Câu 56.
Để tính khoảng cách từ O đến mặt (SCD), ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm diện tích đáy (SCD):
- Ta biết rằng SABCD là hình chóp đều, do đó đáy ABCD là hình vuông.
- Diện tích đáy ABCD là:
\[
S_{ABCD} = AB^2 = 5,1^2 = 26,01 \text{ cm}^2
\]
- Diện tích tam giác SCD là một phần tư diện tích toàn bộ đáy ABCD:
\[
S_{SCD} = \frac{1}{4} \times 26,01 = 6,5025 \text{ cm}^2
\]
2. Tính chiều cao SO của hình chóp:
- Vì SABCD là hình chóp đều, SO là đường cao hạ từ đỉnh S xuống tâm O của đáy ABCD.
- Ta có:
\[
SO = \sqrt{SA^2 - OA^2}
\]
- Trong đó, OA là bán kính của đường tròn ngoại tiếp hình vuông ABCD, tức là:
\[
OA = \frac{AC}{2} = \frac{AB\sqrt{2}}{2} = \frac{5,1\sqrt{2}}{2} = 3,609 \text{ cm}
\]
- Do đó:
\[
SO = \sqrt{8,6^2 - 3,609^2} = \sqrt{73,96 - 13,02} = \sqrt{60,94} \approx 7,8 \text{ cm}
\]
3. Tính thể tích hình chóp SABCD:
- Thể tích hình chóp SABCD là:
\[
V_{SABCD} = \frac{1}{3} \times S_{ABCD} \times SO = \frac{1}{3} \times 26,01 \times 7,8 \approx 67,626 \text{ cm}^3
\]
4. Tính thể tích hình chóp SBCD:
- Vì SBCD là một phần tư của SABCD, nên thể tích của nó là:
\[
V_{SBCD} = \frac{1}{4} \times V_{SABCD} = \frac{1}{4} \times 67,626 \approx 16,9065 \text{ cm}^3
\]
5. Tính khoảng cách từ O đến mặt (SCD):
- Gọi khoảng cách từ O đến mặt (SCD) là h.
- Thể tích hình chóp SBCD cũng có thể được tính qua diện tích đáy SCD và khoảng cách từ O đến mặt (SCD):
\[
V_{SBCD} = \frac{1}{3} \times S_{SCD} \times h
\]
- Do đó:
\[
16,9065 = \frac{1}{3} \times 6,5025 \times h
\]
- Giải ra h:
\[
h = \frac{16,9065 \times 3}{6,5025} \approx 8 \text{ cm}
\]
Vậy khoảng cách từ O đến mặt (SCD) là 8 cm.
Câu 57.
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Xác định phương trình parabol:
Ta giả sử rằng đỉnh của parabol nằm ở điểm $(0, h)$ và hai điểm đầu cầu nằm ở $(\pm 200, 0)$. Phương trình parabol có dạng:
\[
y = ax^2 + h
\]
Vì hai điểm đầu cầu là $(\pm 200, 0)$, ta thay vào phương trình:
\[
0 = a(200)^2 + h \implies 0 = 40000a + h \implies h = -40000a
\]
2. Tìm đạo hàm để xác định độ dốc:
Độ dốc của parabol tại bất kỳ điểm nào trên đó được xác định bởi đạo hàm của phương trình parabol:
\[
y' = 2ax
\]
Độ dốc tại điểm $(x, y)$ là $2ax$. Theo đề bài, độ dốc không vượt quá 10', tức là:
\[
|2ax| \leq \tan(10') = \tan\left(\frac{\pi}{108}\right)
\]
Ta biết rằng $\tan(10')$ rất nhỏ, gần bằng 0.002908882. Do đó:
\[
|2ax| \leq 0.002908882
\]
Tại điểm xa nhất từ đỉnh cầu, $x = 200$, ta có:
\[
|2a \cdot 200| \leq 0.002908882 \implies |400a| \leq 0.002908882 \implies |a| \leq \frac{0.002908882}{400} \approx 0.000007272
\]
3. Tính chiều cao giới hạn:
Ta đã có $h = -40000a$. Thay giá trị của $a$ vào:
\[
h = -40000 \times (-0.000007272) \approx 0.29088
\]
Vậy chiều cao giới hạn từ đỉnh cầu đến mặt đường là khoảng 0.3 mét (làm tròn đến chữ số thập phân thứ nhất).
Đáp số: Chiều cao giới hạn từ đỉnh cầu đến mặt đường là 0.3 mét.