Câu 1. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a va cạnh bên bằng a2–√. a) Tính thể tích của hình chóp đã cho. b) Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD. c) Gọi A’ và C’ lần lượt là trung điểm của hai cạnh SA và SC. Chứng minh rằng hai hình chóp A’.ABCD và C’.CBAD bằng nhau. Câu 2. Trong không gian tọa độ Oxyz, cho các điểm A(4; -1; 2), B(1; 2; 2) và C(1; -1; 5). a) Chứng minh rằng ABC là tam giác đều. b) Viết phương trình mp(ABC). Tính thể tích khối tứ diện giới hạn bởi mp(ABC) và các mặt phẳng tọa độ. c) Viết phương trình trục của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. d) Tìm tọa độ điểm D sao cho ABCD là tứ diện đều.

Đáp án:

Giải thích các bước giải:

a) Gọi O=AC∩BD⇒SO⊥(ABCD).O=AC∩BD⇒SO⊥(ABCD).
Ta có ABCD là hình vuông cạnh a nên AC=BD=a2–√⇒AO=a2√2.AC=BD=a2⇒AO=a22.
Xét tam giác vuông SOA có: SO=SA2−OA2−−−−−−−−−√=2a2−a22−−−−−−−√=a6√2.SO=SA2−OA2=2a2−a22=a62.

SABCD=a2⇒VS.ABCD=13SO.SABCD=13a6–√2.a2=a36–√6.SABCD=a2⇒VS.ABCD=13SO.SABCD=13a62.a2=a366.

Gọi A’ là trung điểm của SA.
Trong (SAC) qua A’ kẻ đường thẳng vuông góc với SA cắt SO tại I.
Suy ra I là tâm mặt cầu ngoại tiếp chóp S.ABCD.
Dễ thấy 

ΔSA′I đồng dạng ΔSOA(g.g)⇒SASI=SOSA′⇒SI=SA.SA′SO=a2–√.a2√2a6√2=a6–√3=RΔSA′I đồng dạng ΔSOA(g.g)⇒SASI=SOSA′⇒SI=SA.SA′SO=a2.a22a62=a63=R

Ta có A’C’ // (ABCD) ⇒d(A′;(ABCD))=d(C′;(ABCD))⇒d(A′;(ABCD))=d(C′;(ABCD))
⇒VA′.ABCD=VC′.CBAD.⇒VA′.ABCD=VC′.CBAD.
Vậy hai khối chóp A’.ABCD và C’.CBAD bằng nhau.