ Đs:

3

a 3V

8

=

Bài 5: : Cho lăng trụ đứng ABCA'B'C' có đáy ABC là tam giác vuông tại B và

BB' = AB = h biết rằng (B'AC) hợp với đáy ABC một góc 60o Tính thể tích lăng trụ Đs: V h3 2

4

=

Bài 6: Cho lăng trụ đứng ABC A'B'C' có đáy ABC đều biết cạnh bên AA' = a

Tính thể tích lăng trụ trong các trường hợp sau đây:

1) Mặt phẳng (A'BC) hợp với đáy ABC một góc 60o

2) A'B hợp với đáy ABC một góc 45o

3) Chiều cao kẻ từ A' của tam giác A'BC bằng độ dài cạnh đáy của lăng trụ Đs: 1) V=a3 3 ; 2) V =

Bài 7: Cho lăng trụ tứ giác đều ABCD A'B'C'D' có cạnh bên AA' = 2a Tính

thể tích lăng trụ trong các trường hợp sau đây:

1) Mặt (ACD') hợp với đáy ABCD một góc 45o

2) BD' hợp với đáy ABCD một góc 600

Bài 8: Cho lăng trụ đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình vuông cạnh a

Tính thể tích lăng trụ trong các trường hợp sau đây:

1)Mặt phẳng (BDC') hợp với đáy ABCD một góc 60o

2)Tam giác BDC' là tam giác đều

3)AC' hợp với đáy ABCD một góc 450

Đs: 1)

3

a 62

V = ; 2) V = a3 ; V = a3 2

Bài 9: Cho lăng trụ đứng ABCD A'B'C'D' có đáy ABCD là hình thoi cạnh a và

góc nhọn A = 60o Tính thể tích lăng trụ trong các trường hợp sau đây:

1)Mặt phẳng (BDC') hợp với đáy ABCD một góc 60o

Bài 10: Cho hình hộp chữ nhật ABCD A'B'C'D' có BD' = 5a ,BD = 3a

Tính thể tích khối hộp trong các trường hợp sau đây:

4) Dạng 4: Khối lăng trụ xiên

Ví dụ 1: Cho lăng trụ xiên tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác

đều cạnh a , biết cạnh bên là a 3 và hợp với đáy ABC một góc 60o

Tính thể tích lăng trụ

H

o 60

Lời giải:

Ta có C'H^(ABC)ÞCH là hình chiếu của CC' trên (ABC)

Vậy góc[CC',(ABC)] C'CH=¼=60o

0 3aCHC' C'H CC'.sin 60

= Vậy V = SABC.C'H =

3

3a 38

Ví dụ 2: Cho lăng trụ xiên tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác

đều cạnh a Hình chiếu của A' xuống (ABC) là tâm O đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC biết AA' hợp với đáy ABC một góc 60

1) Chứng minh rằng BB'C'C là hình chữ nhật

2) Tính thể tích lăng trụ

H O

C

B

Lời giải:

1) Ta có A 'O^(ABC)ÞOA là hình chiếu của AA' trên (ABC)

Vậy góc[AA ',(ABC)] OAA ' 60=¼= o

Ta có BB'CC' là hình bình hành ( vì mặt bên của lăng trụ)

AO^BC tại trung điểm H của BC nên

BC^A 'H(đl 3 ^)

BC (AA 'H) BC AA '

Þ ^ Þ ^ mà AA'//BB' nên BC ^ BB' Vậy BB'CC' là hình chữ nhật 2) V ABC đều nên AO 2AH 2 a 3 a 3

3 3 2 3

oAOA 'ÞA 'O=AO t an60 =aV

Vậy V = SABC.A'O =

3

a 34

Ví dụ 3: Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có đáy là hình chữ nhật với

AB = 3AD = 7 Hai mặt bên (ABB’A’) và (ADD’A’) lần lượt tạo với đáy

những góc 450 và 600 .Tính thể tích khối hộp nếu biết cạnh bên bằng 1

H N

M

D'

C'

B' A'

D

C

B A

Lời giải:

Kẻ A’H ^( ABCD),HM^ AB, HN ^ AD

AD N

A AB M

'

2 2

4

3 2

=Þ

-x x

Vậy VABCD.A’B’C’D’ = AB.AD.x

= 3 7. 3 3

7 =

Bài tập tương tự:

Bài 1: Cho lăng trụ ABC A'B'C'có các cạnh đáy là 13;14;15và biết cạnh bên

bằng 2a hợp với đáy ABCD một góc 45o Tính thể tích lăng trụ Đs: V = a3 2

Bài 2: Cho lăng trụ ABCD A'B'C'D'có đáy ABCD là hình vuông cạnh a và biết

cạnh bên bằng 8 hợp với đáy ABC một góc 30o.Tính thể tích lăng trụ Đs: V =336

Bài 3: Cho hình hộp ABCD A'B'C'D'có AB =a;AD =b;AA' = c và¼BAD 30= o và

biết cạnh bên AA' hợp với đáy ABC một góc 60o.Tính thể tích lăng trụ

Bài 4 : Cho lăng trụ tam giác ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác đều cạnh a và

điểm A' cách đều A,B,C biết AA' = 2a 3

3 .Tính thể tích lăng trụ Đs:

3

a 3V

4

=

Bài 5: Cho lăng trụ ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác đều cạnh a , đỉnh A' có

hình chiếu trên (ABC) nằm trên đường cao AH của tam giác ABC biết mặt bêb

BB'C'C hợp vớio đáy ABC một góc 60o

1) Chứng minh rằng BB'C'C là hình chữ nhật

2) Tính thể tích lăng trụ ABC A'B'C' Đs:

3

3a 3V

8

=

Bài 6: Cho lăng trụ ABC A'B'C' có đáy ABC là tam giác đều với tâm O Cạnh b

CC' = a hợp với đáy ABC 1 góc 60o và C' có hình chiếu trên ABC trùng với O

1) Chứng minh rằng AA'B'B là hình chữ nhật Tính diện tích AA'B'B

2) Tính thể tích lăng trụ ABCA'B'C' Đs: 1)

2

a 3S

2

= 2)

3

3a 3V

8

=