Giáo án lớp 12 môn Hình học - Khối đa diện và khối tròn

1 KHỐI ĐA DIỆN VÀ KHỐI TRÒN PHẦN I. TÓM TẮT MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. TỈ SỐ GÓC NHỌN TRONG TAM GIÁC VUÔNG 1.1. sin = AB BC ; cos = AC BC ; tan = AB AC ; cot = AC AB 2. HỆ THỨC LƯỢNG TRONG TAM GIÁC VUÔNG 2.1. BC2 = AB2 + AC2 (Định lí Pitago) 2.2. AB2 = BH.BC 2.3. AC2 = CH.BC 2. 4. AH2 = BH.CH 2.5. AB.AC = BC.AH 2.6. 2 2 2 1 1 1 AH AB AC   3. ĐỊNH LÍ CÔSIN 3.1. a2 = b2 + c2 – 2bccosA 3.2. b2 = a2 + c2 – 2accosB 3.3. c2 = a2 + b2 – 2abcosC 4. ĐỊNH LÍ SIN a b c 2R sin A sin B sin C    5. ĐỊNH LÍ TALET MN // BC 5.1 AM AN MN AB AC BC   ; 5.2 AM AN MB NC  6. DIỆN TÍCH TRONG HÌNH PHẲNG 6.1. Tam giác thường: a) S = 1 ah 2 b) S = p(p a)(p b)(p c)   (Công thức Hê-rông) c) S = pr (r: bk đ.tròn nội tiếp tam giác) 6.2. Tam giác đều cạnh a: a) Đường cao: h = a 3 2 ; b) S = 2a 3 4 c) Đường cao cũng là đường trung tuyến, đường phân giác, đường trung trực 6.3. Tam giác vuông: a) S = 1 2 ab (a, b là 2 cạnh góc vuông) b) Tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác là trung điểm của cạnh huyền 6.4. Tam giác vuông cân (nửa hình vuông): a) S = 1 2 a2 (2 cạnh góc vuông bằng nhau) b) Cạnh huyền bằng a 2 6.5. Nửa tam giác đều: a) Là tam giác vuông có một góc bằng 30o hoặc 60o b) BC = 2AB c) AC = a 3 2 d) S = 2a 3 8 6.6. Tam giác cân: a) S = 1 ah 2 (h: đường cao; a: cạnh đáy)  H CB A NM CB A 60o 30o CB A 2 b) Đường cao hạ từ đỉnh cũng là đường trung tuyến, đường phân giác, đường trung trực 6.7. Hình chữ nhật: S = ab (a, b là các kích thước) 6.8. Hình thoi: S = 1 2 d1.d2 (d1, d2 là 2 đường chéo) 6.9. Hình vuông: a) S = a2 b) Đường chéo bằng a 2 6.10. Hình bình hành: S = ah (h: đường cao; a: cạnh đáy) 6.11. Đường tròn: a) C = 2R (R: bán kính đường tròn) b) S = R2 (R: bán kính đường tròn) 7. CÁC ĐƯỜNG TRONG TAM GIÁC 7.1. Đường trung tuyến: G: là trọng tâm của tam giác a) Giao điểm của 3 đường trung tuyến của tam giác gọi là trọng tâm b) BG = 2 3 BN; BG = 2GN; GN = 1 3 BN 7.2. Đường cao: Giao điểm của của 3 đường cao của tam giác gọi là trực tâm 7.3. Đường trung trực: Giao điểm của 3 đường trung trực của tam giác là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác 7.4. Đường phân giác: Giao điểm của 3 đường phân giác của tam giác là tâm đường tròn nội tiếp tam giác 8. HÌNH HỌC KHÔNG GIAN 8.1. Hình tứ diện đều: a) Có 4 mặt là các tam giác đều bằng nhau b) Chân đường cao trùng với tâm của đáy (hay trùng với trọng tâm của tam giác đáy) c) Các cạnh bên tạo với mặt đáy các góc bằng nhau 8.2. Hình chóp đều: a) Có đáy là đa giác đều b) Có các mặt bên là những tam giác cân bằng nhau c) Chân đường cao trùng với tâm của đa giác đáy d) Các cạnh bên tạo với mặt đáy các góc bằng nhau 83. Đường thẳng d vuông góc với mp( ): a) Đt d vuông góc với 2 đt cắt nhau cùng nằm trên mp( ) Tức là: d a; d b a b a,b        d  ( ) b) ( ) ( ) ( ) ( ) a a d ( )             d  ( ) c) Đt d vuông góc với mp( ) thì d vuông góc với mọi đt nằm trong mp( ) 8.4. Góc  giữa đt d và mp( ): d cắt ( ) tại O và Ad Nếu AH ( ) H ( )      thì góc giữa d và ( ) là  hay ˆAOH =  8.5. Góc giữa 2 mp( ) và mp( ): G P NM CB A  O H A d' d  3 Nếu ( ) ( ) AB FM AB;EM AB EM ( ),FM ( )             thì góc giữa ( ) và ( ) là  hay ˆEMF =  8.6. Khoảng cách từ điểm A đến mp( ): (hình ở mục 4) Nếu AH  ( ) thì d(A, ( )) = AH (với H ( )) 9. KHỐI ĐA DIỆN: 9.1. Thể tích khối lăng trụ: V = Bh (B: diện tích đáy; h: chiều cao) 9.2. Thể tích khối chóp: V = 1 Bh 3 (diện tích đáy là đa giác) 9.3. Tỉ số thể tích của khối chóp: S.A B C S.ABC V SA SB SC. . V SA SB SC       9.4. Diện tích xq của hình nón tròn xoay: Sxq = Rl (R: bk đường tròn; l: đường sinh) 9.5. Thể tích của khối nón tròn xoay: V = 1 Bh 3 (diện tích đáy là đường tròn) 9.6. Diện tích xq của hình trụ tròn xoay: Sxq = 2 Rl (R: bk đường tròn; l: đường sinh) 9.7. Thể tích của khối trụ tròn xoay: V = Bh = 2R h ( h: chiều cao khối trụ) 9.8. Diện tích của mặt cầu: S = 4 2R (R: bk mặt cầu ) 9.9. Thể tích của khối nón tròn xoay: V = 3 4 R 3  (R: bán kính mặt cầu)    F E M B A 4 a M H D C B A PHẦN II. BÀI TẬP A. KHỐI ĐA DIỆN Bài 1: Tính thể tích khối tứ diện đều cạnh a HD: +)Đáy là  BCD đều cạnh a. H là trọng tâm của đáy +) Tất cả các cạnh đều đầu bằng a +) Tính: V = 1 3 Bh = 1 3 SBCD . AH * Tính: SBCD = 2 3 4 a ( BCD đều cạnh a) +) Tính AH: Trong V ABH tại H : AH2 = AB2 – BH2 (biết AB = a; BH = 2 3 BM với BM = 3 2 a ) ĐS: V = 3 2 12 a Bài 2: Tính thể tích của khối chóp tứ giác đều cạnh a HD: +) Đáy ABCD là hình vuông cạnh a. H là giao điểm của 2 đường chéo +) Tất cả các cạnh đều đầu bằng a +) Tính: V = 1 3 Bh = 1 3 SABCD . SH + Tính: SABCD = a2 +) Tính AH: Trong V SAH tại H: SH2 = SA2 – AH2 (biết SA = a; AH = 2 2 a ) ĐS: V = 3 2 6 a . Suy ra thể tích của khối bát diện đều cạnh a. ĐS: V = 3 2 3 a Bài 3: Cho hình lăng trụ đứng tam giác ABC.A’B’C’ có tất cả các cạnh đều bằng a a) Tính thể tích của khối lăng trụ b) Tính thể tích khối tứ diện A’BB’C HD: a) +) Đáy A’B’C’ là  đều cạnh a . AA’ là đường cao +) Tất cả các cạnh đều bằng a +) ABC.A B CV    = Bh = A B CS    .AA’ +) Tính: A B CS    = 2 3 4 a (A’B’C’ là  đều cạnh a) và AA’ = a ĐS: ABC.A B CV    = 3 3 4 a b) A BB CV   = 1 3 ABC.A B C V    ĐS: 3 3 12 a ( khối lăng trụ đứng có tất cả các cạnh bằng nhau được chia thành 3 tứ diện bằng nhau) Bài 4: Cho lăng trụ đứng ABC.A’B’C’, đáy ABC là tam giác vuông tại A, AC = a, C  = 600, đường chéo BC’ của mặt bên (BCC’B’) hợp với mặt bên (ACC’A’) một góc 300. a) Tính độ dài cạnh AC’ b) Tính thể tích lăng trụ HD: a) Xác định là góc giữa cạnh BC’ và mp(ACC’A’) + CM: BA  ( ACC’A’)  BA AC (vì  ABC vuông tại A)  BA AA’ (ABC.A’B’C’ lăng trụ đứng) a H S D C B A C' B' A' C B A 60  30  C' B' A' C B A 5 +  = BC A   = 300 * Tính AC’: Trong V BAC’ tại A (vì BA AC’) tan300 = AB AC AC’ = 030 AB tan = AB 3 * Tính AB: Trong V ABC tại A, ta có: tan600 = AB AC AB = AC. tan600 = a 3 (vì AC = a). ĐS: AC’ = 3a b) ABC.A B CV    = Bh = ABCS .CC’ * Tính: ABCS = 1 2 AB.AC = 1 2 .a 3 .a = 2 3 2 a + Tính CC’: Trong V ACC’ tại C, ta có: CC’2 = AC’2 – AC2 = 8a2 CC’ = 2 2a ĐS: ABC.A B CV    = a3 6 Bài 5: Cho lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có đáy ABC là một tam giác đều cạnh a và điểm A’ cách đều các điểm A, B, C. Cạnh bên AA’ tạo với mp đáy một góc 600. Tính thể tích của lăng trụ. HD: + Kẻ A’H  (ABC) + A’ cách đều các điểm A, B, C nên H là trọng tâm của  ABC đều cạnh a + Góc giữa cạnh AA’ và mp(ABC) là  = A A H   = 600 + Tính: ABC.A B CV    = Bh = ABCS .A’H + Tính: ABCS = 2 3 4 a (Vì  ABC đều cạnh a) + Tính A’H: Trong V AA’H tại H, ta có: tan600 = A H AH  A’H = AH. tan600 = 2 3 AN. 3 = a ĐS: ABC.A B CV    = 3 3 4 a Bài 6: Cho lăng trụ đứng ABC.A’B’C’, đáy ABC là tam giác vuông tại A, AC = a, BC = 2a và AA’ = 3a. Tính thể tích của lăng trụ HD: + Đường cao lăng trụ là AA’ = 3a + Tính: ABC.A B CV    = Bh = ABCS .AA’ + Tính: ABCS = 1 2 AB.AC (biết AC = a) Tính AB: Trong V ABC tại A, ta có: AB2 = BC2 – AC2 = 4a2 – a2 = 3a2. ĐS: ABC.A B CV    = 33 3 2 a Bài 7: Cho hình hộp ABCD.A’B’C’D’ có đáy là hình thoi cạnh a, góc A  = 600. Chân đường vuông góc hạ từ B’ xuống đáy ABCD trùng với giao điểm hai đường chéo của đáy. Cho BB’ = a. a) Tính góc giữa cạnh bên và đáy b) Tính thể tích hình hộp HD: a) Gọi O là giao điểm của 2 đướng chéo AC và BD + B’O  (ABCD) (gt) a 60  N H C' B' A' C B A 2a 3a a C' B' A' C B A 6 + Góc giữa cạnh bên BB’ và đáy (ABCD) là  = B BO   + Tính  = B BO   : Trong V BB’O tại O, ta có: cos = OB BB = OB a +  ABD đều cạnh a (vì A  = 600 và AB = a) DB = a OB = 1 2 DB = 2 a . Suy ra: cos = 1 2   = 600 b) + Đáy ABCD là tổng của 2  đều ABD và BDC  ABCDS = 2. 2 3 4 a = 2 3 2 a + ABCD.A B C DV     = Bh = ABCDS .B’O = 2 3 2 a .B’O + Tính B’O: B’O = 3 2 a (vì  B’BO là nửa tam giác đều) ĐS: 33 4 a Bài 8: Cho tứ diện đều S.ABC có cạnh a. Dựng đường cao SH a) Chứng minh: SABC b) Tính thể tích của hình chóp HD: a) Gọi M là trung điểm của BC + CM: BCSH (SHmp( ABC)) BC AM BCmp(SAM). Suy ra: SABC (đpcm) b) + Tất cả các cạnh đều bằng a + Tính: VS.ABC = 1 3 Bh = 1 3 SABC .SH * Tính: SABC = 2a 3 4 + Tính SH: Trong V SAH tại H, ta có: SH2 = SA2 – AH2 (biết SA = a; AH = 2 3 AM mà AM = a 3 2 vì  ABC đều cạnh a). ĐS: VS.ABC = 3a 2 12 Bài 9: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh AB bằng a. Các cạnh bên SA, SB, SC tạo với đáy một góc 600. Gọi D là giao điểm của SA với mặt phẳng qua BC và vuông góc với SA. a) Tính tỉ số thể tích của hai khối chóp S.DBC và S.ABC b) Tính thể tích của khối chóp S.DBC HD: a) Hạ SH  (ABC) H là trọng tâm của  ABC đều cạnh a Gọi E là trung điểm của BC + Góc tạo bởi cạnh bên SA với đáy (ABC) là  =  SA E = 600 + Tính: S.DBC S.ABC V SD SB SC SD. . V SA SB SC SA   + Tính SD: SD = SA – AD + Tính SA: SA = 2AH (vì  SAH là nửa tam giác đều) và AH = 2 3 AE mà AE = a 3 2 vì  ABC đều cạnh a.  a 60  a O D' C' B' A' D C B A a M H C B A S 60  E D a H C B A S 7 Suy ra: SA = 2a 3 3 + Tính AD: AD = AE 2 ( vì  ADE là nửa tam giác đều). Suy ra: AD = a 3 4 + Suy ra: SD = 5a 3 12 . ĐS: S.DBC S.ABC V SD 5 V SA 8   b) Cách 1: + Tính VS.ABC = 1 3 Bh = 1 3 SABC.SH * Tính: SABC = 2a 3 4 (vì  ABC đều cạnh a) + Tính SH: Trong V SAH tại H, ta có: sin600 = SH SA SH = SA.sin600 = a. Suy ra: VS.ABC = 3a 3 12 . Từ S.DBC S.ABC V 5 V 8  . Suy ra: VS.DBC = 35a 3 96 Cách 2: + Tính: VS.DBC = 1 3 Bh = 1 3 SDBC.SD * Tính: SDBC = 1 2 DE.BC + Tính DE: Trong V ADE tại D, ta có: sin600 = DE AE DE = AE.sin600 = 3a 4 . Suy ra: SDBC = 23a 8 Bài 10: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a. Mặt bên (SAB) là tam giác đều và vuông góc với đáy. Gọi H là trung điểm của AB a) Chứng minh rằng: SH  (ABCD) b) Tính thể tích hình chóp S.ABCD HD: a) + Ta có: mp(SAB)  (ABCD) + (SAB)  (ABCD) = AB; * SH  (SAB) + SH AB ( là đường cao của  SAB đều) Suy ra: SH  (ABCD) (đpcm) b) + Tính: VS.ABCD = 1 3 Bh = 1 3 SABCD.SH + Tính: SABCD = a2 + Tính: SH = a 3 2 (vì  SAB đều cạnh a) ĐS: VS.ABCD = 3a 3 6 Bài 11: Cho hình chóp S.ABC có AB = 5a, BC = 6a, CA = 7a. Các mặt bên (SAB), (SBC), (SCA) tạo với đáy một góc 600. Tính thể tích của khối chóp đó. HD: + Hạ SH  (ABC) và kẻ HM AB, HNBC, HP AC + Góc tạo bởi mặt bên (SAB) với đáy (ABC) là  = SMH  = 600 + Ta có: Các  vuông SMH, SNH, SPH bằng nhau (vì có chung 1 cạnh góc vuông và 1 góc nhọn bằng 600) + Suy ra: HM = HN = HP = r là bán kính đường tròn nội tiếp  ABC + Tính: VS.ABC = 1 3 Bh = 1 3 SABC .SH + Tính: SABC = p(p a)(p b)(p c)   S D a H C A B 7a 6a 5a N M H P C B A 60  S 8 = p(p AB)(p BC)(p CA)   (công thức Hê-rông) + Tính: p = 5 6 7 9 2 a a a a   Suy ra: SABC = 26 6a + Tính SH: Trong V SMH tại H, ta có: tan600 = SH MH SH = MH. tan600 + Tính MH: Theo công thức SABC = p.r = p.MH MH = ABC S p = 2 6 3 a Suy ra: SH = 2 2a ; ĐS: VS.ABC = 38 3a Bài 12: Một hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a và thể tích bằng 3 3 6 a . Tính độ dài cạnh bên của hình chóp. ĐS: SA = 5 2 a Bài 13: Một hình chóp tứ giác đều S.ABCD có chiều cao bằng 3 2 a và thể tích bằng a3. Tính cạnh đáy của hình chóp. ĐS: AB = 2a Bài 14: Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có thể tích bằng 3a3/8, các mặt bên tạo với đáy (ABC) một góc 600. Tính độ dài cạng đáy AB. ĐS: AB = 3a B. KHỐI TRÒN: KHỐI TRỤ - NÓN - CẦU Bài 1: Trong không gian cho tam giác vuông OAB tại O có OA = 4, OB = 3. Khi quay tam giác vuông OAB quanh cạnh góc vuông OA thì đường gấp khúc OAB tạo thành một hình nón tròn xoay. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón HD: a) * Sxq = Rl =  .OB.AB = 15 Tính: AB = 5 (  AOB tại O) * Stp = Sxq + Sđáy = 15 + 9 = 24 b) V = 21 3 R h = 21 3 .OB .OA = 21 3 4 3 . . = 12 Bài 2: Một hình nón có thiết diện qua trục là một tam giác đều cạnh 2a. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón HD: a) * Sxq = Rl =  .OB.SB = 2a2 * Stp = Sxq + Sđáy = 2a2 + a2 = 23a2 b) V = 21 3 R h = 21 3 .OB .SO = 3 21 33 3 3 a.a .a   Tính: SO = 2 3 3 2 a a (vì SO là đường cao của  SAB đều cạnh 2a) Bài 3: Một hình nón có chiều cao bằng a và thiết diện qua trục là tam giác vuông. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón 2a A B S O 3 4 A B O 9 HD: a) * Thiết diện qua trục là tam giác vuông cân tại S nên A  = B  = 450 * Sxq = Rl =  .OA.SA = a2 2 Tính: SA = a 2 ; OA = a (  SOA tại O) * Stp = Sxq + Sđáy = a2 2 + a2 = (1 + 2 ) a2 b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 3 21 3 3 a.a .a   Bài 4: Một hình nón có đường sinh bằng l và thiết diện qua trục là tam giác vuông. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón HD: a) * Thiết diện qua trục là tam giác SAB vuông cân tại S nên A  = B  = 450 * Sxq = Rl =  .OA.SA =  . 2 l .l = 2 2 l Tính: OA = 2 l (  SOA tại O) * Stp = Sxq + Sđáy = 2 2 l + 2 2 l = 21 1 22 l     b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 2 31 3 2 2 6 2 l l l. .   Tính: SO = 2 l ( SOA vuông tại O) Bài 5: Một hình nón có đường cao bằng a, thiết diện qua trục có góc ở đỉnh bằng 1200. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón HD: a) + Thiết diện qua trục là tam giác SAB cân tại S nên A  = B  = 300 hay ASO  = BSO  = 600 + Sxq = Rl =  .OA.SA =  . 3a .2a = 22 3a Tính: OA = 3a ; SA = 2a (  SOA tại O) + Stp = Sxq + Sđáy = 22 3a + 3a2 =   22 3 3 a  b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 2 31 3 3 . a .a a   Bài 6: Một hình nón có độ dài đường sinh bằng l và góc giữa đường sinh và mặt đáy bằng  . a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón HD: a) + Góc giữa đường sinh và mặt đáy là A  = B  =  + Sxq = Rl =  .OA.SA =  . lcos .l = 2l cos  45 S B A O l 45 S B A O 120 a S B A O 10 Tính: OA = lcos (  SOA tại O) + Stp = Sxq + Sđáy = 2l cos  +  l2cos2 =   21 cos l cos    b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 21 3 2.l cos .lsin   = 3 3 2l cos sin   Tính: SO = lsin ( SOA vuông tại O) Bài 7: Một hình nón có đường sinh bằng 2a và diện tích xung quanh của mặt nón bằng 2a2. Tính thể tích của hình nón HD: + Sxq = Rl  Rl = 2a2 R = 2 22 2 2 a a a l a     + Tính: SO = 3a (  SOA tại O) + V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 3 21 33 3 3 a.a .a   Bài 8: Một hình nón có góc ở đỉnh bằng 600 và diện tích đáy bằng 9 . Tính thể tích của hình nón HD: + Thiết diện qua trục là tam giác SAB đều + Sđáy = R2  9 = R2  R2 = 9  R = 3 + SO = 3 2 3 3 3 2 2 AB R  + V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 21 3 3 3 9 3 3 . .   Bài 9: Thiết diện qua trục của một hình nón là một tam giác vuông có cạnh góc vuông bằng a. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nó c) Một thiết diện qua đỉnh tạo với đáy một góc 600. Tính diện tích của thiết diện này HD: a) + Thiết diện qua trục là tam giác SAB vuông cân tại S nên A  = B  = 450 + Sxq = Rl =  .OA.SA =  . 2 a .a = 2 2 a Tính: OA = 2 a (  SOA tại O) + Stp = Sxq + Sđáy = 2 2 a + 2 2 a = 21 1 22 a     b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 2 31 3 2 2 6 2 a a a. .   Tính: SO = 2 a (  SOA tại O)  l S B A O 2a S B A O C M 45 a S B A O 60 S B A O 11 c) + Thiết diện (SAC) qua trục tạo với đáy 1 góc 600: SMO  = 600 + SSAC = 1 2 SM.AC = 1 2 . 6 3 a . 2 3 3 a = 2 2 3 a + Tính: SM = 6 3 a ( SMO vuông tại O). + Tính: AC = 2AM = 2 3 3 a + Tính: AM = 2 2OA OM = 3 3 a + Tính: OM = 6 6 a (  SMO tại O) Bài 10: Cho hình nón tròn xoay có đướng cao h = 20cm, bán kính đáy r = 25cm. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón c) Một thiết diện đi qua đỉnh của hình nón có khoảng cách từ tâm của đáy đến mặt phẳng chứa thiết diện là 12cm. Tính diện tích của thiết diện đó HD: a) + Sxq = Rl =  .OA.SA =  .25.SA = 25 1025 (cm2) Tính: SA = 1025 (  SOA tại O) + Stp = Sxq + Sđáy = 25 1025 + 625 b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 2 21 25 20 3 . . (cm3) c) + Gọi I là trung điểm của AB và kẻ OH SI OH = 12cm + SSAB = 1 2 .AB.SI = 1 2 .40.25 = 500(cm2) + Tính: SI = OS.OI OH = 20 12 .OI = 25(cm) (  SOI tại O) + Tính: 2 1 OI = 2 1 OH - 2 1 OS OI = 15(cm) (  SOI tại O) + Tính: AB = 2AI = 2.20 = 40(cm) + Tính: AI = 2 2 20OA OI  (cm) (  AOI tại I) Bài 11: Cắt hình nón đỉnh S bởi mặt phẳng đi qua trục ta được một tam giác vuông cân có cạnh huyền bằng 2a a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình nón b) Tính thể tích của khối nón c) Cho dây cung BC của đường tròn đáy hình nón sao cho mặt phẳng (SBC) tạo với mặt phẳng chứa đáy hình nón một góc 600. Tính diện tích tam giác SBC HD: a) + Thiết diện qua trục là tam giác SAB vuông cân tại S nên A  = B  = 450 + Sxq = Rl =  .OA.SA =  . 2 2 a .a = 2 2 2 a Tính: OA = 2 AB = 2 2 a ; Tính: SA = a ( SOA vuông tại O) + Stp = Sxq + Sđáy = 2 2 2 a + 2 2 a = 22 1 2 ( ) a  l h O I H B A S C M a 2 S B A O 12 b) V = 21 3 R h = 21 3 .OA .SO = 2 31 2 2 3 2 2 12 a a a. .   Tính: SO = 2 2 a (  SOA tại O) d) + Kẻ OM BC  SMO  = 600 ; + SSBC = 1 2 SM.BC = 1 2 2 2 3 3 a a. . = 2 2 3 a + Tính: SM = 2 3 a (  SOM tại O) + Tính: BM = 3 a ( SMB vuông tại M) Bài 12: Một hình trụ có bán kính đáy bằng R và thiết diện qua trục là một hình vuông. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình trụ b) Tính thể tích của khối trụ HD: a) + Sxq = 2Rl = 2 .OA.AA’ = 2 .R.2R = 4R2 + OA =R; AA’ = 2R + Stp = Sxq + 2Sđáy = 4R2 + R2 = 5R2 b) + V = 2R h = 2.OA .OO = 2 32 2.R . R R   Bài 13: Một hình trụ có bán kính đáy r = 5cm và khoảng cách giữa hai đáy bằng 7cm. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình trụ b) Tính thể tích của khối trụ c) Cắt khối trụ bởi một mặt phẳng song song với trục và cách trụ 3cm. Hãy tính diện tích của thiết diện được tạo nên HD: a) + Sxq = 2Rl = 2 .OA.AA’ = 2 .5.7 = 70 (cm2) + OA = 5cm; AA’ = 7cm + Stp = Sxq + 2Sđáy = 70 + 50 = 120 (cm2) b) + V = 2R h = 2.OA .OO =  .52.7 = 175 (cm3) c) + Gọi I là trung điểm của AB OI = 3cm + ABB AS   = AB.AA ’ = 8.7 = 56 (cm2) (hình chữ nhật) + AA’ = 7 * Tính: AB = 2AI = 2.4 = 8 + Tính: AI = 4(cm) (  OAI tại I) Bài 14: Một hình trụ có bán kính r và chiều cao h = r 3 a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình trụ b) Tính thể tích của khối trụ tạo nên bởi hình trụ đã cho c) Cho hai điểm A và B lần lượt nằm trên hai đường tròn đáy sao cho góc giữa đường thẳng AB và trục của hình trụ bằng 300. Tính khoảng cách giữa đường thẳng AB và trục của hình trụ HD: a) + Sxq = 2Rl = 2 .OA.AA’ = 2 .r. r 3 = 2 3  r2 + Stp = Sxq + 2Sđáy = 2 r2 3 + 2 r2 = 2 ( 3 1)  r2 b) + V = 2R h = 2.OA .OO = 2 33 3.r .r r   c) + OO’//AA’  BA A   = 300 + Kẻ O’H A’B O’H là khoảng cách giữa đường thẳng AB A B O O' A' B' l h h r l B' A' O' I O B A r 3 H A B O O' A' r 13 và trục OO’ của hình trụ; + Tính: O’H = 3 2 r (vì  BA’O’ đều cạnh r) + C/m:  BA’O’ đều cạnh r + Tính: A’B = A’O’ = BO’ = r + Tính: A’B = r (  AA ’B tại A’) Cách khác: + Tính O’H = 2 2O A A H   = 2 2 3 4 2 r rr   (  A ’O’H tại H) + Tính: A’H = 2 A B = 2 r + Tính: A’B = r (  AA ’B tại A’) Bài 15: Cho một hình trụ có hai đáy là hai đường tròn tâm O và O’, bán kính R, chiều cao hình trụ là R 2 . a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình trụ b) Tính thể tích của khối trụ HD: a) + Sxq = 2Rl = 2 .OA.AA’ = 2 .R. R 2 = 2 2 R2 + Stp = Sxq + 2Sđáy = 2 2 R2 + 2R2 = 2 ( 2 1) R2 b) + V = 2R h = 2.OA .OO = 2 32 2.R .R R   Bài 16: Một hình trụ có bán kính đáy bằng 50cm và có chiều cao h = 50cm. a) Tính diện tích xung quanh và diện tích toàn phần của hình trụ b) Tính thể tích của khối trụ tạo nên bởi hình trụ đã cho c) Một đoạn thẳng có chiều dài 100cm và có hai đầu mút nằm trên hai đường tròn đáy. Tính khoảng cách từ đoạn thẳng đó đến trục hình trụ ( Cách giải và hình vẽ như bài 14) ĐS: a) + Sxq = 2Rl = 5000 (cm2) + Stp = Sxq + 2Sđáy = 5000 + 5000 = 10000 (cm2) b) + V = 2R h = 125000 (cm3) c) + O’H = 25(cm) Bài 17: Cho tứ diện ABCD có DA = 5a và vuông góc với mp(ABC),  ABC vuông tại B và AB = 3a, BC = 4a. a) Xác định mặt cầu đi qua 4 điểm A, B, C, D b) Tính bán kính của mặt cầu nói trên. Tính diện tích và thể tích của mặt cầu HD: a) + Gọi O là trung điểm của CD. + Chứng minh: OA = OB = OC = OD; + Chứng minh:  DAC vuông tại A OA = OC = OD = 1 2 CD (T/c: Trong tam giác vuông trung tuyến thuộc cạnh huyền bằng nửa cạnh ấy) + Chứng minh:  DBC vuông tại B OB = 1 2 CD + OA = OB = OC = OD = 1 2 CD A, B, C, D thuộc mặt cầu S(O; 2 CD ) b) Bán kính R = 2 CD = 1 2 2 2AD AC = 1 2 2 2 2AD AB BC  R 2 R A' O' O A O D C B A 14 = 1 2 2 2 2 5 225 9 16 2 aa a a   + S = 2 25 24 50 2 a a         ; + V = 4 3 R3 = 3 34 5 2 125 2 3 2 3 a a       Bài 18: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có tất cả các cạnh đều bằng a. a) Xác định mặt cầu đi qua 5 điểm A, B, C, D, S b) Tính bán kính của mặt cầu nói trên. Tính diện tích và thể tích của mặt cầu HD: a) Gọi O là tâm hình vuông (đáy). Chứng minh: OA = OB = OC = OD = OS b) R = OA = 2 2 a ; S = 2a2 ; V = 3 2 3 a  Bài 19: Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là hính vuông cạnh bằng a. SA = 2a và vuông góc với mp(ABCD). a) Xác định mặt cầu đi qua 5 điểm A, B, C, D, S b) Tính bán kính của mặt cầu nói trên. Tính diện tích và thể tích của mặt cầu HD: a) + Gọi O là trung điểm SC + Chứng minh: Các  SAC,  SCD,  SBC lần lượt vuông tại A, D, B + OA = OB = OC = OD = OS = 2 SC  S(O; 2 SC ) b) + R = 2 SC = 1 2 2 2 2SA AB BC  = 6 2 a + S = 2 264 6 2 a a         ; * V = 3 34 6 6 3 2 a a         Bài 20: Cho hình chóp S.ABC có 4 đỉnh đều nằm trên một mặt cầu, SA = a, SB = b, SC = c và ba cạnh SA, SB, SC đôi một vuông góc. Tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu được tạo nên bởi mặt cầu đó. HD: + Gọi I là trung điểm AB. Kẻ  vuông góc với mp(SAB) tại I + Dựng mp trung trực của SC cắt  tại O  OC = OS (1) + I là tâm đường tròn ngoại tiếp  SAB (vì  SAB vuông tại S) OA = OB = OS (2) + Từ (1) và (2)  OA = OB = OC = OS Vậy: A, B, C, S thuộc S(O; OA) + R = OA = 2 2 2 2 2 2 SC ABOI AI             = 2 2 2 4 a b c  + S = 2 2 2 2 2 2 24 4 a b c (a b c )           + V = 3 2 2 2 2 2 2 2 2 24 1 3 4 6 a b c (a b c ) a b c             2a a S O D C B A c b a I O S C B A 15 PHẦN III. MỘT SỐ ĐỀ THI ĐẠI HỌC Bài 1. 3 2 a ả C/m AC’ PQ, với P,Q là trung điểm của BD, MN. Suy ra AC’ (BDMN). Tính đúng chiều cao AH , với H là giao của PQ và AC’. Nếu dùng cách hiệu các thể tích thì phải chỉ ra cách tính.. Tính đúng diện tích hình thang BDMN . Suy ra thể tích cần tìm là: 33 16 a . Bài 2. Cho lăng trụ đứng ' ' '.ABC A B C có thể tích V. Các mặt phẳng ( ' ' '), ( ), ( )ABC AB C A BC cắt nhau tại O. Tính thể tích khối tứ diện O.ABC theo V. Giải. Gọi I = AC ’A’C, J = A’BAB’ (BA'C) (ABC') = BI (BA'C) (AB'C) = CJ Goi O = BI CJ       