Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình bình hành, thể tích là V. Gọi M là trung điểm của cạnh SA, N là điểm nằm trên cạnh SB sao cho SN=2NB; mặt phẳng $(α)$ di động qua các điểm M, N và cắt các cạnh SC, SD lần lượt tại hai điểm phân biệt K, Q. Tính giá trị lớn nhất của thể tích khối chóp S.MNKQ

$A . \frac{V}{2}$

$B . \frac{V}{3}$

$C . \frac{3 V}{4}$

$D . \frac{2 V}{3}$

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: Đề thi THPT Quốc gia môn Toán năm 2022 chọn lọc, có lời giải (30 đề) !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Đáp án B

Gọi $a = \frac{S K}{S C} (0 \leq a \leq 1)$

Vì mặt phẳng $(α)$ di động đi qua các điểm M, N và cắt các cạnh SC, SD lần lượt tại hai điểm phân biệt K, Q nên ta có đẳng thức $\frac{S A}{S M} + \frac{S C}{S K} = \frac{S B}{S N} + \frac{S D}{S Q} \Rightarrow 2 + \frac{1}{a} = \frac{3}{2} + \frac{S D}{S Q} \Leftrightarrow \frac{S Q}{S D} = \frac{2 a}{2 + a}$ .

Ta có $\frac{V_{S . M N K Q}}{V_{S . A B C D}} = \frac{1}{2} (\frac{S M}{S A} . \frac{S N}{S B} . \frac{S K}{S C} + \frac{S M}{S A} . \frac{S K}{S C} . \frac{S Q}{S D}) = \frac{1}{2} (\frac{4 a}{3} - \frac{2}{a + 2}) = \frac{2 a}{3} - \frac{1}{a + 2}$

Xét hàm $f (a) = \frac{2 a}{3} - \frac{1}{a + 2}$ trên đoạn [0;1], ta được $\max_{[0; 1]} f (a) = f (1) = \frac{1}{3}$ .

Ta chứng minh $\frac{S A}{S M} + \frac{S C}{S P} = \frac{S B}{S N} + \frac{S D}{S Q}$

Ta có $V_{S . A B C D} = V_{S P N Q} + V_{S Q M P}$ (*). Ta đặt $V = V_{S . A B C D} \Rightarrow V_{S A B C} = V_{S A B D} = V_{S B C D} = \frac{V}{2}$

$\frac{V_{S M N Q}}{V_{S A B D}} = \frac{2 V_{S M N Q}}{V} = \frac{S M}{S A} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D} \Rightarrow V_{S N M Q} = \frac{S M}{S A} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D} . \frac{V}{2}$

Tương tự $V_{S P N Q} = \frac{S P}{S C} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D} . \frac{V}{2}; V_{S M N P} = \frac{S P}{S C} . \frac{S N}{S B} . \frac{S M}{S A} . \frac{V}{2}; V_{S P Q M} = \frac{S P}{S C} . \frac{S M}{S A} . \frac{S Q}{S D} . \frac{V}{2}$ .

Từ (*) ta được: $\frac{S M}{S A} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D} + \frac{S P}{S C} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D} = \frac{S P}{S C} . \frac{S N}{S B} . \frac{S M}{S A} + \frac{S P}{S C} . \frac{S M}{S A} . \frac{S Q}{S D}$

Chia cả 2 vế cho $\frac{S P}{S C} . \frac{S M}{S A} . \frac{S N}{S B} . \frac{S Q}{S D}$ ta được $\frac{S A}{S M} + \frac{S C}{S P} = \frac{S B}{S N} + \frac{S D}{S Q}$