Cho tứ diện \(ABCD\) có \(AB\) vuông góc với \(CD\), \(AB = CD = 6\). \(M\) là điểm thuộc cạnh \(BC\) sao cho \(MC = x.BC{\rm{ }}\left( {0 < x < 1} \right)\). Mặt phẳng\(\left( P \right)\) song song với \(AB\) và \(CD\) lần lượt cắt \(BC,DB,AD,AC\) tại \(M,N,P,Q\). Diện tích lớn nhất của tứ giác bằng bao nhiêu?
Trả lời bởi giáo viên
Xét tứ giác \(MNPQ\) có \(\left\{ \begin{array}{l}MQ{\rm{//}}NP{\rm{//}}AB\\MN{\rm{//}}PQ{\rm{//}}CD\end{array} \right.\)\( \Rightarrow MNPQ\) là hình bình hành.
Mặt khác, \(AB \bot CD \Rightarrow MQ \bot MN\). Do đó, \(MNPQ\) là hình chữ nhật.
Vì \(MQ{\rm{//}}AB\) nên \(\dfrac{{MQ}}{{AB}} = \dfrac{{CM}}{{CB}} = x \Rightarrow MQ = x.AB = 6x\).
Theo giả thiết \(MC = x.BC \Rightarrow BM = \left( {1 - x} \right)BC\).
Vì \(MN{\rm{//}}CD\) nên \(\dfrac{{MN}}{{CD}} = \dfrac{{BM}}{{BC}} = 1 - x \Rightarrow MN = \left( {1 - x} \right).CD = 6\left( {1 - x} \right)\).
Diện tích hình chữ nhật \(MNPQ\) là
\({S_{MNPQ}} = MN.MQ = 6\left( {1 - x} \right).6x = 36.x.\left( {1 - x} \right) \le 36{\left( {\dfrac{{x + 1 - x}}{2}} \right)^2} = 9\) .
Ta có \({S_{MNPQ}} = 9\) khi \(x = 1 - x \Leftrightarrow x = \dfrac{1}{2}\) .
Vậy diện tích tứ giác \(MNPQ\) lớn nhất bằng \(9\) khi \(M\) là trung điểm của \(BC\).
Hướng dẫn giải:
- Xác định thiết diện.
- Nhận xét tính chất thiết diện và tính diện tích theo \(x\).
- Tìm GTNN của diện tích theo \(x\) và kết luận.