Người ta cắt bỏ các phần thừa của một tấm bìa hình tròn bán kính \(R\) theo các hình chữ nhật để giữ lại một hình lục giác đều bên trong. Các hình chữ nhật được gập lên tạo thành một hình lăng trụ lục giác đều (không nắp) như hình vẽ. Biết rằng khi thể tích khối lăng trụ đạt giá trị lớn nhất, tỉ số giữa chiều cao của lăng trụ và độ dài cạnh đáy của nó có dạng \(\frac{{\sqrt a - \sqrt b }}{c}\) (với \(a,\,b,\,c\)là các số nguyên dương và phân số tối giản). Hãy tính giá trị của biểu thức \(T = a + b + c\)

Câu hỏi trong đề: 24 Đề ôn thi Tốt nghiệp THPT Toán (về đích) năm 2026 !!
Quảng cáo
Trả lời:

Gọi \(I\)là trung điểm cạnh \(AB\)
Gọi \(M\) là trung điểm của một cạnh lục giác đều cạnh\(x\). Đoạn \(OM\) chính là đường cao của tam giác đều cạnh \(x\), nên \(OM = \frac{{x\sqrt 3 }}{2}\).
Đoạn \(OA = R = \sqrt {O{I^2} + IA{}^2} = \sqrt {{{\left( {OM + MI} \right)}^2} + IA{}^2} = \sqrt {{{\left( {\frac{{x\sqrt 3 }}{2} + h} \right)}^2} + \left( {\frac{x}{2}} \right){}^2} \left( * \right)\)
Từ \(\left( * \right)\)ta có:\({\left( {\frac{{x\sqrt 3 }}{2} + h} \right)^2} = {R^2} - \frac{{{x^2}}}{4} \Rightarrow \frac{{x\sqrt 3 }}{2} + h = \sqrt {{R^2} - \frac{{{x^2}}}{4}} \Rightarrow h = \sqrt {{R^2} - \frac{{{x^2}}}{4}} - \frac{{x\sqrt 3 }}{2}\)
Diện tích đáy lục giác đều cạnh \(x\): \(S = \frac{{3\sqrt 3 }}{2}{x^2}\)
Thể tích khối lăng trụ: \(V = S.h = \frac{{3\sqrt 3 }}{2}{x^2}\left( {\sqrt {{R^2} - \frac{{{x^2}}}{4}} - \frac{{x\sqrt 3 }}{2}} \right)\)
Đặt \(t = \frac{x}{2} \Rightarrow V\left( t \right) = \frac{{3\sqrt 3 }}{2}\left( {4{t^2}} \right)\left( {\sqrt {{R^2} - {t^2}} - t\sqrt 3 } \right) = 6\sqrt 3 \left( {{t^2}\sqrt {{R^2} - {t^2}} - {t^3}\sqrt 3 } \right)\)
Xét hàm số: \(f\left( t \right) = {t^2}\sqrt {{R^2} - {t^2}} - {t^3}\sqrt 3 \)
\(f'\left( t \right) = 2t\sqrt {{R^2} - {t^2}} + {t^2}.\frac{{ - t}}{{\sqrt {{R^2} - {t^2}} }} - 3\sqrt 3 {t^2} \Leftrightarrow 2{R^2} - 3{t^2} = 3\sqrt 3 t\sqrt {{R^2} - {t^2}} \left( {**} \right)\)
Bình phương 2 vế của \(\left( {**} \right) \Rightarrow 36{t^4} - 39{R^2}{t^2} + 4{R^4} = 0 \Rightarrow {t^2} = \frac{{13 - \sqrt {105} }}{{24}}{R^2}\)
Từ phương trình đạo hàm: \(\sqrt {{R^2} - {t^2}} = \frac{{2{R^2} - 3{t^2}}}{{3\sqrt 3 t}}\)
Thay vào biểu thức của \(h\) thì \(h = \frac{{2{R^2} - 3{t^2}}}{{3\sqrt 3 t}} - t\sqrt 3 = \frac{{2{R^2} - 3{t^2} - 9{t^2}}}{{3\sqrt 3 t}} = \frac{{2{R^2} - 12{t^2}}}{{3\sqrt 3 t}}\)
Tỉ số: \(\frac{h}{x} = \frac{h}{{2t}} = \frac{{2{R^2} - 12{t^2}}}{{6\sqrt 3 {t^2}}} = \frac{1}{{3\sqrt 3 }}\left( {\frac{{{R^2}}}{{{t^2}}} - 6} \right)\)
Với \(\frac{{{R^2}}}{{{t^2}}} = \frac{{39 + 3\sqrt {105} }}{8}\). Khi đó
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Đang tải chế độ Học...
Hot: 1000+ đề thi giữa kì 1 lớp 1-12 đầy đủ các môn (Update 2026) (chỉ từ 60k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Đáp án:

Ta có \(AB' \cap A'B = I\) là trung điểm của mỗi đường.
Khi đó \(d\left( {B'C',\left( {A'BC} \right)} \right) = d\left( {B',\left( {A'BC} \right)} \right) = \frac{{B'I}}{{AI}}d\left( {A,\left( {A'BC} \right)} \right) = d\left( {A,\left( {A'BC} \right)} \right)\).
Kẻ \(AH \bot BC\) (\(H\) là trung điểm của \(BC\)) suy ra:
\(BC \bot \left( {A'AH} \right) \Rightarrow \left( {A'BC} \right) \bot \left( {A'AH} \right),\left( {A'BC} \right) \cap \left( {A'AH} \right) = A'H\).
Kẻ \(AK \bot A'H \Rightarrow AK \bot \left( {A'AB} \right) \Rightarrow d\left( {A,\left( {A'AB} \right)} \right) = AK = \frac{{\sqrt 3 }}{3}\).
Ta lại có \(\frac{1}{{A{K^2}}} = \frac{1}{{A{H^2}}} + \frac{1}{{A{{A'}^2}}} \Rightarrow AA' = \frac{{\sqrt {15} }}{5}\).
Vậy thể tích của lăng trụ là .
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Đáp án:
Tọa độ các đỉnh:\(A\left( {0;2\sqrt 3 } \right)\), \(B\left( { - 3; - \sqrt 3 } \right)\),\(C\left( {3; - \sqrt 3 } \right)\).
Đường thẳng \(AC\)đi qua \(A\left( {0;2\sqrt 3 } \right)\)và \(C\left( {3; - \sqrt 3 } \right)\) có phương trình:\(y = - \sqrt 3 x + 2\sqrt 3 \).
\(\left( {{P_1}} \right):y = m{x^2} + n\) có trục đối xứng là\(Oy\), đi qua \(B,C\)và tiếp xúc với \(AC\) tại \(C\)

Đồ thị đi qua \(C\left( {3; - \sqrt 3 } \right) \Rightarrow 9m + n = - \sqrt 3 \,\,\left( 1 \right)\)
Theo giả thiết, \(\left( {{P_1}} \right)\) tiếp xúc với \(AC\) tại\(C \Rightarrow {y'_{\left( {{P_1}} \right)}}\left( 3 \right) = {k_{AC}} \Rightarrow 2m.3 = - \sqrt 3 \Rightarrow m = - \frac{{\sqrt 3 }}{6}\)
Thay \(m = - \frac{{\sqrt 3 }}{6}\) vào\(\left( 1 \right) \Leftrightarrow 9\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{6}} \right) + n = - \sqrt 3 \Rightarrow n = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\) nên \({\left( P \right)_1}:y = - \frac{{\sqrt 3 }}{6}{x^2} + \frac{{\sqrt 3 }}{2}\).
Phần hoa ở giữa được giới hạn bởi 3 cung parabol đối xứng qua tâm\(O\).
Giao điểm \({I_2}\)của \(\left( {{P_1}} \right)\)và \({\left( P \right)_2}\)nằm trên đường phân giác\(OC:y = - \frac{{\sqrt 3 }}{3}x\).
Xét phương trình hoành độ giao điểm: \( - \frac{{\sqrt 3 }}{6}{x^2} + \frac{{\sqrt 3 }}{2} = - \frac{{\sqrt 3 }}{3}x \Rightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 3\left( l \right)}\\{x = - 1\left( n \right)}\end{array}} \right.\)
Suy ra, giao điểm \({I_1}\left( { - 1;\frac{{\sqrt 3 }}{3}} \right)\)và \({I_2}\left( {1;\frac{{\sqrt 3 }}{3}} \right)\).
Khoảng cách từ tâm \(O\)đến các giao điểm của các parabol là bằng nhau:
\(O{I_2} = O{I_3} = \sqrt {{1^2} + {{\left( {\frac{{\sqrt 3 }}{3}} \right)}^2}} = \frac{{2\sqrt 3 }}{3} \Rightarrow \)\[{I_3} \cap OA \equiv Oy \Rightarrow {I_3}\left( {0; - \frac{{2\sqrt 3 }}{3}} \right)\]
Diện tích phần trồng hoa là :
\[{S_{hoa}} = {S_{\Delta {I_1}{I_2}{I_3}}} + 3\int\limits_{ - 1}^1 {\left[ {\left( {{P_1}} \right) - {y_{{I_1}{I_2}}}} \right]} {\rm{d}}x = \frac{1}{2}2\left[ {\frac{{\sqrt 3 }}{3} - \left( { - \frac{{2\sqrt 3 }}{3}} \right)} \right]{\rm{d}}x - 3\int\limits_{ - 1}^1 {\left[ {\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{6}{x^2} + \frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) - \frac{{\sqrt 3 }}{3}} \right]} {\rm{d}}x = \frac{{5\sqrt 3 }}{3}\]
\[{S_{co}} = 3.{S_{\left( {{P_1}} \right) \cap \left( {{P_2}} \right)}} - {S_{hoa}} = 3.2\int\limits_{ - 1}^3 {\left[ {\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{6}{x^2} + \frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) - \left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{3}x} \right)} \right]} {\rm{d}}x - \frac{{5\sqrt 3 }}{3} = \frac{{17\sqrt 3 }}{3}\](m2)
Vậy tổng diện tích cần tính là:
Câu 3
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 6
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng ký để học cùng Vietjack. Hoàn toàn miễn phí!
Bằng việc đăng ký, bạn đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách bảo mật của Vietjack.

