Cho hình lập phương ABCD.ABCDA B C D . A^{'} B^{'} C^{'} D^{'} cạnh aa. Các điểm M, N, PM , \text{ } N , \text{ } P lần lượt thuộc các cạnh BB, CD, DAB B^{'} , \text{ } C^{'} D^{'} , \text{ } D A sao cho BM=CN=DP=a3B M = C^{'} N = D P = \dfrac{a}{3}. Tìm diện tích thiết diện SS của hình lập phương khi cắt bởi mặt phẳng (MNP)\left( M N P \right).

A.  

S=53a218S = \dfrac{5 \sqrt{3} a^{2}}{18}.

B.  

S=33a22S = \dfrac{3 \sqrt{3} a^{2}}{2}.

C.  

S=133a218S = \dfrac{13 \sqrt{3} a^{2}}{18}.

D.  

S=3a22S = \dfrac{\sqrt{3} a^{2}}{2}.

Đáp án đúng là: C

Giải thích đáp án:

Cho hình lập phương ABCD.ABCDA B C D . A^{'} B^{'} C^{'} D^{'} cạnh aa. Các điểm M, N, PM , \text{ } N , \text{ } P lần lượt thuộc các cạnh BB, CD, DAB B^{'} , \text{ } C^{'} D^{'} , \text{ } D A sao cho BM=CN=DP=a3B M = C^{'} N = D P = \dfrac{a}{3}. Tìm diện tích thiết diện SS của hình lập phương khi cắt bởi mặt phẳng (MNP)\left( M N P \right).
A. S=53a218S = \dfrac{5 \sqrt{3} a^{2}}{18}. B. S=33a22S = \dfrac{3 \sqrt{3} a^{2}}{2}. C. S=133a218S = \dfrac{13 \sqrt{3} a^{2}}{18}. D. S=3a22S = \dfrac{\sqrt{3} a^{2}}{2}.
Lời giải



Trong mp (CDDC)\left( C D D^{'} C^{'} \right) dựng NG // CCN G \text{ }//\text{ } C C^{'}, GCDG \in C D, khi đó BMNGB M N G là hình thang.
Trong mp (BMNG)\left( B M N G \right) gọi I=BGMNI = B G \cap M N. Trong mp (ABCD)\left( A B C D \right) gọi H=IPAB, J=IPCDH = I P \cap A B , \text{ } J = I P \cap C D.
Trong mp (CDDC)\left( C D D^{'} C^{'} \right) gọi K=NJDDK = N J \cap D D^{'}, Q=NJCCQ = N J \cap C C^{'}.
Trong mp (BCCB)\left( B C C^{'} B^{'} \right) gọi E=MQBCE = M Q \cap B^{'} C^{'}.
Vậy thiết diện của hình lập phương cắt bởi mp (MNP)\left( M N P \right) là lục giác MHPKNEM H P K N E.
Ta chứng minh được hai tứ giác MKPHM K P HMKNEM K N E là các hình thang cân.



+ Ta có MK=BD=a2M K = B D = a \sqrt{2}, PH=AP2+AH2=((23a))2+((23a))2=223aP H = \sqrt{A P^{2} + A H^{2}} = \sqrt{\left(\left( \dfrac{2}{3} a \right)\right)^{2} + \left(\left( \dfrac{2}{3} a \right)\right)^{2}} = \dfrac{2 \sqrt{2}}{3} a;
MH=MB2+HB2=a29+a29=a23M H = \sqrt{M B^{2} + H B^{2}} = \sqrt{\dfrac{a^{2}}{9} + \dfrac{a^{2}}{9}} = \dfrac{a \sqrt{2}}{3}; OM=12(MKPH)=12(a2223a)=66aO M = \dfrac{1}{2} \left( M K - P H \right) = \dfrac{1}{2} \left( a \sqrt{2} - \dfrac{2 \sqrt{2}}{3} a \right) = \dfrac{\sqrt{6}}{6} a; HO=HM2OM2=2a292a236=66aH O = \sqrt{H M^{2} - O M^{2}} = \sqrt{\dfrac{2 a^{2}}{9} - \dfrac{2 a^{2}}{36} = \dfrac{\sqrt{6}}{6} a};
Diện tích hình thang MKPHM K P HSMKPH=12(MK+PH)OH=12(223a+2a)a66=5318a2S_{M K P H} = \dfrac{1}{2} \left( M K + P H \right) O H = \dfrac{1}{2} \left( \dfrac{2 \sqrt{2}}{3} a + \sqrt{2} a \right) \dfrac{a \sqrt{6}}{6} = \dfrac{5 \sqrt{3}}{18} a^{2}.
+ Tương tự ta tính được NE=a23; ME=223a; ET=a63N E = \dfrac{a \sqrt{2}}{3} ; \text{ } M E = \dfrac{2 \sqrt{2}}{3} a ; \text{ } E T = \dfrac{a \sqrt{6}}{3}.
Diện tích hình thang MKNEM K N ESMKNE=12(MK+NE)ET=12(a2+23a)63a=439a2S_{M K N E} = \dfrac{1}{2} \left( M K + N E \right) E T = \dfrac{1}{2} \left( a \sqrt{2} + \dfrac{\sqrt{2}}{3} a \right) \dfrac{\sqrt{6}}{3} a = \dfrac{4 \sqrt{3}}{9} a^{2}.
Vậy diện tích lục giác MHPKNEM H P K N ES=53a218+43a29=133a218S = \dfrac{5 \sqrt{3} a^{2}}{18} + \dfrac{4 \sqrt{3} a^{2}}{9} = \dfrac{13 \sqrt{3} a^{2}}{18}.

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

ĐỀ THI THỬ TN THPT 2023 - MÔN TOÁN - THPT NGUYỄN VIẾT XUÂN - VĨNH PHÚC - LẦN 3 THPT Quốc giaToán

1 mã đề 50 câu hỏi 1 giờ 30 phút

694 lượt xem 357 lượt làm bài