Đối với nhiều bạn, môn toán khiến nhiều bạn cảm thấy khó khăn nhất trong tất cả các môn khi tham gia vào kỳ thi THPT Quốc Gia 2020. Để các bạn thêm phần tự tin khi một kỳ thi nữa sắp đến gần, tài liệu sẽ gửi tới các bạn bộ tài liệu ôn thi THPT Quốc Gia 2020 Môn Toán kèm theo đáp án chi tiết ngay bên dưới
CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG CHUYÊN ĐỀ 16 ĐT:0946798489 MẶT CẦU, KHỐI CẦU MỤC LỤC PHẦN A CÂU HỎI 1 Dạng 1. Diện tích xung quanh, bán kính 1 Dạng 2. Thể tích 2 Dạng 3. Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối đa diện 3 Dạng 3.1 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối lăng trụ 3 Dạng 3.2 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối chóp . 4 Dạng 3.2.1 Khối chóp có cạnh bên vng góc với đáy 4 Dạng 3.2.2 Khối chóp có mặt bên vng góc với đáy . 7 Dạng 3.2.3 Khối chóp đều . 8 Dạng 3.2.4 Khối chóp khác 8 Dạng 4. Bài toán thực tế, cực trị 10 PHẦN B ĐÁP ÁN THAM KHẢO 11 Dạng 1. Diện tích xung quanh, bán kính . 11 Dạng 2. Thể tích 12 Dạng 3. Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối đa diện . 13 Dạng 3.1 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối lăng trụ 13 Dạng 3.2 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối chóp . 17 Dạng 3.2.1 Khối chóp có cạnh bên vng góc với đáy 17 Dạng 3.2.2 Khối chóp có mặt bên vng góc với đáy 29 Dạng 3.2.3 Khối chóp đều . 36 Dạng 3.2.4 Khối chóp khác 39 Dạng 4. Bài toán thực tế, cực trị 49 PHẦN A. CÂU HỎI Dạng 1. Diện tích xung quanh, bán kính Câu 1. (Mã đề 101 BGD&ĐT NĂM 2018) Diện tích của mặt cầu bán kính R bằng: A. R B. R C. 2 R D. 4 R Câu 2. (THPT THIỆU HĨA – THANH HĨA NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho mặt cầu có diện tích bằng 16 a Khi đó, bán kính mặt cầu bằng Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG A. 2a B. 2a C. 2a ĐT:0946798489 D. a Câu 3. (CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI NĂM 2018-2019 LẦN 01) Diện tích mặt cầu bán kính 2a là 4 a A. 4 a B. 16 a C. 16a D. Câu 4. (THPT NGHĨA HƯNG NĐ- GK2 - 2018 - 2019) Diện tích của một mặt cầu bằng 16 cm Bán kính của mặt cầu đó là. A. 8cm B. 2cm Câu 5. D. 6cm (SỞ GD&ĐT BÌNH PHƯỚC NĂM 2018-2019 LẦN 01) Tính diện tích mặt cầu S khi biết chu vi đường tròn lớn của nó bằng 4 A. S 32 B. S 16 Câu 6. C. 4cm C. S 64 D. S 8 Cho ba hình cầu tiếp xúc ngồi nhau từng đơi một và cùng tiếp xúc với một mặt phẳng. Các tiếp điểm của các hình cầu trên mặt phẳng lập thành tam giác có các cạnh bằng , và Tích bán kính của ba hình cầu trên là A. 12 B. C. D. Dạng 2. Thể tích Câu 7. (Mã đề 102 BGD&ĐT NĂM 2018) Thể tích của khối cầu bán kính R bằng A. R B. R C. 4 R D. 2 R Câu 8. (ĐỀ THAM KHẢO BGD&ĐT NĂM 2018-2019) Thể tích khối cầu bán kính a bằng : a3 4 a A. B. 2 a C. D. 4 a 3 Câu 9. (THPT ĐƠNG SƠN THANH HĨA NĂM 2018-2019 LẦN 02) Thể tích khối cầu bán kính cm bằng A. 36 cm B. 108 cm C. 9 cm D. 54 cm Câu 10. (THPT LÊ XOAY VĨNH PHÚC LẦN 1 NĂM 2018-2019) Cho mặt cầu S có diện tích 4a cm Khi đó, thể tích khối cầu S là A. 4a cm3 B. a cm3 C. 64a cm3 D. 16a cm3 Câu 11. (CHUYEN PHAN BỘI CHÂU NGHỆ AN NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho mặt cầu có diện tích bằng 36 a Thể tich khối cầu là A. 18 a B. 12 a3 C. 36 a D. 9 a Câu 12. (CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN ĐIỆN BIÊN LẦN 3 NĂM 2018-2019) Cắt mặt cầu S bằng một mặt phẳng cách tâm một khoảng bằng 4cm được thiết diện là một hình tròn có diện tích 9 cm2 Tính thể tích khối cầu S A. 250 cm3 B. 2500 cm3 C. 25 cm3 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong D. 500 cm3 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 13. Một khối đồ chơi gồm hai khối cầu H1 , H tiếp xúc với nhau, lần lượt có bán kính tương ứng là r1 , r2 thỏa mãn r2 r1 (tham khảo hình vẽ). Biết rằng thể tích của tồn bộ khối đồ chơi bằng 180cm Thể tích của khối cầu H1 bằng A. 90 cm3 B. 120 cm3 C. 160 cm3 D. 135 cm3 Câu 14. Cho một bán cầu đựng đầy nước với bán kính R Người ta bỏ vào đó một quả cầu có bán kính bằng R Tính lượng nước còn lại trong bán cầu ban đầu. 112 16 A. V 24 B. V C. V D. V 24 40 Dạng 3. Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối đa diện Dạng 3.1 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối lăng trụ Câu 15. (MÃ ĐỀ 123 BGD&DT NĂM 2017) Tìm bán kính R mặt cầu ngoại tiếp một hình lập phương có cạnh bằng 2a A. R 3a B. R a C. 100 D. R a Câu 16. (MÃ ĐỀ 110 BGD&ĐT NĂM 2017) Cho mặt cầu bán kính R ngoại tiếp một hình lập phương cạnh a Mệnh đề nào dưới đây đúng? 3R 3R A. a B. a C. a R D. a 3R 3 Câu 17. (THPT CHUYÊN ĐẠI HỌC VINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình hộp chữ nhật ABCD A ' B ' C ' D ' có AB a , AD AA ' 2a Diện tích của mặt cầu ngoại tiếp của hình hộp chữ nhật đã cho bằng 3 a 9 a A. 9 a B. C. D. 3 a 4 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 18. (CHUN LÊ HỒNG PHONG NAM ĐỊNH LẦN 1 NĂM 2018-2019) Thể tích khối cầu ngoại tiếp hình hộp chữ nhật có ba kích thước 1, , là 7 14 9 9 A. 36 B. C. D. Câu 19. (TRƯỜNG THPT HOÀNG HOA THÁM HƯNG N NĂM 2018-2019) Thể tích khối cầu ngoại tiếp hình lập phương cạnh cm là A. 27 cm3. B. 9 cm3. C. 9 cm3. D. 27 cm3. Câu 20. (CHUN NGUYỄN TRÃI HẢI DƯƠNG NĂM 2018-2019 LẦN 01) Diện tích mặt cầu ngoại tiếp khối hộp chữ nhật có kích thước a , a , 2a là A. 8a B. 4 a C. 16 a D. 8 a Câu 21. (SỞ GD&ĐT BẮC NINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình lăng trụ đứng ABC ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại A , AB a , BC 2a , đường thẳng AC tạo với mặt phẳng BCC B một góc 30 Diện tích của mặt cầu ngoại tiếp lăng trụ đã cho bằng: A. 3 a B. 6 a Dạng 3.2 Khối cầu nội tiếp, ngoại tiếp khối chóp Dạng 3.2.1 Khối chóp có cạnh bên vng góc với đáy C. 4 a D. 24 a Câu 22. (THPT QUỲNH LƯU 3 NGHỆ AN NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABCD có SA ABCD , SA a và đáy ABCD nội tiếp đường tròn bán kính bằng a Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD là a a a a A. B. C. D. 2 Câu 23. (GKI THPT LƯƠNG THẾ VINH HÀ NỘI NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại B và AB a Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy. Đường thẳng SC tạo với mặt đáy một góc 60 Tính diện tích mặt cầu đi qua 4 đỉnh của hình chóp S ABC 32a 2 8a 2 A. 8a 2 B. C. D. 4a 2 3 Câu 24. (CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH YÊN BÁI LẦN 01 NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vng cạnh a Cạnh bên SA a và vng góc với đáy ABCD Tính theo a diện tích mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S ABCD A. 8 a B. a 2 C. 2 a D. 2a Câu 25. (THPT CHUN THÁI NGUN LẦN 01 NĂM 2018-2019) Trong khơng gian, cho hình chóp S ABC có SA, AB, BC đơi một vng góc với nhau và SA a , AB b, BC c Mặt cầu đi qua S , A, B, C có bán kính bằng 2( a b c ) A. B. a b2 c C. a b2 c D. a b2 c2 Câu 26. (MĐ 105 BGD&ĐT NĂM 2017) Cho tứ diện ABCD có tam giác BCD vng tại C , AB vng góc với mặt phẳng BCD , AB 5a , BC 3a và CD 4a Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG A. R 5a B. R 5a C. R ĐT:0946798489 5a D. R 5a Câu 27. (MĐ 104 BGD&DT NĂM 2017) Cho hình chóp S ABCD có đáy là hình chữ nhật với AB 3a , BC 4a , SA 12a và SA vng góc với đáy. Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD 13a 5a 17 a A. R B. R a C. R D. R 2 Câu 28. (KTNL GV THUẬN THÀNH 2 BẮC NINH NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABC có tam giác ABC vng tại B , SA vng góc với mặt phẳng ( ABC ) SA 5, AB 3, BC Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC 5 A. R B. R C. R D. R 2 Câu 29. (KTNL GIA BÌNH NĂM 2018-2019) Cho hình chóp SABC có đáy ABC là tam giác vng tại B , AB , BC Biết SA và SA ( ABC ) Tính thể tích khối cầu có tâm thuộc phần khơng gian bên trong của hình chóp và tiếp xúc với tất cả các mặt phẳng của hình chóp SABC 16 625 256 25 A. B. C. D. 81 81 Câu 30. (THPT AN LÃO HẢI PHỊNG NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S ABC có đường cao SA , đáy ABC là tam giác vuông tại A Biết SA 6a , AB a, AC 4a Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC ? A. R 2a B. R a 14 C. R 2a D. r 2a Câu 31. (THPT GIA LỘC HẢI DƯƠNG NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật có đường chéo bằng 2a , cạnh SA có độ dài bằng 2a và vng góc với mặt phẳng đáy. Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD ? A. a B. a C. 2a D. a 12 60 , BC a , Câu 32. (HSG BẮC NINH NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S.ABC có BAC SA ABC Gọi M , N lần lượt là hình chiếu vng góc của A lên SB và SC Bán kính mặt cầu đi qua các điểm A, B, C, M , N bằng A. a B. 2a C. a D. 2a Câu 33. (PEN I - THẦY LÊ ANH TUẤN - ĐỀ 3 - NĂM 2019) Hình chóp S ABCD có đáy là hình chữ nhật, AB a, SA ABCD , SC tạo với mặt đáy một góc 450 Mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD có bán kính bằng a Thể tích của khối chóp S ABCD bằng A. 2a3 B. 2a3 C. a3 D. 2a 3 Câu 34. (CHUYÊN HẠ LONG NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S ABCD có ABCD là hình vng cạnh bằng a SA ( ABCD), SA a Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp? Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG A. a B. a ĐT:0946798489 C. a D. a Câu 35. (THPT GANG THÉP THÁI NGUN NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABC là tam giác vng cân tại B , BC 2a , cạnh bên SA vng góc với đáy. Gọi H , K lần lượt là hình chiếu của A lên SB và SC , khi đó thể tích của khối cầu ngoại tiếp hình chóp AHKCB là 2 a 2 a a3 A. 2 a B. C. D. 3 Câu 36. (THPT N KHÁNH - NINH BÌNH - 2018 - 2019) Cho hình chóp SABC , đáy ABC là tam giác đều cạnh a; SA ABC Gọi H , K lần lượt là hình chiếu vng góc của A trên SB; SC Diện tích mặt cầu đi qua điểm A, B, C, K , H là A. 4 a B. 3 a2 C. 4 a D. a2 Câu 37. (GKI CS2 LƯƠNG THẾ VINH HÀ NỘI NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp SABC có đáy ABC là tam giác vng cân tại B và AB a Cạnh bên SA vng góc với mặt phẳng đáy. Đường thẳng SC tạo với đáy một góc 600 Tính diện tích mặt cầu đi qua bốn đỉnh của hình chóp SABC 32a 8a 2 A. 8a 2 B. C. D. 4a 2 3 Câu 38. (THPT N PHONG SỐ 1 BẮC NINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABC có SA vng góc với mặt phẳng ABC , tam giác ABC vuông tại B Biết SA 2a, AB a, BC a Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. A. a B. a C. a D. x ; y Câu 39. (THPT N PHONG SỐ 1 BẮC NINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp tam giác đều S ABC có các cạnh bên SA, SB, SC vng góc với nhau từng đơi một. Biết thể tích của khối chóp a3 Tính bán kính r của mặt cầu nội tiếp của hình chóp S ABC a a 2a A. r B. r 2a C. r D. r 3 3 3 3 3 bằng Câu 40. (CỤM LIÊN TRƯỜNG HẢI PHỊNG NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình vng cạnh bằng a Đường thẳng SA a vng góc với đáy ABCD Gọi M là trung điểm SC , mặt phẳng đi qua hai điểm A và M đồng thời song song với BD cắt SB, SD lần lượt tại E, F Bán kính mặt cầu đi qua năm điểm S , A, E, M , F nhận giá trị nào sau đây? a a A. a B. C. D. a 2 Câu 41. (ĐỀ GK2 VIỆT ĐỨC HÀ NỘI NĂM 2018-2019) Trong khơng gian cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và B với AB BC 1, AD , cạnh bên SA và SA vng góc với đáy. Gọi E là trung điểm AD Tính diện tích Smc của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S CDE A. Smc 11 B. Smc 5 C. Smc 2 D. Smc 3 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TỐN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 42. (SỞ GD&ĐT BẮC NINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABC có đáy ABC là tam giác vng tại A , SA vng góc với mặt phẳng ABC và AB 2, AC 4, SA Mặt cầu đi qua các đỉnh của hình chóp S ABC có bán kính là: 25 A. R B. R C. R 2 Dạng 3.2.2 Khối chóp có mặt bên vng góc với đáy D. R 10 Câu 43. (THPT-THANG-LONG-HA-NOI-NAM-2018-2019 LẦN 01) Cho tứ diện ABCD có các mặt ABC và BCD là các tam giác đều cạnh bằng 2; hai mặt phẳng ABD và ACD vng góc với nhau. Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD A. 2 B. C. D. Câu 44. (KSCL THPT NGUYỄN KHUYẾN LẦN 05 NĂM 2018-2019) Hình chóp S ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh bằng 1, mặt bên SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với mặt phẳng đáy. Tính thể tích của khối cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC 5 15 15 3 A. V B. V C. V D. V 18 54 27 Câu 45. (THPT AN LÃO HẢI PHỊNG NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S ABCD có đáy là hình thang cân, AB 2a , CD a , ABC 600 Mặt bên SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với ABCD Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S ABC A. R a B. R a C. R 2a D. R 2a Câu 46. (THPT LƯƠNG THẾ VINH HÀ NỘI NĂM 2018-2019 LẦN 1) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình thang vng tại A và B , AB BC a , AD a Tam giác SAD đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với đáy. Tính diện tích của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC theo a A. 6 a B. 10 a C. 3 a D. 5 a Câu 47. (HỌC MÃI NĂM 2018-2019-LẦN 02) Cho hình chóp S ABC có AB a, ACB 300 Biết SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với đáy ABC Tính diện tích mặt cầu S mc ngoại tiếp hình chóp S ABC 7 a 13 a A. S mc B. Smc 3 C. S mc 7 a 12 D. S mc 4 a Câu 48. (KTNL GV BẮC GIANG NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABCD có đáy là hình vng cạnh a , SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với đáy. Tính diện tích S của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD 2 A. S 3 a B. S 4 a C. S 7 a D. S 7 a 3 Câu 49. (THPT CHUN LÊ HỒNG PHONG NAM ĐỊNH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình vng cạnh a , tam giác SAB đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với mặt phẳng đáy. Tính thể tích V của khối cầu ngoại tiếp hình chóp đã cho. 21 a 21 a 3 a 3 a A. V B. V C. V D. V 54 18 81 27 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 50. (SỞ GD&ĐT PHÚ THỌ NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho tứ diện ABCD có AB BC AC BD 2a , AD a ; hai mặt phẳng ACD và BCD vng góc với nhau. Diện tích mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD bằng 64a 4a 16a A. B. C. 27 27 D. 64a Câu 51. (THPT NGHĨA HƯNG NĐ- GK2 - 2018 - 2019) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật. Tam giác SAB nằm trong mặt phẳng vng góc với mặt phẳng ABCD Biết rằng ASB 60 Tính diện tích khối cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD AB a, AD a và 13 a Dạng 3.2.3 Khối chóp đều A. S B. S 13 a C. S 11 a D. S 11 a Câu 52. (THCS - THPT NGUYỄN KHUYẾN NĂM 2018-2019 LẦN 01) Nếu tứ diện đều có cạnh bằng a thì mặt cầu ngoại tiếp của tứ diện có bán kính bằng: a a a a A. B. C. D. 4 Câu 53. (ĐỀ THAM KHẢO BGD&ĐT NĂM 2017) Cho hình chóp tứ giác đều S ABCD có cạnh đáy bằng a, cạnh bên bằng 5a Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD 25a A. R 3a B. R 2a C. R D. R 2a Câu 54. (ĐỀ 15 LOVE BOOK NĂM 2018-2019) Hình chóp đều S ABCD tất cả các cạnh bằng a Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp là A. 4 a B. a C. 2 a D. 2 a Câu 55. (THPT CHUN VĨNH PHÚC NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp tứ giác đều có góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng 60 Biết rằng mặt cầu ngoại tiếp hình chóp đó có bán kính R a Tính độ dài cạnh đáy của hình chóp tứ giác đều nói trên. 12 A. a B. 2a C. a D. a Câu 56. (GKI CS2 LƯƠNG THẾ VINH HÀ NỘI NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp đều S ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh AB a , góc giữa mặt bên với mặt phẳng đáy bằng 600 Tính bán kính mặt cầu đi qua bốn đỉnh của hình chóp S ABC A. a B. 7a 12 C. 7a 16 D. a Câu 57. (THPT CHUN VĨNH PHÚC LẦN 02 NĂM 2018-2019) Cho hình chóp tứ giác đều có góc giữa mặt bên và mặt đáy bằng 60 Biết rằng mặt cầu ngoại tiếp hình chóp đó có bán kính R a Tính độ dài cạnh đáy của hình chóp tứ giác đều nói trên. 12 A. a B. 2a C. a D. a Dạng 3.2.4 Khối chóp khác Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 58. (CHUYÊN QUỐC HỌC HUẾ NĂM 2018-2019 LẦN 1) Cho mặt cầu tâm O và tam giác ABC có ba đỉnh nằm trên mặt cầu với góc BAC 300 và BC a Gọi S là điểm nằm trên mặt cầu, không thuộc mặt phẳng ABC và thỏa mãn SA SB SC , góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng ABC bằng 600 Tính thể tích V của khối cầu tâm O theo a A. V 3 a B. V 32 3 a 27 C. V 3 a 27 D. V 15 3 a 27 Câu 59. (CHUN BẮC GIANG NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S.ABC có SA a , các cạnh còn lại cùng bằng a. Bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC là: a 13 a 13 a 13 a A. R B. R C. R D. R Câu 60. Cho hình chóp S ABC có SA SB SC a , ASB ASC 90 , 60 Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. BSC A. 7 a 18 B. 7 a 12 C. 7 a D. 7 a Câu 61. (SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC NĂM 2018 - 2019 LẦN 01) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình vng cạnh bằng a Hình chiếu vng góc của S trên mặt phẳng ABCD là điểm H thuộc đoạn AC thoả mãn AC AH và SH a Tính bán kính mặt cầu nội tiếp hình chóp S ABCD (mặt cầu tiếp xúc với tất cả các mặt bên của hình chóp) 4a 4a 4a 4a A. B. C. D. 13 17 13 17 Câu 62. (CHUN LÊ Q ĐƠN ĐIỆN BIÊN NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S ABCD có đáy ABCD là hình chữ nhật, AB 3, AD và các cạnh bên của hình chóp tạo với mặt đáy một góc 60 Tính thể tích khối cầu ngoại tiếp hình chóp đã cho. 250 125 50 500 A. V B. V C. V D. V 27 Câu 63. (CHUYEN PHAN BỘI CHÂU NGHỆ AN NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho hình chóp S ABCD có ABCD là hình vng cạnh a , tam giác SAB đều và tam giác SCD vng cân tại S Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. 7 a 8 a 5 a A. B. C. D. a 3 Câu 64. (CHUN HƯNG N NĂM 2018-2019 LẦN 03) Cho hình chóp S ABCD có ABCD là hình chữ nhật tâm I cạnh AB 3a , BC 4a Hình chiếu của S trên mặt phẳng ABCD là trung điểm của ID Biết rằng SB tạo với mặt phẳng ABCD một góc 45 Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD 25 a A. B. 125 a C. 125 a Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong D. 4 a2 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Câu 65. (CHUYÊN HẠ LONG NĂM 2018-2019 LẦN 02) Cho tứ diện ABCD có AB CD , AD BC , AC BD Tính thê tích khối cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD A. 35 ( đvtt). B. 35 ( đvtt). C. 35 35 ( đvtt). D. 35 35 ( đvtt). Câu 66. (THPT N PHONG SỐ 1 BẮC NINH NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho đường tròn tâm O có đường kính AB 2a nằm trong mặt phẳng P Gọi I là điểm đối xứng với O qua A Lấy điểm S sao cho SI vng góc với mặt phẳng P và SI 2a Tính bán kính R của mặt cầu qua đường tròn tâm O và điểm S a 65 a 65 A. R B. R 16 C. R a D. R 7a Câu 67. (LIÊN TRƯỜNG THPT TP VINH NGHỆ AN NĂM 2018-2019) Cho hình chóp S ABC có đáy SCB 900 ABC là tam giác vuông cân tại B , AB BC 3a , SAB Biết khoảng cách từ A đến mặt phẳng (SBC ) bằng 2a Tính thể tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC A. 72 18 a3 B. 18 18 a C. 18 a3 D. 24 18 a3 Câu 68. (CHUYÊN ĐHSP HÀ NỘI NĂM 2018-2019 LẦN 01) Cho hình chóp O ABC có 90 OA OB OC a , AOB 60 , BOC , AOC 120 Gọi S là trung điểm cạnh OB Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC là a a a a A. B. C. D. 4 Câu 69. (ĐỀ HỌC SINH GIỎI TỈNH BẮC NINH NĂM 2018-2019) Cho tứ diện ABCD có AB 6a , CD 8a và các cạnh còn lại bằng a 74 Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD 100 a A. S 25 a B. S 100 a C. S D. S 96 a Dạng 4. Bài toán thực tế, cực trị Câu 70. (HSG BẮC NINH NĂM 2018-2019) Một cơ sở sản suất đồ gia dụng được đặt hàng làm các chiếc hộp kín hình trụ bằng nhơm đề đựng rượu có thể tích là V 28 a a 0 Để tiết kiệm sản suất và mang lại lợi nhuận cao nhất thì cơ sở sẽ sản suất những chiếc hộp hình trụ có bán kính là R sao cho diện tích nhơm cần dùng là ít nhất. Tìm R A. R a B. R 2a C. R 2a 14 D. R a 14 Câu 71. (MĐ 104 BGD&DT NĂM 2017) Trong tất cả các hình chóp tứ giác đều nội tiếp mặt cầu có bán kính bằng , tính thể tích V của khối chóp có thể tích lớn nhất. A. V 576 B. V 144 C. V 144 D. V 576 Câu 72. (SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC NĂM 2018 - 2019 LẦN 01) Trong tất cả các hình chóp tứ giác đều nội tiếp mặt cầu có bán kính bằng , khối chóp có thể tích lớn nhất bằng bao nhiêu ? A. 576 B. 144 C. 576 D. 144 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 10 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 AF SE ( SA AE ) Ta có GF SE (GF / / AB / /CE , AB SE ) Khi đó, ( AFGH ) là mặt phẳng trung trực của SE Theo giả thiết: tứ giác ABCE là hình vng CE AD CED vng tại E. Gọi I là trung điểm của CD , ta có I là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác CDE Đường thẳng d đi qua I và song song SA là trục đường tròn ngoại tiếp tam giác CDE GH cắt d tại O , ta có O là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S CDE , bán kính: R OC O d OE OC OD OS OC OD OE Vì O GH (AFGH ) OS=OE GM OI , OIH đồng dạng GMH nên IC CD OI 2 MH IH 11 4 R 11 Áp dụng định lý Pitago vào tam giác OIC , suy ra R OC Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S CDE là S mc Câu 42. Cách Gọi M , H lần lượt là trung điểm BC ,SA Ta có tam giác ABC vng tại A suy ra M là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Qua M kẻ đường thẳng d sao cho d ABC d là trục đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Trong mặt phẳng SAM kẻ đường trung trực của đoạn SA , cắt d tại I IA IB IC IA IB IC IS I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC IA IS HA ABC HA AM ● IM ABC HA // IM HI SA ● AM SA HI // AM HI , SA, AM SAM Suy ra tứ giác HAMI là hình chữ nhật. Ta có AM 1 BC , IM SA 2 2 Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC là: R AI AM IM 5 Cách 2. Sử dụng kết quả: Nếu SABC là một tứ diện vng đỉnh A thì bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện SABC được tính bởi cơng thức: R AS AB AC 2 5 22 42 Áp dụng cơng thức trên, ta có R 2 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 25 CÁC DẠNG TỐN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG Dạng 3.2.2 Khối chóp có mặt bên vng góc với đáy Câu 43. Gọi O là trung điểm AD ĐT:0946798489 ABD ACD ABD ACD AD CO ABD CO AD COB vuông cân tại O và CB suy ra OB OC OD OA AC OC Vậy O là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD và bán kính bằng Câu 44. Chọn B Gọi M , G, H lần lượt là trung điểm của AB , trọng tâm ABC , SAB Vì ABC , SAB là hai tam giác đều nên CM AB; SM AB SAB ABC CM SAB Mà SAB ABC AB CM AB; SM AB SM ABC Trong SMC từ G , H lần lượt kẻ các đường thẳng song song với SM , MC và cắt nhau tại I Khi đó I là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S ABC Ta có 2 2 1 SI SH HI SH MG SM SM 3 3 5 SM 9 12 2 2 4 15 V R SI 3 12 54 (Với V là thể tích khối cầu ngoại tiếp khối chóp S ABC ) Câu 45. Chọn C Do AB và CD khơng bằng nhau nên hai đáy của hình thang là AB và CD Gọi H là trung điểm AB Khi đó SH vng góc với AB nên SH vng góc với ABCD Gọi I là chân đường cao của hình thang ABCD từ đỉnh C của hình thang ABCD AB CD a Ta có BI 2 Do ABC 600 nên BC a Từ đó ta có tam giác ABC vng tại C Do đó SH chính là trục của tam giác ABC Mặt khác do tam giác SAB đều nên tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC chính là trọng tâm G của tam giác SAB Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC là R Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong AB 2a 3 26 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG Câu 46. ĐT:0946798489 Gọi H là trung điểm của AD Tam giác SAD đều và SAD ABCD SH ABCD Ta có AH a, SH a và tứ giác ABCH là hình vng cạnh a BH a AB AD 900 Mặt khác AB SAD AB SA hay SAB AB S 1 900 Chứng minh tương tự ta có BC SC hay SCB Từ 1 và ta thấy hai đỉnh A và C của hình chóp S ABC cùng nhìn SB dưới một góc vng. Do đó bốn điểm S , A, B , C cùng nằm trên mặt cầu đường kính SB Xét tam giác vng SHB , ta có SB BH SH a SB Vậy diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC là S 4 5 a Câu 47. AB a Gọi I là tâm đường tròn ngoại tiếp ABC IA IB IC R 2sin 300 Dựng đường thẳng d qua I và vng góc với ABC Gọi M là trung điểm của AB Gọi G là trọng tâm ABC GA GB GC Kẽ đường thẳng đi qua G và vng góc với SAB cắt d tại O OA OB OC OS Suy ra O là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC bán kính là r OA OB OC OS Khi đó SM a a GM SM OI r OB OI IB a2 13a a2 12 12 Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC là Smc Câu 48. Chọn 13a 13 a 4. r 4 12 C. +) Xác định mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD Gọi SH là đường cao của tam giác SAB Vì SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vng góc với mặt đáy nên SH là đường cao của hình chóp S.ABCD Gọi O là tâm của hình vng ABCD, từ O dựng Ox ( ABCD ) Từ trọng tâm G của tam giác SAB dựng Gy ( SAB ) Gọi I Ox Gy Vậy I là tâm của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD +) Chứng minh I là tâm mặt cầu cần tìm Vì I Ox , mà Ox ( ABCD ) , O là tâm hình vng ABCD nên I cách đều A, B, C, D (1). Mặt khác G là trọng tâm của tam giác đều SAB, I Gy , mà Gy ( SAB ) nên I cách đều S, A, B (2). Từ (1) và (2) suy ra I cách đều S, A, B, C, D Nên I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD, bán kính R=IB Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 27 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 +) Tìm độ dài bán kính mặt cầu Vì OI ( ABCD ) , SH ( ABCD ) nên OI / / GH vì G SH (3) Mặt khác Gy ( SAB ) , I Gy mà OH ( SAB ) (vì OH AB , OH SH ) nên GI / / O H (4) 1 a a Từ (3) và (4) suy ra GHOI là hình bình hành OI GH SH 3 Vì OI ( ABCD ) OI OB BOI vng tại B Xét BOI vng tại B ta có 2 a 3 a 2 21 IB IO OB a R a IB 12 Diện tích mặt cầu là S 4 R a Câu 49. Chọn A *) Xác định tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD : Gọi G là trọng tâm tam giác SAB , O là tâm của hình vng ABCD , M là trung điểm của AB Do SAB đều SM AB 2 Mà SAB ABCD SM ABCD SM OM OM là đường trung bình của ABC OM //AD OM AB ( AD AB ) OM SAB Dựng các đường thẳng qua G , O lần lượt song song với MO, SM , hai đường thẳng này cắt nhau tại I IO //SM , SM ABCD IO ABCD Ta có: , mà O là tâm của hình vng ABCD IA IB IC ID (1) GI //OM , MO SAB GI SAB Ta có: , mà G là trọng tâm tam giác đều SAB IS IA IB (2) Từ (1), (2) suy ra: I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD *) Tính bán kính, thể tích khối cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD : a a Ta có: OM AD GI OM (do tứ giác OMIG là hình chữ nhật) 2 2 a a SAB đều cạnh bằng a có G là trọng tâm BG 3 Do GI SAB GI BG BGI vuông tại G 2 a a 3 IB IG GB 2 a2 a2 a 12 Bán kính khối cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD là: R IB a 12 Thể tích khối cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD là: Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 28 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 4 21 a3 V R3 a 3 12 54 Câu 50. Chọn D Gọi H là trung điểm CD BH ACD và tam giác ACD vuông tại A. CD CA2 AD a và BH BD HD a Trong mặt phẳng BHA kẻ đường trung trực của cạnh BA và gọi I SH Khi đó ta có I là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD Ta có BIK BAH BI Suy ra bán kính mặt cầu là R BI BK BA BA2 a BH BH a 64a Câu 51. Gọi I, J là tâm đường tròn ngoại tiếp của tứ giác ABCD và tam giác SAB M là trung điểm của AB và O là tâm của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. Ta có: JM AB và IM AB và mp SAB mp ABCD nên IM JM , ngồi ra O là tâm Vậy diện tích của mặt cầu là S 4R của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp nên OI ABCD OI IM ; OJ SAB OJ JM Do đó O, J , M , I đồng phẳng và tứ giác OJMI là hình chữ nhật (do có 3 góc ở đỉnh vng). Gọi R, Rb lần lượt là bán kính mặt cầu ngoại tiếp khới chóp và bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác SAB Ta có: R SO SJ OJ Rb2 IM Rb2 IA2 AM Rb2 IA2 AB BD AB AD a 3a a IA a Áp dụng định lý Pytago: IA 4 AB a a Áp dụng định lý sin trong tam giác SAB : Rb 2sin ASB 2.sin 60 13 a2 a2 13 a2 a S 4 R a 12 Nhận xét: Bài toán áp dụng bổ đề quan trọng sau: Xét hình chóp đỉnh S , có mặt bên SAB vng góc với mặt phẳng đáy, mặt phẳng đáy nội tiếp Do đó: R đường tròn bán kính Rd , bán kính mặt cầu ngoại tiếp tam giác SAB Rb Khi hình chóp nội tiếp mặt cầu có bán kính R Rd2 Rb2 AB Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 29 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Dạng 3.2.3 Khối chóp đều Câu 52. Gọi tứ diện đều là ABCD , O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BCD thì ta có AO BCD Trong mặt phẳng AOD dựng đường trung trực của AD cắt AO tại I , vậy I là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD với AI là bán kính. Gọi E là trung điểm AD Ta có AEI ~ AOD AO AD AD AE AD R AI AE AI AO AO a 3 a2 a a AO AD DO a R 3 a Công thức tính nhanh: Tứ diện đều ABCD có: độ dài cạnh bên AB AC AD x và chiều cao 2 h Khi đó, bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD là R Câu 53. x2 2h Chọn C Gọi O là tâm hình vng ABCD , G là trung điểm SD , GI SD, I SO Ta có cạnh đáy bằng 2a nên BD 2a 6a , OD 3a Xét SOD vng tại O ta có: SO SD OD 4a SO SD 25a 4a.R 5a R Ta có SOD SGI , suy ra SG SI Câu 54. Gọi O AC BD ; M là trung điểm SA Trong mặt phẳng SAC gọi I là giao điểm của trung trực đoạn SA với SO Khi đó I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD Tam giác SAO đồng dạng với tam giác SIM a a SI SM SM SA a R SI SA AO AO a 2 a 2 Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp là S 4 2 a Cách 2: Gọi O AC BD Vì SBD ABD nên OS OA Mà OA OB OC OD O là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD Bán kính mặt cầu R OA a Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 30 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 a 2 Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp là S 4 2 a Câu 55. Lờigiải Gọi các điểm như hình vẽ. Ta có SI a Góc SMO 600 Gọi cạnh đáy bằng x thì SO OM tan 600 x SA SO AO SNI SOA nên Câu 56. x x 3a.x 12 SN SO x a ( x 0) SI SA Chọn B Gọi M là trung điểm của BC , H là trọng tâm tam giác ABC 600 Khi đó SH ABC SBC , ABC SMA Gọi N là trung điểm của SA , kẻ NI SA I SH Khi đó ta có IS IA IB IC , nên I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC ABC đều cạnh a nên AM tan SMA SH a SH a HM SA2 SH AH SAH SIN Câu 57. a a a HM , AH a a 7a 12 SA SH SA.SN SA2 7a 7a SI SI SN SH 2SH 12.2 a 12 Chọn A 60 Gọi M là trung điểm BC SBC , ABCD SMO Gọi N là trung điểm SA , dựng mp trung trực của SA , cắt SO tại I I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp. R IA IS a Gọi AB x x x x , OA AC , SA SO OA2 2 2 SNI đồng dạng SOA SN SA SO.SI Có SO OM tan 60 Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 31 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG x x x 12a a x 2 Dạng 3.2.4 Khối chóp khác Câu 58. ĐT:0946798489 Gọi H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC , khi đó SH ABC và SH là trục đường tròn ngoại tiếp đa giác đáy. 600 Góc giữa đường thẳng SA và mặt phẳng ABC là SAH Gọi N là trung điểm SA , mặt phẳng trung trực của cạnh SA cắt SH tại O Khi đó OS OA OB OC nên O là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABC BC a Khi đó bán kính đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC là AH 2sin 300 SH AH.tan 600 a , SA SH AH 2a Bán kính mặt cầu là R SO SN SA SA2 a SH SH 32 3 Thể tích của khối cầu tâm O là V R a 27 Câu 59. Chọn D Ta có SM AM a a , do đó tam giác SAM đều. , SA 2 Gọi M là trung điểm đoạn BC Ta có SAM là mặt phẳng trung trực đoạn BC Gọi G là trọng tâm tam giác SBC , là trục đường tròn ngoại tiếp tam giác SBC Gọi E là trung điểm SA , ta có I EM , khi đó I là tâm đường mặt cầu ngoại tiếp S ABC IG GM tan 30 a a a , SG 3 Do đó R SI IG GS Câu 60. a2 a2 a 13 R 36 Chọn C SA SB 60 SBC đều. Theo giả thiết ta có: SA SBC ; SBC có SB SC a, BSC SA SC Gọi M là trung điểm của BC Gọi G là trọng tâm của tam giác SBC G là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác SBC + Dựng đường thẳng đi qua G và vng góc với SBC thì là trục đường tròn ngoại tiếp tam giác SBC + Dựng mặt phẳng là mặt phẳng trung trực của cạnh bên SA I IB IS IC + Gọi I là giao điểm của và Khi đó: IA IS IB IC hay I I IS IA là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp A.SBC và bán kính của mặt cầu này là R IS Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 32 CÁC DẠNG TỐN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG Ta có tứ giác SNIG là hình chữ nhật nên IG NS ĐT:0946798489 SA a 2 2 a a Lại có: SG SM 3 2 21a a a 3 Xét SGI vuông tại G ta có: R IS IG SG 36 2 2 21a 7 a 36 Chú ý: Trên lời giải thực phương pháp đổi đỉnh dựa yếu tố đặc biệt toán để từ có tính tốn đơn giản hơn, nhiên với giả thiết có nhiều đặc biệt đề học sinh khơng cần đổi đỉnh mà tính tốn tốt Học sinh cần ý kiện SA SB SC cho ta hình chiếu vng góc đỉnh S xuống mặt phẳng đáy tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC Mời em tìm hiểu tìm tòi lời giải Câu 61. Gọi I là tâm mặt cầu nội tiếp hình chóp S ABCD và r là bán kính mặt cầu nội tiếp hình chóp S ABCD Diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp là: Smc 4 R 4 Ta có d I , ABCD d I , SAD d I , SAB d I , SBC d I , SCD r Mặt khác, ta lại có: VS ABCD VI ABCD VI SAD VI SAB VI SBC VI SCD (*) VS ABCD r.S ABCD r.SSAD r.SSAB r.SSBC r.SSCD (*) Suy ra r 3VS ABCD S ABCD S SAD S SAB S SBC S SCD a3 Ta tính được thể tích khối tứ diện đều là VS ABCD Từ H ta dựng đường thẳng song song với AB cắt BC , AD lần lượt tại I và J Từ H ta dựng đường thẳng song song với AD cắt AB , CD lần lượt tại M và N Ta có HI HN 3a a và HM HJ 4 Suy ra SI SN 17 a 5a và SM SI 4 Do đó SSBC SSCD 5a 17 a và S SAD S SAB 8 Do đó, từ (*) ta suy ra: r 4a 17 a 16 17 Câu 62. Gọi O là hình chiếu vng góc của điểm S xuống mặt phẳng đáy. Ta có SBO SDO nên SD SB Chứng minh tương tự, SC SA, hay O là tâm của hình chữ nhật ABCD Do tam giác SAC đều nên SA SC AC AB2 AD2 Trong mặt phẳng SAC kẻ đường trung trực Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 33 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 của cạnh SA đi qua trung điểm K và cắt SO tại điểm I Suy ra R SI SA 25 2.SO 3 4 500 Suy ra, V R . 3 27 Câu 63. + Gọi M , N lần lượt là trung điểm AB, CD Kẻ SH MN tại H SH ( ABCD) SM a a a a , OH ; SN ; MN a SMN vuông tại S SH 2 4 + Gọi I , J là hình chiếu vng góc của H lên OC , OD OI OJ a + Gọi O AC BD Qua O dựng đường thẳng ( ABCD ) Cách 1: a a Ox , B 0; + Chọn hệ trục toạ độ Oxyz sao cho: A ; Oy và Oz ; 0; a a a a C ; 0; , S ; ; + Mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD là mặt cầu đi qua 4 điểm S , A, B, C Suy ra phương trình mặt cầu là: x y z 3a a2 z a 21 7 a S 4 r Cách 2: r Trên 2 tia OM , ON lấy hai điểm P, P ' sao cho OP OP ' + SP SH HP a PP ' a a 3 a 3 ; SP ' SH HP '2 2 + Trong tam giác SPP ' có: S SPP ' SP.SP '.PP ' SP.SP ' a 21 PP '.SH R 4.R 2.SH Vậy diện tích mặt cầu là: S 4 R 7 a Câu 64. Gọi E là trung điểm của ID , F là trung điểm của SB Trong mặt phẳng SBD , vẽ IT song song với SE và cắt EF tại T SB; ABCD 45 Suy ra SBE vng cân tại E Suy ra Ta có SE ABCD , suy ra SBE EF là trung trực của SB Suy ra TS TB (1) Ta có IT SE , suy ra IT ABCD Suy ra IT là trục đường tròn ngoại tiếp hình chữ nhật ABCD Suy ra TA TB TC TD (2) Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 34 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Từ (1) và (2) suy ra T là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD Do ABCD là hình chữ nhật nên BD AB BC 5a , suy ra IB ID Do E là trung điểm của ID nên IE a ID a 45 nên BEF vuông cân tại F BEF vng tại F có EBF 45 nên EIT vuông cân tại I Suy ra IT IE a EIT vng tại I có IET Do BIT vng tại I nên TB IB IT 5 a Vậy diện tích mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD là S 4 TB 125 a Câu 65. Gọi M , N , I lần lượt là trung điểm của AB , CD và MN Ta có ACD BCD AN BN ABN cân tại N , mà AM là đường trung tuyến MN AM là đường trung trực của AB IA IB (1). MN Chứng minh tương tự ta có IC ID (2). Từ (1) và (2) suy ra I là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD 36 25 113 Áp dụng cơng thức trung tuyến cho tam giác ACD ta có AN 4 Xét tam giác vng AMI có: AI AM MI AM MN MN AN MN 4 2 AN 3MN 113 35 AN AN AM AN AM 4 4 4 Suy ra bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD là R AI 35 35 35 Vậy thê tích khối cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD là: V R Câu 66. Chọn A * Gọi J là tâm mặt cầu qua đường tròn tâm O và điểm S J nằm trên đường trung trực của AB và SA a 2 SA a 4a a AK * SIA vuông tại I sin S AI ; tan S AI SA SI *Ta có: Góc N và S bằng nhau vì cùng phụ với góc SAN Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 35 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 a 7a AK 5a ON sin S AN * AKN vuông tại K sin N AN AN OJ 7a tan N tan S OJ * OJN vuông tại O ON * OAJ vuông tại O R JA OJ OA2 a 65 Cách 2 Gắn hệ trục toạ độ Ixy sao cho A, B, O thuộc tia Ix, S thuộc tia Iy và giả sử a = 1. Khi đó: A 1;0 ; S 0;2 ; B 3;0 Gọi C : x y 2ax 2by c là đường tròn tâm J qua 3 điểm A, S , B a 2a c 1 6a c 9 b 4b c 4 c a 65 65 7 Suy ra: J 2; R JA Vậy R 4 4 Câu 67. Gọi I , H lần lượt là trung điểm của cạnh SB và AC Mặt khác, theo giả thiết ta có ΔSAB ,ΔSCB lần lượt là các tam giác vng tại A và C IA IB IC IS I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC Mặt khác: ΔABC vng tại B H là tâm đường tròn ngoại tiếp ΔABC IH ABC Ta có: d A; SBC d H ; SBC AC d H ; SBC a HC Gọi K là trung điểm của cạnh BC HK BC HK / / AB , AB BC Lại có: BC IH IH ABC BC IHK Mặt khác: BC SBC SBC IHK theo giao tuyến IK Trong IHK , gọi HP IK HP SBC tại P HP d H ; SBC a 1 1 2 2 HI 3a 2 HP HI HK HI AB2 4 Xét ΔIHB : IB IH HB2 3a R Vậy V πR 24 18πa Câu 68. Xét AOB đều nên cạnh AB a Xét ΔIHK : Xét BOC vuông tại O nên BC a Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 36 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Xét AOC có AC AO CO AO.CO.cos120 a 2 Xét ABC có AB BC AC nên tam giác ABC vuông tại B tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác là trung điểm H của cạnh AC Lại có hình chóp O ABC có OA OB OC a nên OH ( ABC ) Xét hình chóp S ABC có OH là trục đường tròn ngoại tiếp đáy, trong tam giác OHB kẻ trung trực của cạnh SB cắt OH tại I thì I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp, bán kính R IS 60 ,cạnh OB a OE 3a Xét OHB có HOB IE OE.tan 60 3a 3a a 2 a Xét IES vuông tại E: IS IE ES 4 Câu 69. Gọi E, F thứ tự là trung điểm của AB, CD Coi a , từ giả thiết ta có 2 AC AD BC BD 74 nên AF CD, BF CD ABF CD EF CD Chứng minh tương tự EF AB Khi đó EF là đường trung trực của CD và AB Gọi I là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD ta có IA IB IC ID R nên I thuộc đoạn thẳng EF EF AF AE AD DF AE 74 16 Đặt EI x FI x (với x ). IA EA2 EI x ID FI FD 16 x x 14 x 65 Ta có IA ID x x 14 x 65 14 x 65 x Khi đó IA x Do đó bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện là R 5a Vậy diện tích mặt cầu ngoại tiếp tứ diện là S 4πR2 4π.25a2 100πa2 Dạng 4. Bài toán thực tế, cực trị Câu 70. Diện tích nhơm cần dùng đề sản suất là diện tích tồn phần S Ta có l h ; mà V 28 a R h 28 a h S 2 Rl 2 R 2 28a R2 28a3 2 R với R R 28a S 2 R R a 14 R Bảng biến thiên Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 37 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Vậy Smin R a 14 Câu 71. Chọn D Xét hình chóp tứ giác đều S ABCD nội tiếp mặt cầu có tâm I và bán kính R Gọi H AC BD , K là trung điểm SC Đặt AB x; SH h , x, h x2 x l SC h Ta có HC 2 SK SI Do SHI ∽ SHC l 2h.R x2 36h 2h2 SH SC 2 Diện tích đáy của hình chóp S ABCD x nên V h.x h 36h 2h 3 1 h h 36 2h Ta có h 36h 2h h.h 36 2h 576 V 576 , dấu bằng xảy ra 3 khi h h 36 2h h 12, x 12 Vậy Vmax 576 Câu 72. Giả sử khối chóp S ABCD là khối chóp tứ giác đều nội tiếp mặt cầu có bán kính bằng Gọi O là tâm hình vng ABCD thì SO ABCD M là trung điểm của SA , kẻ MI vng góc với SA và cắt SO tại I thì I là tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S ABCD , bán kính của mặt cầu là IA IS Đặt IO x , x , do IAO vuông tại O nên AO AI IO 81 x , suy ra AC 81 x Do tứ giác ABCD là hình vng nên AB AC 81 x , suy ra S ABCD AB 81 x 2 Vậy VS ABCD S ABCD SO 81 x x x x 81x 729 3 Xét hàm số f x x x 81x 729 với x 0;9 x f x x x 27 ; f x x 9 l Bảng biến thiên : Dựa vào bảng biến thiên ta thấy : max f x f 3 576 x0;9 Vậy khối chóp có thể tích lớn nhất bằng 576 Câu 73. Bốn điểm O , A, B , C tạo thành 1 tam diện vng. Bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện O ABC là R Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong OA2 OB OC 38 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Đặt OA a; OB b, a, b Ta có a b b a a 1 a 12 OA2 OB OC a b 12 Vậy R 2 2 1 3 2 a Vậy Rmin Câu 74. , tại a b Chọn D Gọi O là giao điểm của AC và BD Ta có SAC cân tại S nên SO AC và SBD cân tại S nên SO BD Khi đó SO ABCD Ta có: SAO SBO SCO SDO OA OB OC OD Vậy hình bình hành ABCD là hình chữ nhật. Đặt BC x AC 42 x AO AC 16 x 2 16 x x2 Xét SAO vng tại O , ta có: SO SA AO 2 1 x2 x x x Thể tích khối chóp S ABCD là: VS ABCD SO.S ABCD 3 Áp dụng bất đẳng thức : ab a2 b2 2 x2 x2 ta có: V x x 3 Dấu " " xảy ra x x x Do đó: BC 2, SO Gọi M là trung điểm của SA , trong SAO kẻ đường trung trực của SA cắt SO tại I Khi đó mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S ABCD có tâm I và bán kính R IS SI SM SA2 SI R 3(cm) SA SO 2.SO 2.1 Diện tích mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S ABCD là: 4 R 4 32 36 (cm2 ) Vì SMI ∽ SOA( g.g ) nên Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 39 ... Stp a 3 Cách 2. Xác định tâm và tính bán kính Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong 23 CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489 Từ giả thi t suy ra ... Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG A. a B. a ĐT:0946798489 C. a D. a Câu 35. (THPT GANG THÉP THÁI NGUN NĂM 2018-2019) Cho hình chóp ... Tính độ dài cạnh đáy của hình chóp tứ giác đều nói trên. 12 A. a B. 2a C. a D. a Dạng 3.2.4 Khối chóp khác Nguyễn Bảo Vương: https://www.facebook.com/phong.baovuong CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG KỲ THI THPTQG ĐT:0946798489