Xét khối tứ diện ABCD có độ dài cạnh AB thay đổi, CD=4 và các cạnh còn lại đều bằng căn bậc hai của 22

Câu hỏi :

Xét khối tứ diện ABCD có độ dài cạnh AB thay đổi, CD=4 và các cạnh còn lại đều bằng 22. Khi thể tích khối tứ diện ABCD đạt giá trị lớn nhất, hãy tính diện tích S của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện đó.

A. S=340π9

B. S=85π9

C. S=340π3

D. S=52π9

* Đáp án

A

* Hướng dẫn giải

Xét khối tứ diện  ABCD có độ dài cạnh  AB thay đổi, CD=4 và các cạnh còn lại đều bằng căn bậc hai của 22   (ảnh 1)

+) Gọi E,F lần lượt là trung điểm của AB, CD.

 ΔACD cân tại A có trung tuyến AFAFCD.

ΔBCD cân tại B có trung tuyến BFBFCD.

CDAFBCDABCDEF.

Mặt khác vì ΔACD=ΔBCDc.c.c

AF=BFEFAB.

EFlà đoạn vuông góc chung của AB và CD.

Do đó EF là trung trực của AB và CD nên tâm mặt cầu

ngoại tiếp tứ diện ABCD là điểm I  thuộc đoạn EF

+) Trong tam giác vuôngADF.AF2=AD2DF2=18AF=32. 

VABCD=2VDABF=2.13DF.SABF=23DF12.AF.BFsinAFB^

13DF.AF.BF=13322=6.

VABCD lớn nhất bằng 6 khi sinAFB^=1AFB^=900AFBF.

Trong tam giác vuông cân ABF có: AB=AF2=6EF=3.   

Đặt IE=xIF=3x0x3.

Trong tam giác vuông AEI có: AI2=x2+9.

Trong tam giác vuông DFI có: DI2=3x2+4.

Tứ diện  ngoại tiếp mặt cầu tâm I thì R=AI=DIAI2=DI2

x2+9=3x2+46x+4=0x=23R2=AI2=859.

Vậy S=4πR2=4π.859=340π9.

Chọn A

Copyright © 2021 HOCTAP247