Giải bài 6 trang 26 – SGK môn Hình học lớp 12

Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh AB bằng a. Các cạnh bên SA, SB, SC tạo với đáy một góc \(60^o\). Gọi D là giao của SA với mặt phẳng qua BC và vuông góc với SA.
 
a)Tính tỉ số thể tích giữa hai khối chóp S.DBC và S.ABC.
 
b)Tính thể tích của khối chóp S.DBC.
Lời giải:

Gợi ý:

Công thức tính thể tích của khối chóp: \(S=\dfrac 1 3 Sh\)

Trong đó: S là diện tích đáy, h là chiều cao hình chóp.

a) Gợi ý: Áp dụng kiến thức bài tập 4 trang 25.

Gọi M là trung điểm của BC, H là tâm tam giác ABC.

AM là đường cao trong tam giác đều cạnh a nên \(AM=\dfrac{a\sqrt{3}}{2} \).

Tam giác ABC đều nên H là trọng tâm tam giác \(\Rightarrow AH=\dfrac{2}{3}AM=\dfrac{a\sqrt{3}}{3}\).

\(\widehat{SAH}=60^o\) là góc giữa cạnh bên SA và (ABC).

\(SA\bot \left( BCD \right)\Rightarrow SA\bot DM\)

Trong tam giác vuông ADM có

\(AD=AM.\cos \widehat{DAM}=\dfrac{a\sqrt{3}}{2}.\cos {{60}^{o}}=\dfrac{a\sqrt{3}}{4} \)

Trong tam giác vuông SAH có

\(SA=\dfrac{AH}{\cos \widehat{SAH}}=\dfrac{\dfrac{a\sqrt{3}}{3}}{\cos {{60}^{o}}}=\dfrac{2a\sqrt{3}}{3}\)

\(SD=SA-DA=\dfrac{2a\sqrt{3}}{3}-\dfrac{a\sqrt{3}}{4}=\dfrac{5a\sqrt{3}}{12} \\ \Rightarrow \dfrac{{{V}_{SDBC}}}{{{V}_{SABC}}}=\dfrac{SD}{SA}=\dfrac{5a\sqrt{3}}{12}.\dfrac{3}{2a\sqrt{3}}=\dfrac{5}{8} \\ \)

b) Ta có \(SH=SA.\sin \widehat{SAH}=\dfrac{2a\sqrt{3}}{3}.\sin {{60}^{o}}=a \)

\(\Rightarrow {{V}_{S.ABCD}}=\dfrac{1}{3}.a.\dfrac{{{a}^{2}}\sqrt{3}}{4}=\dfrac{{{a}^{3}}\sqrt{3}}{12}\)

\(\Rightarrow {{V}_{S.DBC}}=\dfrac{5}{8}.\dfrac{{{a}^{3}}\sqrt{3}}{12}=\dfrac{5{{a}^{3}}\sqrt{3}}{96}\)