Thể tích khối hộp

Gọi \(O = AC \cap BD\) ta có: \(OA = 3cm\,;\,OB = 4cm\)

Xét tam giác vuông $OAB$ có: \(AB = \sqrt {O{A^2} + O{B^2}}  = \sqrt {{3^2} + {4^2}}  = 5cm\).

Khi đó chu vi đáy bằng \(P = 4.5 = 20 = 2AA' \Rightarrow AA' = 10\left( {cm} \right)\)

\({S_{ABCD}} = \dfrac{1}{2}AC.BD = \dfrac{1}{2}.6.8 = 24\left( {c{m^2}} \right)\)

Vậy \({V_{ABCD.A'B'C'D'}} = AA'.{S_{ABCD}} = 10.24 = 240\left( {c{m^3}} \right)\)

Gọi $D$ là trung điểm của $AA'$  ta có $ID$ là đường trung bình của tam giác \(AA'B \Rightarrow ID//A'B\)

Mà \(A'B \bot AB'\) (do \(ABB'A'\) là hình vuông)

\( \Rightarrow ID \bot AB'\)

Tam giác $ABC$ vuông cân tại $C$ nên \(IC \bot AB\). Mà \(AA' \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow AA' \bot IC\)

\( \Rightarrow IC \bot \left( {ABB'A'} \right) \Rightarrow IC \bot AB'\)

\( \Rightarrow AB' \bot \left( {ICD} \right)\)

\( \Rightarrow \) Mặt phẳng qua $I$ và vuông  góc với $AB'$  là \(\left( {ICD} \right)\)

Tam giác $ABC$ vuông cân tại $C$ nên \(AC = BC = \dfrac{{AB}}{{\sqrt 2 }} = \dfrac{a}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow {S_{ABC}} = \dfrac{1}{2}AC.BC = \dfrac{1}{2}\dfrac{a}{{\sqrt 2 }}\dfrac{a}{{\sqrt 2 }} = \dfrac{{{a^2}}}{4}\)

\(ABB'A'\) là hình vuông \( \Rightarrow AA' = AB = a\)

\( \Rightarrow {V_{ABC.A'B'C'}} = AA'.{S_{ABC}} = a.\dfrac{{{a^2}}}{4} = \dfrac{{{a^3}}}{4} = V\)

Ta có: \({V_{D.ACI}} = \dfrac{1}{3}AD.{S_{ACI}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2}AA'.\dfrac{1}{2}{S_{ABC}} = \dfrac{1}{{12}}{V_{ABC.A'B'C'}} = \dfrac{1}{{12}}.\dfrac{{{a^3}}}{4} = \dfrac{{{a^3}}}{{48}} = {V_1}\)

\( \Rightarrow {V_2} = V - {V_1} = \dfrac{{{a^3}}}{4} - \dfrac{{{a^3}}}{{48}} = \dfrac{{11{a^3}}}{{48}}\)

Chọn \(AD = BE = CF = \dfrac{5}{3}\) thì đa diện là hình lăng trụ đứng \(ABC.DEF\) có diện tích đáy \({S_{ABC}} = 10\) và chiều cao \(AD = \dfrac{5}{3}\).

Thể tích \(V = {S_{ABC}}.AD = 10.\dfrac{5}{3} = \dfrac{{50}}{3}\).

Đặc biệt hóa, coi \(ABCD.A'B'C'D'\) là khối lập phương cạnh bằng 1 \( \Rightarrow {V_{ABCD.A'B'C'D'}} = 1 = V\).

Dễ thấy \(MNPQEF\) là khối bát diện đều cạnh cạnh \(QE = \dfrac{1}{2}BD = \dfrac{{\sqrt 2 }}{2}\).

Vậy \({V_{MNPQEF}} = \dfrac{{{{\left( {\dfrac{{\sqrt 2 }}{2}} \right)}^3}\sqrt 2 }}{3} = \dfrac{1}{6} = \dfrac{V}{6}\).

Trong \(\left( {BCC'B'} \right)\) kẻ \(B'H \bot BC\,\,\left( {H \in BC} \right)\) (do \(\angle B'BC\) nhọn).

Trong \(\left( {ABC} \right)\) kẻ \(HK\parallel AC \Rightarrow HK \bot AB\) ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}AB \bot HK\\AB \bot B'H\end{array} \right. \Rightarrow AB \bot \left( {B'HK} \right) \Rightarrow AB \bot B'K\).

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}\left( {ABB'A'} \right) \cap \left( {ABC} \right) = AB\\B'K \subset \left( {ABB'A'} \right),\,\,B'K \bot AB\\HK \subset \left( {ABC} \right),\,\,HK \bot AB\end{array} \right.\) \( \Rightarrow \angle \left( {\left( {ABB'A'} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = \angle \left( {B'K;HK} \right) = \angle B'HK = {45^0}\).

\( \Rightarrow \Delta B'HK\) vuông cân tại \(H \Rightarrow B'H = HK = x\).

Xét tam giác vuông \(BB'H\) có: \(BH = \sqrt {BB{'^2} - BH{'^2}}  = \sqrt {4{a^2} - {x^2}} \).

Xét tam giác vuông \(ABC\) có: \(AC = BC.\sin {60^0} = a\sqrt 3 \), \(AB = BC.\cos {60^0} = a\).

Áp dụng định lí Ta-lét ta có: \(\dfrac{{BH}}{{BC}} = \dfrac{{HK}}{{AC}} \Rightarrow \dfrac{{\sqrt {4{a^2} - {x^2}} }}{{2a}} = \dfrac{x}{{a\sqrt 3 }}\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 3\left( {4{a^2} - {x^2}} \right) = 4{x^2}\\ \Leftrightarrow 12{a^2} - 3{x^2} = 4{x^2}\\ \Leftrightarrow {x^2} = \dfrac{{12{a^2}}}{7}\\ \Leftrightarrow x = \dfrac{{2a\sqrt {21} }}{7} = B'H\end{array}\)

\({S_{\Delta ABC}} = \dfrac{1}{2}AB.AC = \dfrac{1}{2}.a.a\sqrt 3  = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{2}\).

Vậy \({V_{ABC.A'B'C'}} = B'H.{S_{\Delta ABC}} = \dfrac{{2a\sqrt {21} }}{7}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{2} = \dfrac{{3{a^3}\sqrt 7 }}{7}\).

Bước 1: Gọi $E=N P \cap C D$. Đặt $D C=2 d, B C=2 r$

Gọi $E=N P \cap C D$. Đặt $D C=2 d, B C=2 r$

Ta có:

\(\begin{array}{l}{S_{EMA}} = {S_{ECBA}} - {S_{EMC}} - {S_{ABM}}\\ = 5dr - \dfrac{3}{2}dr - dr = \dfrac{5}{2}dr\end{array}\)

Bước 2: Tính thể tích của NPAM

\(\begin{array}{l}{V_{NEAM}} = \dfrac{1}{3}{S_{EMA}} \cdot d(N,(EMA))\\ = \dfrac{1}{3}{S_{EMA}} \cdot CC' = \dfrac{5}{{24}} \cdot 4dr \cdot C{C^\prime }\\ = \dfrac{5}{{24}}{V_{ABCD \cdot {A^\prime }{B^\prime }{C^\prime }{D^\prime }}} = 30.\\ \Rightarrow {V_{NPAM}} = \dfrac{1}{2}{V_{NEAM}} = 15\end{array}\)

s

Bước 1: 

Gọi \(E\) là giao điểm của AC và AC’ và F là giao điểm của BC’ và B’C’

Khi đó (ABC’) và (A’B’C) chia khối lăng trụ tam giác đều ABC.A’B’C’ thành 4 khối đa diện: CEFC’;FEA’B’C’;FEABC và FEABB’A’

Gọi V là thể tích của khối lăng trụ tam giác đều ABC.A’B’C’.

Bước 2: Tính thể tích của $CEFC’;FEA’B’C’;FEABC$ và $FEABB’A'$ theo thể tích của $ABC.A'B'C'$

Ta có \({V_{C.A'B'C'}} = {V_{C'.ABC}} = \dfrac{1}{3}V\)

\({V_{FEA'B'C'}} = {V_{C.A'B'C'}} - {V_{CEFC'}}\) và \({V_{FEABC}} = {V_{C'.ABC}} - {V_{CEFC'}}\)

\( \Rightarrow {V_{FEA'B'C'}} = {V_{FEABC}}\)

Mặt khác

\(\begin{array}{l}\dfrac{{{V_{CEFC'}}}}{{V_{C.A'B'C'}}} = \dfrac{{CE}}{{CA}}.\dfrac{{CF}}{{CB'}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{4}\\ \Rightarrow {V_{CEFC'}} = \dfrac{1}{4}{V_{C.A'B'C'}} = \dfrac{1}{4}.\dfrac{1}{3}V = \dfrac{1}{{12}}V\end{array}\)

\( \Rightarrow {V_{FEA'B'C'}} = {V_{FEABC}}\)\( = {V_{C.A'B'C'}} - {V_{CEFC'}}\)\( = \dfrac{1}{3}V - \dfrac{1}{{12}}V = \dfrac{1}{4}V\)

\( \Rightarrow {V_{FEABB'A'}} = V - 2.\dfrac{1}{4}V - \dfrac{1}{{12}}V = \dfrac{5}{{12}}V\)

Do đó \({H_1}\) có thể tích lớn nhất là khối đa diện FEABB’A’; \({H_2}\) có thể tích nhỏ nhất là khối đa diện CEFC’ và \(\dfrac{{{V_{\left( {{H_1}} \right)}}}}{{{V_{\left( {{H_2}} \right)}}}} = 5\).

Gọi \(M\) là trung điểm của \(B'C'\). Vì \(\Delta A'B'C'\) đều nên \(A'M \bot B'C'\).

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}A'M \bot B'C'\\A'M \bot BB'\,\,\left( {BB' \bot \left( {A'B'C'} \right)} \right)\end{array} \right.\) \( \Rightarrow A'M \bot \left( {BCC'B'} \right)\).

\( \Rightarrow BM\) là hình chiếu của \(A'M\) lên \(\left( {BCC'B'} \right)\) \( \Rightarrow \angle \left( {A'B;\left( {BCC'B'} \right)} \right) = \angle \left( {A'B;MB} \right) = \angle A'BM = {30^0}\).

Theo bài ra ta có \(\Delta A'B'C'\) đều cạnh \(a\) nên \(A'M = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}\) và \({S_{\Delta A'B'C'}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\).

Ta có: \(A'M \bot \left( {BCC'B'} \right) \Rightarrow A'M \bot BM\) \( \Rightarrow \Delta A'BM\) vuông tại \(M\) \( \Rightarrow BM = A'M.\cot {30^0} = \dfrac{{3a}}{2}\).

Áp dụng định lí Pytago trong tam giác vuông \(BB'M\) ta có: \(BB' = \sqrt {B{M^2} - BB{'^2}}  = \sqrt {{{\left( {\dfrac{{3a}}{2}} \right)}^2} - {{\left( {\dfrac{a}{2}} \right)}^2}}  = a\sqrt 2 \).

Vậy \({V_{ABC.A'B'C'}} = BB'.{S_{A'B'C'}} = a\sqrt 2 .\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^3}\sqrt 6 }}{4}\).

Gọi cạnh của hình lập phương là \(a\).

Ta có:

 \(\left( \alpha  \right) \bot AC'\)\( \Rightarrow \left( \alpha  \right)\parallel BD\). Trong \(\left( {BDD'B'} \right)\) kẻ \(MN\parallel BD\,\,\left( {N \in DD'} \right)\).

 \(\left( \alpha  \right) \bot AC' \Rightarrow \alpha \parallel B'C\). Trong \(\left( {BCC'B'} \right)\) kẻ \(MQ\parallel B'C\,\,\left( {Q \in BC} \right)\).

\(\left( \alpha  \right) \bot AC'\)\( \Rightarrow \left( \alpha  \right)\parallel BD\). Trong \(\left( {BDD'B'} \right)\) kẻ \(MN\parallel BD\,\,\left( {N \in DD'} \right)\).

 \(\left( \alpha  \right) \bot AC' \Rightarrow \alpha \parallel B'C\). Trong \(\left( {ABCD} \right)\) kẻ \(PQ\parallel BD\,\,\left( {P \in DC} \right)\).

Khi đó \(\left( \alpha  \right) \equiv \left( {MNPQ} \right)\).

Theo cách dựng ta có \(BQ = 2QC,\,\,DP = 2PC,\,\,DN = 2ND'\).

Gọi \(H\) là điểm thuộc \(CC'\) sao cho \(CH = 2HC'\).

Khi đó ta có: \({V_{CPQMNC'}} = {V_{C.MHN}} + {V_{CQP.MHN}}\).

Xét hình chóp \(C'.MHN\) có \(C'H = \dfrac{a}{3}\), \({S_{\Delta MHN}} = \dfrac{1}{2}{a^2}\).

\( \Rightarrow {V_{C'.MHN}} = \dfrac{1}{3}C'H.{S_{\Delta MHN}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{a}{3}.\dfrac{{{a^2}}}{2} = \dfrac{{{a^3}}}{{18}} = \dfrac{V}{{18}}\).

Xét hình chóp cụt \(CQP.MHN\) có

\(\begin{array}{l}{V_{CQP.MHN}} = {V_{I.MHN}} - {V_{I.CQP}} = \dfrac{1}{3}\left( {IH.{S_{\Delta MHN}} - IC.{S_{\Delta CQP}}} \right)\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = \dfrac{1}{3}\left( {a.\dfrac{1}{2}{a^2} - \dfrac{a}{3}.\dfrac{1}{2}.\dfrac{a}{3}.\dfrac{a}{3}} \right) = \dfrac{{13{a^3}}}{8} = \dfrac{{13V}}{{81}}\end{array}\)

\( \Rightarrow {V_1} = {V_{CPQMNC'}} = {V_{C.MHN}} + {V_{CQP.MHN}} = \dfrac{V}{{18}} + \dfrac{{13V}}{{81}} = \dfrac{{35V}}{{162}}\).

Vậy \(\dfrac{{{V_1}}}{V} = \dfrac{{35}}{{162}}\)

Gọi \(M\) là trung điểm của \(BC\). Ta có:

\(AM \bot BC\) (do \(\Delta ABC\) đều)

\(BC \bot AA'\,\,\left( {gt} \right)\)

\( \Rightarrow BC \bot \left( {AA'M} \right) \Rightarrow BC \bot A'M\).

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}\left( {A'BC} \right) \cap \left( {ABC} \right) = BC\\AM \subset \left( {ABC} \right),\,\,AM \bot BC\\A'M \subset \left( {A'BC} \right),\,\,A'M \bot BC\end{array} \right.\) \( \Rightarrow \angle \left( {\left( {A'BC} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = \angle \left( {A'M;AM} \right) = \angle A'MA = {60^0}\).

Vì \(\Delta ABC\) đều cạnh \(a\) nên \(AM = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}\) và \({S_{\Delta ABC}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\).

Xét tam giác vuông \(A'AM\) có: \(AA' = AM.\tan {60^0} = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}.\sqrt 3  = \dfrac{{3a}}{2}\).

Vậy thể tích khối lăng trụ là \({V_{ABC.A'B'C'}} = AA'.{S_{\Delta ABC}} = \dfrac{{3a}}{2}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{3{a^2}\sqrt 3 }}{8}\).

* Xác định \(\angle \left( {\left( {A'BD} \right);\left( {ABCD} \right)} \right)\).

+ \(\left( {A'BC} \right) \cap \left( {ABCD} \right) = BD\).

+ \(\left\{ \begin{array}{l}AA' \bot BD\\AO \bot BD\end{array} \right. \Rightarrow \left( {A'AO} \right) \bot BD\).

+ \(\left\{ \begin{array}{l}\left( {A'AO} \right) \cap \left( {A'BD} \right) = A'O\\\left( {A'AO} \right) \cap \left( {ABCD} \right) = AO\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow \angle \left( {\left( {A'BD} \right);\left( {ABCD} \right)} \right) = \angle \left( {A'O;AO} \right) = \angle A'OA\).

\( \Rightarrow \angle A'OA = {30^0}\).

* Xét tam giác \(A'OA\) vuông tại \(A\) có \(AO = \dfrac{1}{2}AC = \dfrac{1}{2}BD = a\).

\( \Rightarrow AA' = \tan {30^0}.AO = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{3}\).

\( \Rightarrow {V_{ABCD.A'B'C'D'}} = {S_{ABCD}}.AA' = \dfrac{1}{2}AC.BD.AA'\) \( = \dfrac{1}{2}.{\left( {2a} \right)^2}.\dfrac{{a\sqrt 3 }}{3} = \dfrac{{2\sqrt 3 {a^3}}}{3}\).

Gọi thể tích $ABC.A'B'C'$ là $V$.

Gọi \(M\) là trung điểm của \(B'C'\) ta có: \({S_{\Delta AEF}} = \dfrac{1}{2}{S_{AA'MF}}\) \( \Rightarrow {V_{B'.AEF}} = \dfrac{1}{2}{V_{B'.AA'MF}}\).

Mà \({V_{B'.AA'MF}} = \dfrac{2}{3}{V_{ABF.A'B'M}} = \dfrac{2}{3}.\dfrac{1}{2}V = \dfrac{1}{3}V\).

\( \Rightarrow {V_{B'.AEF}} = \dfrac{1}{2}{V_{B'.AA'MF}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{3}V = \dfrac{1}{6}V\).

Vậy \(\dfrac{{{V_1}}}{V} = \dfrac{1}{6}\).

Gọi \(P',\,\,Q',\,\,R'\) lần lượt là giao điểm của mặt phẳng \(\left( {PQR} \right)\) với các cạnh \(CC',\,\,AA',\,\,BB'\).

Dễ dàng chứng minh được \(P',\,\,Q',\,\,R'\) tương ứng là trung điểm của các cạnh \(CC',\,\,AA',\,\,BB'\), đồng thời \(P,\,\,Q,\,\,R\) lần lượt là trung điểm của các cạnh \(Q'R',\,\,R'P',\,\,P'Q'\).

Đặt \(V = {V_{ABC.Q'R'P'}}\).

Ta có: \({S_{R'PQ}} = \dfrac{1}{4}{S_{R'Q'P'}}\) nên \({V_{B.R'PQ}} = \dfrac{1}{4}{V_{B.R'Q'P'}} \)\(= \dfrac{1}{4}.\dfrac{1}{3}V = \dfrac{1}{{12}}V\)

Tương tự ta có: \({V_{A.Q'PR}} = \dfrac{1}{{12}}V\).

Ta có: \({S_{MNC}} = {S_{QRP'}} = \dfrac{1}{4}{S_{ABC}}\) nên \({V_{CMN.P'QR}} = \dfrac{V}{4}\)

Vậy \(V{V_{PQRABMN}} = V - {V_{B.R'PQ}} - {V_{A.Q'PR}} - {V_{CMN.P'QR}} = V - 2.\dfrac{V}{{12}} - \dfrac{V}{4} = \dfrac{{7V}}{{12}} = \dfrac{7}{2}.\dfrac{1}{2}.12.6 = 21\).

Bước 1: Gọi \(N\) là trung điểm của \(AC\), chứng minh \(d\left( {A;\left( {BB'M} \right)} \right) = d\left( {A;\left( {BB'MN} \right)} \right) = AN\).

Gọi \(N\) là trung điểm của \(AC\) ta có \(\left( {BB'M} \right) \equiv \left( {BB'MN} \right)\) nên \(d\left( {A;\left( {BB'M} \right)} \right) = d\left( {A;\left( {BB'MN} \right)} \right)\).

Vì tam giác ABC đều nên \(AN \bot BN\). Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}AN \bot BN\\AN \bot MN\end{array} \right. \Rightarrow AN \bot \left( {BB'MN} \right)\) nên \(d\left( {A;\left( {BB'MN} \right)} \right) = AN = 4\)

Bước 2:  Tính \({V_{A.BB'M}} = \dfrac{1}{3}d\left( {A;\left( {BB'MN} \right)} \right).{S_{\Delta BB'M}} = {V_{B'.ABM}}\).

Ta lại có \(BN = \dfrac{{AB\sqrt 3 }}{2} = 4\sqrt 3 ,\,\,MN = AA' = \sqrt 6 \) nên \({S_{BB'MN}} = MN.BN = \sqrt 6 .4\sqrt 3  = 12\sqrt 2 \) \( \Rightarrow {S_{\Delta BB'M}} = 6\sqrt 2 \).

\( \Rightarrow {V_{A.BB'M}} = \dfrac{1}{3}d\left( {A;\left( {BB'MN} \right)} \right).{S_{\Delta BB'M}} = \dfrac{1}{3}.4.12\sqrt 2  = 16\sqrt 2  = {V_{B'.ABM}}\)

Bước 3:  Sử dụng \(d\left( {B';\left( {ABM} \right)} \right) = \dfrac{{3{V_{B'.ABM}}}}{{{S_{\Delta ABM}}}}\).

Lại có \({V_{B'.ABM}} = \dfrac{1}{3}d\left( {B';\left( {ABM} \right)} \right).{S_{\Delta ABM}}\) nên \(d\left( {B';\left( {ABM} \right)} \right) \)\(= \dfrac{{3{V_{B'.ABM}}}}{{{S_{\Delta ABM}}}}\).

Ta có:

\(\begin{array}{l}AM = \sqrt {A'{A^2} + A'{M^2}}  \\= \sqrt {{{\left( {\sqrt 6 } \right)}^2} + {4^2}}  = \sqrt {22} \\AB = 8\\BM = \sqrt {BB{'^2} + B'{M^2}}  \\= \sqrt {{{\left( {\sqrt 6 } \right)}^2} + {{\left( {4\sqrt 3 } \right)}^2}}  = 3\sqrt 6 \end{array}\)

Bước 4: Sử dụng công thức \({S_{\Delta ABM}} = \sqrt {p\left( {p - AM} \right)\left( {p - AB} \right)\left( {p - BM} \right)} \) với \(p\) là nửa chu vi tam giác \(ABM\).

Gọi \(p\) là nửa chu vi tam giác ABM ta có \(p = \dfrac{{\sqrt {22}  + 8 + 3\sqrt 6 }}{2}\).

\( \Rightarrow {S_{\Delta ABM}} \)\(= \sqrt {p\left( {p - AM} \right)\left( {p - AB} \right)\left( {p - BM} \right)} \)\( = 12\sqrt 2 \)

Vậy \(d\left( {B';\left( {ABM} \right)} \right) = \dfrac{{3{V_{B'.ABM}}}}{{{S_{\Delta ABM}}}} = \dfrac{{3.16\sqrt 2 }}{{12\sqrt 2 }} = 4\).

Bước 1: Gọi chiều rộng bể cá là x, tính chiều dài và chiều cao của bế cá theo x.

Gọi chiều rộng của bể cá là x (m) \(\left( {x > 0} \right) \Rightarrow \) Chiều dài của bể cá là \(2x\,\,\left( m \right)\)

Gọi h là chiều cao của bể cá ta có \(2{x^2} + 2xh + 4xh = 5 \Leftrightarrow 2{x^2} + 6xh = 5 \Leftrightarrow h = \dfrac{{5 - 2{x^2}}}{{6x}}\)

Bước 2: Tính thể tích của bể cá theo x, sử dụng phương pháp hàm số tìm GTLN của thể tích bể cá.

Khi đó thể tích của bể cá là \(2{x^2}.\dfrac{{5 - 2{x^2}}}{{6x}} = \dfrac{1}{3}\left( {5x - 2{x^3}} \right) = \dfrac{1}{3}f\left( x \right)\)

Xét hàm số \(f\left( x \right) = 5x - 2{x^3}\,\,\left( {x > 0} \right)\) có \(f'\left( x \right) = 5 - 6{x^2} = 0 \Leftrightarrow x = \sqrt {\dfrac{5}{6}} \)

Lập BBT:

\( \Rightarrow \mathop {\max }\limits_{\left( {0; + \infty } \right)} f\left( x \right) = f\left( {\sqrt {\dfrac{5}{6}} } \right)\)

\( \Rightarrow {V_{\max }} = \dfrac{1}{3}f\left( {\sqrt {\dfrac{5}{6}} } \right) = \dfrac{{5\sqrt {50} }}{{27}} \approx 1,01{m^3}\)

Bước 1: Tính diện tích tam giác ABH

Hình thoi $A B C D$ có $\widehat{B C D}=120^{\circ}$

$\Rightarrow \widehat{A B C}=60^{\circ}$

Do đó $A B C$ là tam giác đều

$\Rightarrow S_{A B C}=\dfrac{a^{2} \sqrt{3}}{4}$

$\Rightarrow S_{A B H}=\dfrac{1}{2} S_{A B C}=\dfrac{a^{2} \sqrt{3}}{8} .$

Bước 2: Sử dụng công thức liên hệ giữa diện tích hình chiếu của đa giác và đa giác ban đầu.

Tam giác $A B H$ là hình chiếu của tam giác $A^{\prime} B H$

Gọi góc giữa $\left(A B B^{\prime} A^{\prime}\right)$ và $(A B C D)$ là $\varphi$

Khi đó ta có $S_{A B H}=S_{A B A^{\prime}} \cos \varphi \Rightarrow \cos \varphi=\dfrac{S_{A B H}}{S_{A B A^{\prime}}}=\dfrac{1}{2} \Rightarrow \varphi=60^{\circ}$

Bước 1: Gọi $M$ là trung điểm $A B, I$ là trung điểm $A M$. Tính góc A’IH

Ta có $S_{A B C D}=2 S_{A B C}=\dfrac{a^{2} \sqrt{3}}{2}$

Gọi $M$ là trung điểm $A B, I$ là trung điểm $A M$

Khi đó $H I \perp A B \Rightarrow$ góc giữa $\left(A B B^{\prime} A^{\prime}\right)$ và $(A B C D)$ là góc $\widehat{A^{\prime} I H}=60^{\circ}$

Bước 2: Tính $V_{A B C D \cdot A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}}$

Ta có $I H=\dfrac{1}{2} C M=\dfrac{a \sqrt{3}}{4} \Rightarrow A^{\prime} H\\=I H \cdot \tan 60^{\circ}=\dfrac{3 a}{4}$

$\Rightarrow V_{A B C D \cdot A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}}=A^{\prime} H \cdot S_{A B C D}\\=\dfrac{3 a}{4} \cdot \dfrac{a^{2} \sqrt{3}}{2}=\dfrac{3 a^{3} \sqrt{3}}{8} .$