Trợ lý học tập AI - Câu trả lời này chỉ mang tính tham khảo
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tính diện tích đáy ABC.
2. Tìm chiều cao SA của hình chóp S.ABC.
3. Tính thể tích khối chóp S.ABC.
Bước 1: Tính diện tích đáy ABC
Ta có tam giác ABC với AB = a, AC = 2a và $\widehat{A} = 120^\circ$. Diện tích tam giác ABC được tính bằng công thức:
\[ S_{ABC} = \frac{1}{2} \cdot AB \cdot AC \cdot \sin(\widehat{A}) \]
\[ S_{ABC} = \frac{1}{2} \cdot a \cdot 2a \cdot \sin(120^\circ) \]
\[ S_{ABC} = \frac{1}{2} \cdot 2a^2 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \]
\[ S_{ABC} = \frac{a^2 \sqrt{3}}{2} \]
Bước 2: Tìm chiều cao SA của hình chóp S.ABC
Gọi H là chân đường cao hạ từ S xuống mặt phẳng (ABC). Vì SA vuông góc với mặt phẳng (ABC), nên SH là đường cao của hình chóp S.ABC.
Gọi D là trung điểm của BC. Ta có:
\[ SD \perp BC \quad \text{(vì SD là đường cao hạ từ S xuống BC)} \]
\[ AD \perp BC \quad \text{(vì AD là đường cao hạ từ A xuống BC)} \]
Do đó, góc giữa mặt phẳng (SBC) và (ABC) là góc giữa SD và AD, tức là góc SDA. Ta biết rằng góc SDA = 45°.
Trong tam giác SAD vuông tại A, ta có:
\[ \tan(45^\circ) = \frac{SA}{AD} \]
\[ 1 = \frac{SA}{AD} \]
\[ SA = AD \]
Bước 3: Tính thể tích khối chóp S.ABC
Thể tích khối chóp S.ABC được tính bằng công thức:
\[ V_{S.ABC} = \frac{1}{3} \cdot S_{ABC} \cdot SA \]
Ta đã biết:
\[ S_{ABC} = \frac{a^2 \sqrt{3}}{2} \]
\[ SA = AD \]
Để tính AD, ta sử dụng công thức tính diện tích tam giác ABC:
\[ S_{ABC} = \frac{1}{2} \cdot BC \cdot AD \]
\[ \frac{a^2 \sqrt{3}}{2} = \frac{1}{2} \cdot BC \cdot AD \]
\[ a^2 \sqrt{3} = BC \cdot AD \]
Ta cần tính BC. Áp dụng định lý余弦到BC:
\[ BC^2 = AB^2 + AC^2 - 2 \cdot AB \cdot AC \cdot \cos(\widehat{A}) \]
\[ BC^2 = a^2 + (2a)^2 - 2 \cdot a \cdot 2a \cdot \cos(120^\circ) \]
\[ BC^2 = a^2 + 4a^2 - 2 \cdot a \cdot 2a \cdot (-\frac{1}{2}) \]
\[ BC^2 = a^2 + 4a^2 + 2a^2 \]
\[ BC^2 = 7a^2 \]
\[ BC = a\sqrt{7} \]
代入面积公式求AD:
\[ a^2 \sqrt{3} = a\sqrt{7} \cdot AD \]
\[ AD = \frac{a^2 \sqrt{3}}{a\sqrt{7}} \]
\[ AD = \frac{a \sqrt{3}}{\sqrt{7}} \]
\[ AD = \frac{a \sqrt{21}}{7} \]
因为SA = AD,所以:
\[ SA = \frac{a \sqrt{21}}{7} \]
最后计算体积:
\[ V_{S.ABC} = \frac{1}{3} \cdot \frac{a^2 \sqrt{3}}{2} \cdot \frac{a \sqrt{21}}{7} \]
\[ V_{S.ABC} = \frac{1}{3} \cdot \frac{a^3 \sqrt{63}}{14} \]
\[ V_{S.ABC} = \frac{a^3 \sqrt{9 \cdot 7}}{42} \]
\[ V_{S.ABC} = \frac{a^3 \cdot 3 \sqrt{7}}{42} \]
\[ V_{S.ABC} = \frac{a^3 \sqrt{7}}{14} \]
因此,正确答案是 $\frac{a^3 \sqrt{14}}{7}$。
FQA.vn Nền tảng kết nối cộng đồng hỗ trợ giải bài tập học sinh trong khối K12. Sản phẩm được phát triển bởi CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ GIA ĐÌNH (FTECH CO., LTD)
Điện thoại: 1900636019
Email: info@fqa.vn
Địa chỉ: Số 21 Ngõ Giếng, Phố Đông Các, Phường Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.