Cho hình tứ diện đều ABCD. Trên mỗi cạnh của tứ diện, ta đánh dấu 3 điểm chia đều cạnh tương ứng thành các phần bằng nhau. Gọi S là tập hợp các tam giác có ba đỉnh lấy từ 18 điểm đã đánh dấu. Lấy ra từ S một tam giác, xác suất để mặt phẳng chứa tam giác đó song song với đúng một cạnh của tứ diện đã cho bằng

Chọn D

Cách 1:

Gọi các điểm được đánh dấu để chia đều các cạnh của tứ diện đều ABCD như hình vẽ.

+ Gọi S là tập hợp các tam giác có ba đỉnh lấy từ 18 điểm đã đánh dấu.

Số phần tử của S là số cách chọn ra 3 điểm không thẳng hàng trong số 18 điểm đã cho.

Chọn ra 3 điểm trong 18 điểm trên: có $C_{18}^3$ cách.

Chọn ra 3 điểm thẳng hàng trong 18 điểm trên có 6.$C_6^3$ = 6 cách.

Suy ra số tam giác thỏa mãn là $C_{18}^3$ - 6 = 810

+ Gọi T là tập hợp các tam giác lấy từ ABCD sao cho mặt phẳng chứa tam giác đó song song với đúng một cạnh của tứ diện ABCD.

- Chọn 1 cạnh của tứ diện để mặt phẳng chứa tam giác chỉ song song với đúng cạnh đó: có $C_6^1$ cách.

Xét các tam giác mà mặt phẳng chứa nó chỉ song song với cạnh BD, suy ra tam giác đó phải có một cạnh song song với BD.

- Có 6 cách chọn cạnh song song với BD là

- Giả sử ta chọn cạnh $M_2{N}_2$ là cạnh của tam giác. Cần chọn đỉnh thứ 3 của tam giác trong 16 điểm còn lại. 

Do $M_2{N}_2$$\subset$(ABD) mà mặt phẳng chứa tam giác song song với BD nên đỉnh thứ 3 không thể là 7 điểm còn lại nằm trong mp(ABD).

Do mặt phẳng chứa tam giác chỉ song song với BD nên đỉnh thứ 3 không được trùng với một trong ba điểm $E_2, F_2, P_2$. Vậy đỉnh thứ 3 chỉ được chọn trong 16 -7 - 3 = 6 điểm còn lại.

Suy ra có 6 tam giác có 1 cạnh là $M_2{N}_2$ và mặt phẳng chứa nó chỉ song song với BD.

Vậy số tam giác mà mặt phẳng chứa nó chỉ song song với cạnh BD là: 6.6 = 36.

Tương tự cho các trường hợp khác, ta có số tam giác mà mặt phẳng chứa nó chỉ song song với đúng một cạnh của tứ diện ABCD là: 36.6 = 216.

Vậy xác suất cần tìm là 

Cách 2: Lưu Thêm

+) Gọi S là tập hợp các tam giác có ba đỉnh lấy từ 18 điểm đã đánh dấu.

Chọn ra 3 điểm trong 18 điểm trên: có $C_{18}^3$ cách. 

Trong số $C_{18}^3$ đó, có 6 cách chọn ra 3 điểm thẳng hàng trên các cạnh.

Suy ra n(S) = $C_{18}^3$ - 6 = 810

+) Xét phép thử: “Lấy ngẫu nhiên một phần thử thuộc S”. Ta có

+) Gọi T là biến cố: “Mặt phẳng chứa tam giác được chọn song song với đúng một cạnh của tứ diện đã cho”.

Chọn một cạnh của tứ diện: 6 cách, (giả sử chọn AB).

Chọn đường thẳng song song với AB: 6 cách, (giả sử chọn PQ).

Chọn đỉnh thứ 3: 6 cách, (M, N, E, K, F, I).

Suy ra n(T) = 6.6.6 = 216

Vậy