Giải bài 27 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức — Không quảng cáo

SBT Toán 12 - Giải SBT Toán 12 - Kết nối tri thức Bài tập ôn tập cuối năm - SBT Toán 12 Kết nối tri thức


Giải bài 27 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức

Một hình chóp tứ giác đều ngoại tiếp hình cầu bán kính R. a) Chứng minh thể tích khối chóp tương ứng là (V = frac{{4{R^2}{x^2}}}{{3left( {x - 2R} right)}}), trong đó x là chiều cao hình chóp. b) Với giá trị nào của x để khối chóp tương ứng có thể tích nhỏ nhất?

Đề bài

Một hình chóp tứ giác đều ngoại tiếp hình cầu bán kính R.

a) Chứng minh thể tích khối chóp tương ứng là \(V = \frac{{4{R^2}{x^2}}}{{3\left( {x - 2R} \right)}}\), trong đó x là chiều cao hình chóp.

b) Với giá trị nào của x để khối chóp tương ứng có thể tích nhỏ nhất?

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Ý a: Mặt phẳng đi qua đường cao SH của hình chóp và trung điểm M của một cạnh đáy

cắt hình chóp cắt hình chóp theo tam giác cân SMN và cắt hình cầu theo hình tròn tâm I bán kính R nội tiếp tam giác SMN. Có thể tính thể tích khối chóp theo x và \(\alpha  = \widehat {SNH}\). Sauđó sử dụng đẳng thức \(x = R + IS\) để tìm hệ thức giữa R, x, \(\alpha \).

Ý b: Tìm giá trị nhỏ nhất của \(V = \frac{{4{R^2}{x^2}}}{{3\left( {x - 2R} \right)}}\).

Lời giải chi tiết

a) Ta có \(HN = x\cot \alpha ;MN = 2x\cot \alpha \).

Thể tích khối chóp là \(V = \frac{1}{3}M{N^2} \cdot SH = \frac{4}{3}{x^3}{\cot ^2}\alpha \). Ta tính \({\cot ^2}\alpha \) theo R và x.

Từ đẳng thức \(SH = IH + IS\) ta có \(x = R + \frac{R}{{\cos \alpha }}\). Do đó \(\cos \alpha  = \frac{R}{{x - R}}\) suy ra

\({\sin ^2}\alpha  = 1 - {\cos ^2}\alpha  = 1 - \frac{{{R^2}}}{{{{\left( {x - R} \right)}^2}}} = \frac{{{x^2} - 2Rx}}{{{{\left( {x - R} \right)}^2}}};{\cot ^2}\alpha  = \frac{{{{\cos }^2}\alpha }}{{{{\sin }^2}\alpha }} = \frac{{{R^2}}}{{x\left( {x - 2R} \right)}}\)

Từ đó ta được \(V = \frac{{4{R^2}{x^2}}}{{3\left( {x - 2R} \right)}}\).

b) Xét hàm số \(f\left( x \right) = \frac{{4{R^2}{x^2}}}{{3\left( {x - 2R} \right)}},x > 2R\).

Ta có bảng biến thiên

Dựa vào bảng biến thiên ta có \(\min V = \frac{{32}}{3}{R^3}\) khi \(x = 4R\).


Cùng chủ đề:

Giải bài 22 trang 51 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 23 trang 51 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 24 trang 51 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 25 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 26 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 27 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 28 trang 52 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 29 trang 53 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 30 trang 53 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 31 trang 53 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức
Giải bài 32 trang 53 sách bài tập toán 12 - Kết nối tri thức