Cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy là hình vuông cạnh \(a\), \(SA \bot \left( {ABCD} \right)\), biết \(SC = a\sqrt 3 \). Gọi \(M,\,N,\,P,\,Q\) lần lượt là trung điểm của \(SB,\,SD,\,CD,\,BC\). Thể tích của khối \(A.MNPQ\) có dạng \(\frac{{m{a^3}}}{n}\) (với \(m,\,n\) là các số tự nhiên). Tính \(m + n\).

Đáp án: 9

Gắn hệ trục toạ độ \(Oxyz\), với \(O \equiv A\left( {0;\,0;\,0} \right),\,Ox \equiv AB,\,Oy \equiv AD,\,Oz \equiv AS\) như hình vẽ.

+ Khi đó, ta có toạ độ các điểm \(B\left( {a;\,0;\,0} \right),\,D\left( {0;\,a;\,0} \right),\,C\left( {a;\,a;\,0} \right)\).

+Ta có \(AC = a\sqrt 2  \Rightarrow SA = a \Rightarrow S\left( {0;\,0;\,a} \right)\)

+ Từ đó suy ra \(M\left( {\frac{a}{2};\,0;\,\frac{a}{2}} \right),\,N\left( {0;\,\frac{a}{2};\,\frac{a}{2}} \right),\,P\left( {\frac{a}{2};\,a;\,0} \right),\,Q\left( {a;\,\frac{a}{2};\,0} \right)\).

\(\overrightarrow {AM} \left( {\frac{a}{2};\,0;\,\frac{a}{2}} \right),\,\overrightarrow {AN} \left( {0;\,\frac{a}{2};\,\frac{a}{2}} \right),\,\overrightarrow {AP} \left( {\frac{a}{2};\,a;\,0} \right),\,\overrightarrow {AQ} \left( {a;\,\frac{a}{2};\,0} \right)\).

\(MNPQ\) là hình bình hành nên

\({V_{A.MNPQ}} = 2{V_{A.MNP}} = 2.\frac{1}{6}\left| {\left[ {\overrightarrow {AM} ,\,\overrightarrow {AN} } \right].\overrightarrow {AP} } \right| = \frac{1}{3}.\left| { - \frac{{{a^2}}}{4}.\frac{a}{2} - \frac{{{a^2}}}{4}.a + \frac{{{a^2}}}{4}.0} \right| = \frac{{{a^3}}}{8}\).

\( \Rightarrow m = 1,\,n = 8 \Rightarrow m + n = 1 + 8 = 9\).