The Collectors

Một kiến trúc sư muốn thiết kế một mô hình kim tự tháp Ai Cập có...

Câu hỏi: Một kiến trúc sư muốn thiết kế một mô hình kim tự tháp Ai Cập có dạng là một hình chóp tứ giác đều ngoại tiếp một mặt cầu có bán kính bằng $6m.$ Để tiết kiệm vật liệu xây dựng thì kiến trúc sư đó phải thiết kế kim tự tháp sao cho thể tích nhỏ nhất. Chiều cao của kim tự tháp đó là:
A. $12m.$
B. $18m.$
C. $36m.$
D. $24m.$
image18.png

Mặt cầu nội tiếp hình chóp đều $\Rightarrow $ Mặt cầu tiếp xúc với tất cả các mặt của hình chóp.
Gọi $S.ABCD$ là hình chóp tứ giác đều ngoại tiếp mặt cầu, $O$ là giao điểm 2 đường chéo.
$\Rightarrow SO\bot \left( ABCD \right)$
Gọi $M$ là trung điểm $CD$. Kẻ $OH\bot SM$.
Gọi $I$ là tâm mặt cầu nội tiếp hình chóp. Kẻ $IP\text{//}OH\Rightarrow IP=R$ ( với $R$ là bán kính mặt cầu nội tiếp)
Theo định lí Talet: $\dfrac{SI}{SO}=\dfrac{IP}{OH}\Leftrightarrow \dfrac{h-6}{h}=\dfrac{6}{OH}\Leftrightarrow OH=\dfrac{6h}{h-6}$ ; $SO=h$ ; $OM=\dfrac{a}{2}$.
Ta có: $OH=\dfrac{SO.OM}{\sqrt{S{{O}^{2}}+O{{M}^{2}}}}\Leftrightarrow \dfrac{6h}{h-6}=\dfrac{ah}{2\sqrt{{{h}^{2}}+\dfrac{{{a}^{2}}}{4}}}$.
$\begin{aligned}
& \Leftrightarrow a\left( h-6 \right)=12\sqrt{{{h}^{2}}+\dfrac{{{a}^{2}}}{4}} \\
& \Leftrightarrow {{a}^{2}}\left( {{h}^{2}}-12h+36 \right)=144\left( {{h}^{2}}+\dfrac{{{a}^{2}}}{4} \right) \\
& \Leftrightarrow {{a}^{2}}=\dfrac{144{{h}^{2}}}{{{h}^{2}}-12h}=\dfrac{144h}{h-12} \\
\end{aligned}$
Ta có: $V=\dfrac{1}{3}S.h=\dfrac{1}{3}.\dfrac{144h}{h-12}.h$.
Xét: $f\left( h \right)=\dfrac{{{h}^{2}}}{h-12}\Rightarrow f'\left( h \right)=\dfrac{h\left( h-24 \right)}{{{\left( h-12 \right)}^{2}}}$
$f'\left( h \right)=0\Leftrightarrow \left[ \begin{aligned}
& h=0\left( l \right) \\
& h=24\left( n \right) \\
\end{aligned} \right.$
image19.png
Dựa vào BTT ${{V}_{\min }}$ đạt tại $h=24.$
Đáp án D.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top