Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 19 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
19
Dung lượng
825,71 KB
Nội dung
CỰC TRỊ TRONG HÌNH HỌC KHƠNG GIAN Câu 1: Cho hình chóp S ABC có SA a , SB a , SC a Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax a B Vmax a3 C Vmax a3 D Vmax a3 Lời giải A B S H C Gọi H hình chiếu A mặt phẳng SBC AH SBC Ta có AH AS Dấu '' '' xảy AS SBC SB.SC SB.SC.sin BSC 2 Dấu '' '' xảy SB SC 1 1 Khi V SSBC AH SB SC AS SA.SB.SC 3 Dấu '' '' xảy SA, SB, SC đơi vng góc với S SBC Vậy thể tích lớn khối chóp Vmax a3 SA.SB.SC 6 Chọn D Câu 2: Cho hình hộp chữ nhật ABCD A ' B ' C ' D ' có độ dài đường chéo AC ' 18 Gọi S diện tích tồn phần hình hộp cho Tìm giá trị lớn S max S A S max 36 B S max 18 C S max 18 D S max 36 Lời giải Gọi a, b, c ba kích thước hình hộp chữ nhật Khi S ab bc ca Theo giả thiết ta có a b c AC '2 18 Từ bất đẳng thức a b c ab bc ca , suy S ab bc ca 2.18 36 Dấu '' '' xảy a b c Chọn D Câu 3: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình chữ nhật với AB , cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy ABCD SC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax 40 B Vmax 80 C Vmax 20 D Vmax 24 Lời giải S A B x C D Đặt cạnh BC x Tam giác vuông ABC , có AC 16 x Tam giác vng SAC , có SA SC AC 20 x Diện tích hình chữ nhật S ABCD AB.BC x Thể tích khối chóp VS ABCD S ABCD SA x 20 x 3 x2 Áp dụng BĐT Côsi, ta có x 20 x 20 x 2 Dấu " " xảy x 20 x x 10 Vậy Vmax Cách Xét hàm số f x 40 10 Suy VS ABCD 10 3 40 x 20 x 0; Chọn A Câu 4: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác có SA SB SC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax B Vmax 12 C Vmax 12 D Vmax 12 Lời giải S A C O M B Gọi O tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Vì S ABC hình chóp SO ABC Đặt AB x Diện tích tam giác S ABC Gọi M trung điểm BC AM x2 x x OA AM 3 Tam giác vng SOA, có SO SA2 OA2 x2 1 x2 3 x Khi VS ABC S ABC SO x x 3 12 Xét hàm f x x x 0; , ta max f x f 12 0; Cách Ta có x 3 x 2 16 x2 x x x x x 2 Chọn A Câu 5: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình chữ nhật, AD Các cạnh bên Tìm thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax 130 B Vmax 128 C Vmax 125 D Vmax 250 Lời giải S x B O C A D Gọi O AC BD Vì SA SB SC SD suy hình chiếu S mặt đáy trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp đa giác đáy SO ABCD Đặt AB x Tam giác vuông ABC , có AC AB BC x 16 Tam giác vng SOA, có SO SA2 AO SA2 AC 128 x 1 128 x 1 128 Khi VS ABCD S ABCD SO x x 128 x x 128 x 3 3 128 Dấu '' '' xảy x 128 x x Suy VS ABCD Chọn B Câu 6: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình thoi tâm O , cạnh 1; SO vng góc với mặt phẳng đáy ABCD SC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax B Vmax Lời giải C Vmax 27 D Vmax 27 S A B x O C D Đặt OA OC x Tam giác vng AOD, có OD AD OA2 x Suy BD x Diện tích hình thoi S ABCD OA.BD x x Tam giác vng SOC , có SO SC OC x 1 Thể tích khối chóp VS ABCD S ABCD SO x x x x 1 x 3 Xét hàm f x x 1 x 0;1 , ta max f x f 0;1 3 3 27 Cách Áp dụng BDT Cơsi, ta có Suy Vmax x 1 x 2 x 1 x 1 x 3 2x2 1 x2 x2 27 Chọn D Câu 7: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình bình hành với AD 4a Các cạnh bên hình chóp a Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax 8a B Vmax a C Vmax 8a D Vmax a Lời giải S D A H B C Do SA SB SC SD a nên hình chiếu vng góc S mặt phẳng ABCD trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp đáy, tứ giác ABCD hình chữ nhật Gọi H AC BD , suy SH ABCD Đặt AB x Ta có AC AD AB x 16a Tam giác vng SHA, có SH SA2 AC 8a x 1 Khi VS ABCD S ABCD SH AB AD.SH 3 8a x a a 8a 2 2 x.4a x 8a x x 8a x 3 3 Chọn A Câu 8: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác vuông C , AB Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy ABC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax B Vmax C Vmax 12 D Vmax Lời giải S B A C Đặt AC x Suy CB AB CA2 x Diện tích tam giác S ABC x x2 AC.CB 2 1 x2 x Khi VS ABC S ABC SA x x 6 Chọn A Câu 9: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác vng cân C , cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy ABC Biết SC 1, tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax 12 B Vmax 12 C Vmax 27 Lời giải S A B x x C Giả sử CA CB x Suy SA SC AC x 1 Diện tích tam giác S ABC CA.CB x 2 D Vmax 27 1 Khi VS ABC S ABC SA x x Xét hàm f x Cách Ta có x 2 x x 0;1 , ta max f x f 0;1 27 1 x 2 x x2 x x x x 2 Chọn D Câu 10: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác vng A AB Các cạnh bên SA SB SC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax B Vmax C Vmax D Vmax Lời giải S C B I A Gọi I trung điểm BC Suy IA IB IC I tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Theo giả thiết, ta có SA SB SC suy I hình chiếu S mặt phẳng ABC SI ABC Đặt AC x Suy BC AB AC x 15 x x AB.AC 2 Tam giác vuông SBI , có SI SB BI Diện tích tam giác vng S ABC Khi VS ABC 1 x 15 x 1 x 15 x SABC SI x 15 x 3 2 12 12 Chọn A Câu 11: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vuông cạnh a , cạnh bên SA y vuông góc với mặt đáy ABCD Trên cạnh AD lấy điểm M đặt AM x y 0 0 x a Tính thể tích lớn Vmax khối chóp S ABCM , biết x y a A Vmax a3 B Vmax a3 Lời giải C Vmax a3 D Vmax a3 S x y A a B a M C D Từ x y a y a x BC AM ax Diện tích mặt đáy S ABCM AB a ax a Thể tích khối chóp VS ABCM S ABCM SA a a x a x a x 3 a 3a Xét hàm f x a x a x 0; a , ta max f x f 0;a 2 Suy Vmax a3 Chọn B Câu 12: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình chữ nhật với AB 4, SC mặt bên SAD tam giác cân S nằm mặt phẳng vng góc với đáy Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax 40 B Vmax 40 C Vmax 80 D Vmax 80 Lời giải S A B H C D Gọi H trung điểm AD SH AD Mà SAD ABCD SH ABCD 2 Giả sử AD x Suy HC HD CD x2 16 Tam giác vuông SHC , có SH SC HC 20 x2 1 Khi VS ABCD S ABCD SH AB AD.SH 3 x2 1 80 4.x 20 x 80 x x 80 x 3 Chọn D Câu 13: Cho hình chóp S ABC có SA x x , tất cạnh lại Tính thể tích lớn Vmax khối chóp cho A Vmax B Vmax C Vmax 12 D Vmax 16 Lời giải S x C A H N B Ta có tam giác ABC SBC tam giác cạnh Gọi N trung điểm BC Trong tam giác SAN , kẻ SH AN 1 Ta có ● SN đường cao tam giác SBC SN BC AN ● BC SAN BC SH BC SN Từ 1 , suy SH ABC Diện tích tam giác ABC S ABC 1 3 1 Khi VS ABC S ABC SH SABC SN 3 Dấu '' '' xảy H N Chọn B Câu 14: Xét khối tứ diện ABCD có cạnh AB x cạnh lại Tìm x để thể tích khối tứ diện ABCD đạt giá trị lớn A x B x C x Lời giải Hình vẽ A x C B H D Cách làm tương tự N D x 14 Tam giác BCD cạnh BN VABCD lớn H N Khi ANB vng Trong tam giác vng cân ANB , có AB BN Chọn A Câu 15: Trên ba tia Ox, Oy, Oz vng góc với đôi, lấy điểm A, B, C cho OA a, OB b, OC c Giả sử A cố định B, C thay đổi luôn thỏa OA OB OC Tính thể tích lớn Vmax khối tứ diện OABC A Vmax a3 B Vmax a3 C Vmax a3 24 D Vmax a3 32 Lời giải Từ giả thiết ta có a b c 1 bc a3 abc a bc a 6 24 Do OA, OB, OC vng góc đôi nên VOABC a Dấu '' '' xảy b c Chọn C Câu 16: Cho tứ diện SABC có SA, AB, AC đơi vng góc với nhau, độ dài cạnh BC a, SB b, SC c Tính thể tích lớn Vmax khối tứ diện cho A Vmax abc B Vmax abc C Vmax Lời giải S c z b y A x C a B x2 y2 a2 Đặt AB x, AC y, AS z Ta có x z b 2 y z c Khi V x xyz xy yz zx V2 288 y y z z x a 2b2c2 abc V 288 288 24 Dấu '' '' xảy x y z a b c Chọn D abc 12 D Vmax abc 24 Câu 17: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vng cạnh a, cạnh bên SA a vng góc với mặt đáy ABCD Trên SB, SD lấy hai điểm M , N cho SM m 0, SB SN n Tính thể tích lớn Vmax khối chóp S AMN biết 2m 3n SD A Vmax a3 B Vmax a3 72 D Vmax C ABCD a3 48 Lời giải S M N B A C D Thể tích khối chóp S ABD VS ABD a3 VS AMN SM SN mna Ta có mn VS AMN mnV S ABD VS ABD SB SD 2.m 3.n 2m2 3n Mặt khác mn 6 2m 3n 1 a3 Dấu '' '' xảy m ; n Suy V S AMN 2 72 2m 3n Chọn B Câu 18: Cho hình hộp chữ nhật ABCD A ' B ' C ' D ' có đáy ABCD hình vng Biết tổng diện tích tất mặt khối hộp 32 Tính thể tích lớn Vmax khối hộp cho A Vmax 56 B Vmax 80 C Vmax 70 D Vmax 64 Lời giải Đặt a độ dài cạnh hình vng đáy, b chiều cao khối hộp với a, b 16 Theo giả thiết ta có 2a 4ab 32 2a a 2b 32 a a 2b 16 b a 2 a 16 Do b a a a 16 Khi thể tích khối hộp V a a a 8a 2 a 64 Xét hàm f a a 8a 0; , ta max f a f 0;4 3 Chọn D Câu 19: Cho hình lăng trụ đứng tích V có đáy tam giác Khi diện tích tồn phần hình lăng trụ nhỏ độ dài cạnh đáy bao nhiêu? A 4V B V C 2V D 6V Lời giải Gọi h chiều cao lăng trụ; a độ dài cạnh đáy a2 4V Theo giả thiết ta có V Sday h h h a Diện tích tồn phần lăng trụ: S S2 day S xung quanh Áp dụng BĐT Côsi, ta có S toan phan a2 4V 3a a a 3V a a 3V 3V a 2 3V 3V 33 3 2V 2 a a a a a 3V 3V Dấu '' '' xảy a 4V a a Chọn A Câu 20: Cho hình chóp S ABCD có SA x x , tất cạnh lại Với giá trị x thể tích khối chóp S ABCD lớn nhất? A x B x C x D x Lời giải S A B H O D C Gọi O tâm hình thoi ABCD OA OC 1 Theo ra, ta có SBD CBD OS OC Từ 1 , ta có OS OA OC Suy OA AC SAC vuông S AC x x2 x2 OB AB OA2 2 Diện tích hình thoi S ABCD 2.OA.OB x 1 x Ta có SB SC SD , suy hình chiếu vng góc H đỉnh S mặt đáy tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BCD H AC SA.SC Trong tam giác vuông SAC , ta có SH SA SC Khi VS ABCD x 1 x x x2 x x 1 1 x2 x2 x x2 6 Suy VS ABCD Dấu '' '' xảy x x x Chọn C Câu 21: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác vng cân A , SA vng góc với đáy, khoảng cách từ A đến mặt phẳng SBC Gọi góc hai mặt phẳng SBC ABC , tính cos A cos thể tích khối chóp S ABC nhỏ B cos C cos 2 D cos Lời giải S H C A M B H SM 1 SA ABC SA BC Gọi M trung điểm BC , kẻ AH SM Tam giác ABC cân suy BC AM Mà Suy BC SAM AH BC Từ 1 , suy AH SBC nên d A, SBC AH 3 Tam giác vuông AMH , có AM sin Tam giác vng SAM , có SA AM tan cos Tam giác vuông cân ABC , BC AM 9 BC AM AM 2 sin cos Khi V SABC SA 1 cos cos Diện tích tam giác S ABC Xét hàm f x 1 cos x cos x , ta f x Dấu " " xảy cos Chọn B 3 Suy V 27 Cách Đặt AB AC x; SA y Khi VS ABC Vì AB, AC , AS đơi vng góc nên Suy x y 81 VSABC x y 1 1 1 33 d A, SBC x x y x y 27 x y Dấu " " xảy x y 3 cos Câu 22: Cho khối chóp S ABC có đáy tam giác vng cân B Khoảng cách từ A đến mặt phẳng SCB 900 Xác định độ dài cạnh AB để khối chóp S ABC SBC a 2, SAB tích nhỏ A AB a 10 B AB a D AB 3a C AB 2a Lời giải S H C D A B Gọi D điểm cho ABCD hình vng AB AD Ta có AB SAD AB SD SAB 90 AB SA Tương tự, ta có BC SD Từ suy SD ABDC Kẻ DH SC H SC DH SBC Khi d A, SBC d D, SBC DH Đặt AB x Trong tam giác vng SDC , có 1 1 2 DH SD DC a Thể tích khối chóp VS ABC Xét hàm f x 1 Suy SD SD x ax x 2a 1 ax3 a x3 VS ABCD x 2a x 2a x3 x 2a a 2; , ta f x f a 3a a 2; Chọn B Câu 23: Cho tam giác OAB cạnh a Trên đường thẳng d qua O vng góc với mặt phẳng OAB lấy điểm M cho OM x Gọi E , F hình chiếu vng góc A MB OB Gọi N giao điểm EF d Tìm x để thể tích tứ diện ABMN có giá trị nhỏ A x a B x a C x a 12 D x a Lời giải M A O E F B N a Do tam giác OAB cạnh a F trung điểm OB OF AF OB Ta có AF MOB AF MB AF MO Mặt khác, MB AE Suy MB AEF MB EF Suy OBM ∽ ONF nên OB ON OB.OF a ON OM OF OM 2x a2 a a3 Ta có VABMN VABOM VABON S OAB OM ON x 12 2x 12 a2 a Đẳng thức xảy x x 2x Chọn B Câu 24: Cho tam giác ABC vuông cân B , AC Trên đường thẳng qua A vng góc với mặt phẳng ABC lấy điểm M , N khác phía so với mặt phẳng ABC cho AM AN Tính thể tích nhỏ Vmin khối tứ diện MNBC A Vmin B Vmin C Vmin Lời giải 12 D Vmin M A C B N Đặt AM x, AN y AB BC suy AM AN x y Tam giác vng ABC , có AC 2 Diện tích tam giác vng S ABC AB 1 Cosi Ta có VMNBC VM ABC VN ABC S ABC AM AN x y xy 3 3 Dấu " " xảy x y Chọn D Câu 25: Cho hình chóp S ABC có đáy ABC tam giác vng C , SA AB Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy ABC Gọi H , K hình chiếu vng góc A lên SB SC Tính thể tích lớn Vmax khối chóp S AHK A Vmax B Vmax C Vmax D Vmax Lời giải S K H C A B Đặt AC x x Tam giác vuông ABC , có BC AB AC x Tam giác SAB cân A , có đường cao AH suy H trung điểm SB nên Tam giác vuông SAC , có SA2 SK SC Ta có VS AHK SH SK VS ABC SB SC x x SK SA2 SC SC x2 SH SB VS AHK 2 1 x 4x V S SA S ABC ABC x2 x2 x 4 x x2 Xét hàm f x 0; , ta max f x f 0;2 x 4 3 Chọn A Câu 26: Cho hình hộp chữ nhật ABCD ABC D có AB x, AD 3, góc đường thẳng AC mặt phẳng ABBA 300 Tìm x để thể tích khối hộp chữ nhật tích lớn A x 15 B x C x 3 D x Lời giải D' C' B' A' h C D x A B Vì ABCD ABC D hình hộp chữ nhật suy BC ABBA Khi AB hình chiếu AC mặt phẳng ABBA B Suy 300 AC , ABBA AC , AB CA Đặt BB h h Tam giác vng ABB, có AB AB2 BB2 x h B Tam giác vng ABC , có tan CA BC tan 300 AB 2 x h 27 x h Thể tích khối hộp chữ nhật ABCD ABC D V BB.S ABCD 3xh x h2 27 81 81 Áp dụng BĐT Cơsi, ta có xh Vmax 2 x h 27 Dấu " " xảy x2 x 2 x h 27 Chọn B Câu 27: Cho hình hộp chữ nhật có tổng diện tích mặt 36 độ dài đường chéo Tính thể tích lớn Vmax khối hộp chữ nhật cho A Vmax 16 B Vmax 12 C Vmax Lời giải Giả sử a, b, c kích thước hình hộp chữ nhật Độ dài đường chéo hình chữ nhật Tổng diện tích mặt ab bc ca a b2 c2 D Vmax 6 2 ab bc ca 36 ab bc ca 18 Theo giả thiết ta có 2 2 a b c 36 a b c Ta cần tìm giá trị lớn V abc Ta có a b c a b c ab bc ca 72 a b c Ta có b c 4bc a 18 a a a 18a với a 0; Khi V abc a 18 a b c a 18 a a a3 2a 18a Xét hàm số f a a 2a max f x f 0;4 f 4 , ta Chọn C a bc Nhận xét Nếu sử dụng V abc 16 sai dấu '' '' không xảy Câu hỏi tương tự Cho hình hộp chữ nhật có tổng độ dài tất ác cạnh 32 độ dài đường chéo Tính thể tích lớn Vmax khối hộp chữ nhật cho ĐS: Vmax 16 Câu 28: Cho hình hộp chữ nhật có ba kích thước a, b, c Dựng hình lập phương có cạnh tổng ba kích thước hình hộp chữ nhật Biết thể tích hình lập phương ln gấp 32 lần thể tích hình hộp chữ nhật Gọi S tỉ số diện tích tồn phần hình lập phương diện tích tồn phần hình hộp chữ nhật Tìm giá trị lớn S max S A S max 10 B S max 16 C S max 32 D S max Lời giải Theo giả thiết ta có cạnh hình lập phương a b c ● Hình hộp chữ nhật có: V abc S ab ac bc ● Hình lập phương có: V ' a b c S 'tp a b c a b c S Suy S S2 ab bc ca Ta có a b c a b c 32abc a3 3 32 bc b c b c 1 32 a a a a a b a x x y 1 Đặt x y 1 32 xy xy c 32 y a Khi x y 1 S x y xy x y 1 3 x y 1 x y 32 Ta có x y 1 32 xy x y t x y 11 S 96 t2 t 32t 32 48 t t 1 t 8t 16t t Xét hàm f t t2 đoạn 2;3 , ta max f t f 2;3 t 32t 32 10 Chọn D Câu 29: Cho hình chóp S ABC có SA 1, SB 2, SC Gọi G trọng tâm tam giác ABC Mặt phẳng qua trung điểm I SG cắt cạnh SA, SB, SC M , N , P Tính 1 2 SM SN SP 18 C Tmin 7 giá trị nhỏ Tmin biểu thức T A Tmin B Tmin D Tmin Lời giải Do G trọng tâm ABC SG SA SB SC SA SB SC SG SA SB SC SI SM SN SP SI SM SN SP SI SM SN SP SM SN SP SA SB SC SA SB SC 1 SM SN SP SM SN SP Áp dụng BĐT bunhiacopxki, ta có Do I , M , N , P đồng phẳng nên 1 SA SB SC SA2 SB SC 2 SN SP SM SM SN SP 36 18 Suy T 2 SA SB SC Chọn C Cách trắc nghiệm Do với hình chóp nên ta chọn trường hợp đặc biệt SA, SB, SC đơi vng góc tọa độ hóa sau: S O 0; 0; , A 1; 0; , B 0; 2; 1 1 1 C 0; 0;3 Suy G ; ;1 I ; ; 3 6 2 Khi mặt phẳng cắt SA, SB, SC M a; 0; , N 0; b; , P 0;0; c x y z 1 T a b c a b c 1 1 1 1 1 Vì I ; ; : a b c 6 2 : 18 1 1 1 1 1 1 Ta có T 6 a b c 6 a b c Câu 30: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình bình hành, thể tích V Gọi M trung điểm cạnh SA, N điểm nằm cạnh SB cho SN NB; mặt phẳng di động qua điểm M , N cắt cạnh SC , SD hai điểm phân biệt K , Q Tính thể tích lớn Vmax khối chóp S MNKQ A Vmax V B Vmax V C Vmax 3V D Vmax 2V Lời giải S N M Q P D A B C SK a 1 SC Vì mặt phẳng di động qua điểm M , N cắt cạnh SC , SD hai Gọi a điểm phân biệt K, Q nên ta có đẳng SA SC SB SD SD SQ 2a 2 SM SK SN SQ a SQ SD a VS MNKQ SM SN SK SM SK SQ 4a 2a VS ABCD SA SB SC SA SC SD a a 2a 1 Xét hàm f a đoạn 0;1 , ta max f a f 1 0;1 a2 Chọn B Ta có thức ... a, b, c Dựng hình lập phương có cạnh tổng ba kích thước hình hộp chữ nhật Biết thể tích hình lập phương ln gấp 32 lần thể tích hình hộp chữ nhật Gọi S tỉ số diện tích tồn phần hình lập phương... diện tích tồn phần hình hộp chữ nhật Tìm giá trị lớn S max S A S max 10 B S max 16 C S max 32 D S max Lời giải Theo giả thi t ta có cạnh hình lập phương a b c ● Hình hộp chữ nhật... SABC SI x 15 x 3 2 12 12 Chọn A Câu 11: Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD hình vuông cạnh a , cạnh bên SA y vuông góc với mặt đáy ABCD Trên cạnh AD lấy điểm M đặt AM