Hình chóp tứ giác đều
↵
A: Bài tập cơ bản
Câu 1: Lựa chọn đáp án đúng nhất
Hình chóp đều có mặt bên là các ________ và đáy là ________
A. tam giác vuông bằng nhau có chung đỉnh; tứ giác
B. tam giác cân bằng nhau có chung đỉnh; tam giác
C. tam giác cân bằng nhau có chung đỉnh; đa giác đều
D. tam giác vuông bằng nhau có chung đỉnh; đa giác đều
Đáp án đúng là: C. tam giác cân bằng nhau có chung đỉnh; đa giác đều
Câu 2: Điền số thích hợp vào chỗ trống
Cho hình chóp đều như hình vẽ:
Trung đoạn của hình chóp là …..
Đường cao của hình chóp là …..
- Trung đoạn là đường cao hạ từ đình S
của mỗi mặt bên của hình chóp đều. Do vậy, trung đoạn của hình chóp là SH
- Đường cao của hình chóp là đường vuông góc với đáy, là đoạn thẳng nối từ đỉnh đến tâm của đường tròn đi qua các đỉnh của đa giác đáy.
Do vậy, đường cao của hình chóp là SO
Vậy cần điền vào ô trống là SH và SO
Câu 3: Lựa chọn đáp án đúng nhất
Cho hình chóp đều có chu vi đáy là 120 cm, độ dài đường trung đoạn là 15 cm. Diện tích xung quanh của hình chóp là:
A. \(900cm^2\)
B. \(1800cm^2 \)
C. \(3600cm^2\)
Diện tích xung quanh của hình chóp bằng tích nửa chu vi đáy và trung đoạn.
Ta có nửa chu vi đáy là 120:2=60(cm)
Diện tích xung quanh của hình chóp là \(60.15=900(cm^2)\)
Vậy đáp án đúng là A
Câu 4: Lựa chọn đáp án đúng nhất
Cho hình chóp tứ giác đều. Đáy là hình vuông có đường chéo dài \(12\sqrt{2}\)cm. Độ dài đường trung đoạn là 15 cm. Diện tích xung quanh của hình chóp là:
A. \(160cm^2 \)
B. \(360cm^2 \)
C. \(640cm^2 \)
D. \(2160cm^2\)
Gọi độ dài cạnh đáy là a(cm,a>0)
Xét tam giác ABC vuông tại B
Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(AB^2+BC^2=AC^2\)
⇒\(a^2+a^2=(12\sqrt{2})^2\)
⇔\(a^2=144\)
⇔a=12(cm)
Vậy chu vi đáy ABCD là 12.4=48(cm)
Vậy diện tích xung quanh hình chóp S.ABCD là \(15.\frac{48}{2}=360(cm^2)\)
Vậy đáp án đúng là B
Câu 5: Điền số thích hợp vào chỗ trống
Tính thể tích hình chóp tứ giác đều có độ dài đáy bằng 12,4cm và đường cao bằng 15,5cm.
Đáp số: ….. (\(cm^3\))
( Kết quả để dưới dạng số thập phân )
Vì hình chóp tứ giác đều nên đáy là hình vuông.
Diện tích đáy là S=12,4.12,4=153,76(\(cm^2\))
Thể tích hình chóp tứ giác đều là V=153,76.15,5=2383,28(\(cm^3\))
Vậy số cần điền vào ô trống là 2383,28
Câu 6: Điền số thích hợp vào chỗ trống
Tính thể tích hình chóp tứ giác đều có độ dài trung đoạn 30cm và chiều cao là 20cm như hình vẽ dưới đây.
Đáp số: ….. (cm3)
Xét tam giác SHO vuông tại O. Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(SO^2+OH^2=SH^2\)
⇒\(OH^2=30^2−20^2\)
⇔\(OH^2=500\)
⇔\(OH=10\sqrt{5}(cm)\)
Ta có, HA=HB;OA=OC, suy ra HO là đường trung bình của tam giác ABC.
Do đó \(BC=2HO=20\sqrt{5}(cm)\)
Vậy diện tích hình vuông ABCD là \((20\sqrt{5})^2=2000(cm^2)\)
Thể tích hình chóp S.ABCD là \(\frac{1}{3}.20.2000=\frac{40000}{3}(cm^3)\)
Câu 7: Điền số thích hợp vào chỗ trống
Tính thể tích hình chóp tứ giác đều có độ dài cạnh bên là 10cm và trung đoạn dài 8cm như hình vẽ:
Đáp số: ….. (cm3)
Xét tam giác SAH vuông tại H có SH=8cmvà SA=10cm
Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(SA^2=SH^2+AH^2\)
⇒\(AH^2=10^2−8^2\)
⇔\(AH^2=36\)
⇔AH=6(cm)
Ta có AH=HB⇒AB=2AH=12cm
Vậy diện tích hình vuông ABCD là 122=144(cm2)
Ta có, HA=HB;OA=OC, suy ra HO là đường trung bình của tam giác ABC.
Suy ra HO=6cm
Xét tam giác SHO vuông tại O. Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(SO^2+OH^2=SH^2\)
⇒\(SO^2=8^2−6^2\)
⇔\(SO^2=28\)
⇔\(SO=2\sqrt{7}(cm)\)
Thể tích hình chóp S.ABCD là \(\frac{1}{3}.144.2\sqrt{7}=253,99(cm^3)\)
Vậy số cần điền vào ô trống là 253,99
B: Bài tập nâng cao
Câu 1: Điền số thích hợp vào chỗ trống
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a cm. Cho biết SA⊥SC. Tính độ dài cạnh bên.
Đáp số: ….. (cm)
Vì S.ABCD là hình tứ giác đều nên:
- ABCD là hình vuông.
- Các mặt bên SAB;SBC;SCD và SDA là các tam giác cân tại S và bằng nhau.
Xét tam giác SAC có SA=SC và SA⊥SC (giả thiết).
Do đó, SAC là tam giác vuông cân tại S suy ra \(\widehat{SAC}=\widehat{SCA}=45°\)
Ta lại có: ABCD là hình vuông nên ΔABC là tam giác vuông cân tại B, suy ra \(\widehat{BAC}=\widehat{BCA}=45°\)
Xét hai tam giác vuông BAC và SAC có:
∙AC chung.
∙\(\widehat{BAC}=\widehat{SAC}=45°\)
Vậy ΔBAC=ΔSAC (cạnh huyền - góc nhọn)
Suy ra, SA=BASC=BC (cặp cạnh tường ứng)
Mặt khác ta cũng có: SA=SC, suy ra SA=SC=AB=a(cm)
Vậy độ dài cạnh bên là a(cm)
Vậy đáp án điền vào chỗ trống là a
Câu 2: Lựa chọn đáp án đúng nhất
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có độ dài cạnh bên bằng độ dài hai đường chéo ở đáy và bằng acm. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của SA,SB. Tứ giác MNCD là hình gì?
A. Hình thang
B. Hình thang cân
C. Hình chữ nhật
D. Hình bình hành.
Xét tam giác SAB có M là trung điểm của SA và N là trung điểm của SB nên MN//AB
Ta lại có ABCD là hình vuông nên AB//CD.
Do vậy MN//CD
Vậy MNCD là hình thang. (*)
Mặt khác.
Xét tam giác SAC có SA=SC=AC=a(cm) nên SAC là tam giác đều.
Ta có: CM là đường trung tuyến ứng với cạnh SA của tam giác SAC suy ra CM⊥SA.
Áp dụng định lý Pytago vào tam giác vuông SCM ta có
\(CM=\sqrt{SC^2−SM^2}=\sqrt{a^2−\frac{a^2}{4}}=\frac{a\sqrt{3}}{2}(cm)\) (1)
Tương tự ta cũng có: ΔSBD là tam giác đều có DN là đường trung tuyến đồng thời là đường cao.
Ta dễ dàng chứng minh được \(DN=\frac{a\sqrt{3}}{2}\) (2)
Từ (1) và (2), suy ra CM=DN (**)
Từ (*) và (**), ta có MNCD là hình thang cân (dấu hiệu nhận biết)
Vậy đáp án đúng là B
Câu 3: Chọn đáp án đúng
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh bên là 5cm. Diện tích xung quanh bằng \(48cm^2\). Tính thể tích hình chóp.
Đáp số: ?(\(cm^3\))
A. \(12\sqrt{7}\)
B. \(5\sqrt{7}\)
C. \(8\sqrt{7}\)
Đặt AB=2acm và trung đoạn SH=dcm (a<d)
Khi đó \(S_{xq}=\frac{2a.4.d}{2}=4ad=48⇔2ad=24(cm^2)\) (1)
Xét tam giác SAH vuông tại H có SA=5cm;AH=acm và SH=dcm
Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(SA^2=SH^2+AH^2\)
⇒\(25=d^2+a^2\)
⇔\(a^2+2ad+d^2=25+24\)(Cộng hai vế với 2ad=24)
⇔\((a+d)^2=49\)
⇔a+d=7 (2)
Từ (1) và (2) ta có:
\(\begin{cases} ad=12 \\ a+d=7 \end{cases}\)
Thay d=7−a và ad=12 ta có:
a(7−a)=12
⇔\(a^2−7a+12=0\)
⇔\(a^2−3a−4a+12=0\)
⇔(a−3)(a−4)=0
⇔\(\begin{cases} a=3 \\ a=4 \end{cases}\)
Trường hợp 1: Với a=3⇔d=4 (thỏa mãn)
Vậy AB=6cm và SH=4cm
Xét tam giác SOH vuông tại O.
Áp dụng định lý Pytago ta có:
\(SO=\sqrt{SH^2−OH^2}=\sqrt{4^2−3^2}=\sqrt{7}(cm)\)
Vậy thể tích hình chóp S.ABCD là \(\frac{1}{3}.\sqrt{7}.6^2=12\sqrt{7}(cm^3)\)
Trường hợp 2: Với a=4⇔d=3 (loại )
Vậy thể tích hình chóp là \(12\sqrt{7}cm^3\)
Câu 4: Lựa chọn đáp án đúng nhất
Một hình chóp tứ giác đều có cạnh 9cm, số đo thể tích (đơn vị \(cm^3\)) bằng \(\frac{3}{4}\) số đo diện tích xung quanh (đơn vị \(cm^2\)). Tính chiều cao và trung đoạn của hình chóp.
Độ dài chiều cao và trung đoạn lần lượt là:
A. \(\frac{3\sqrt{3}}{2}cm\) và \(3\sqrt{3}cm\)
B. \(\frac{3\sqrt{3}}{2}\) và \(\sqrt{3}cm \)
C. \(\frac{\sqrt{3}}{2}cm\) và \(3\sqrt{3}cm \)
D. \(\frac{\sqrt{3}}{2}cm\) và \(\sqrt{3}cm\)
Gọi hình chóp tứ giác đều có diện tích đáy là S (\(cm^2\)), nửa chu vi là p(cm), chiều cao h (cm) và trung đoạn d (cm).
Ta có:
Thể tích hình chóp đều là \(V=\frac{1}{3}.S.h=\frac{1}{3}.81.h=27h(cm^3)\)
Diện tích xung quanh của hình hình chóp là \(S_{xq}=p.d=\frac{9.4}{2}.d=18d(cm^2)\)
Theo đề bài ta có số đo thể tích (đơn vị \(cm^3\)) bằng \(\frac{3}{4}\) số đo diện tích xung quanh (đơn vị \(cm^2\)) nên:
\(V=\frac{3}{4}.S_{xq}⇒27h=\frac{3}{4}.18d⇔108h=54d⇔\frac{h}{1}=\frac{d}{2}⇔\frac{h^2}{1}=\frac{d^2}{4}\)
Ta lại có \(d^2−h^2=\frac{81}{4}\)
\(\frac{d^2}{4}=\frac{h^2}{1}=\frac{d^2−h^2}{3}=\frac{27}{4} \)(tính chất dẫy tỉ số bằng nhau)
Vậy \(d^2=27⇔d=3\sqrt{3}(cm)\)
\(h^2=\frac{27}{4}⇔h=\frac{3\sqrt{3}}{2}(cm).\)
Vậy hình chóp đều có chiều cao là \(\frac{3\sqrt{3}}{2}(cm)\) và trung đoạn \(3\sqrt{3}(cm)\)
Vậy đáp án đúng là A