Cắt hình lập phương bằng một mặt phẳng (P) đi qua một đường chéo của hình lập phương. Phải chọn (P) như thế nào để thiết diện thu được có diện tích nhỏ nhất.

Lời giải chi tiết

Xét (P) là mặt phẳng chứa một đường chéo, chẳng hạn đường chéo BD’ của hình lập phương.

Nếu (P) chứa D’A’ thì thiết diện có diện tích là \({a^2}\sqrt 2 .\)

Tương tự, nếu (P) chứa D’C’ hoặc D’D thì thiết diện cũng có diện tích là \({a^2}\sqrt 2 \).

Ta xét (P) cắt AA’ tại điểm M. Gọi O là tâm hình lập phương thì MO cắt CC’ tạo N. Do đó thiết diện của hình lập phương khi cắt bởi (P) là BMD’N, đó là hình bình hành.

Ta có \({S_{BM{\rm{D}}'N}} = B{\rm{D}}'.MK = d.MK\)

(d là độ dài đường chéo của hình lập phương).

Vậy \({S_{BM{\rm{D}}'N}}\) nhỏ nhất khi và chỉ khi MK nhỏ nhất, tức MK là đường vuông góc chung của BD’ và AA’. Dễ thấy OM₀ là đường vuông góc chung của BD’ và AA’, trong đó M₀ là trung điểm của AA’; \(O{M_0} = {{a\sqrt 2 } \over 2}\). Vậy lúc đó:

\({S_{BMD'N}} = a\sqrt 3 .{{a\sqrt 2 } \over 2} = {{{a^2}\sqrt 6 } \over 2}\)

Chú ý. Khi (P) cắt A’B' hoặc B’C’ thì cách giải quyết câu toán cũng như trên và ta có diện tích thiết diện nhỏ nhất trong trường hợp đó cũng là \({{{a^2}\sqrt 6 } \over 2}\).

Dễ thấy \({{{a^2}\sqrt 6 } \over 2} < {a^2}\sqrt 2 .\)

Vậy nếu (P) qua đường chéo BD’ và qua trung điểm một cạnh của hình lập phương không đi qua B và D’, thì diện tích thiết diện nhỏ nhất và có giá trị bằng \({{{a^2}\sqrt 6 } \over 2}\).

Fqa.vn

Báo cáo nội dung câu hỏi

Khác

Bình luận (0)

Bạn cần đăng nhập để bình luận

Xác nhận

Bạn chắc chắn muốn xóa nội dung này ?

Chương bài liên quan

Ôn tập chương III. Vectơ trong không gian. Quan hệ vuông góc

Bài tập trắc nghiệm chương III. Vecto trong không gian. Quan hệ vuông góc

Gợi ý sách

Xem thêm

Bạn có câu hỏi cần được giải đáp?

Bộ sách liên quan

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 Ô Chợ Dừa, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam.

Liên kết · Hỏi đáp bài tập · Giải bài tập SGK · Cẩm nang · Đề ôn luyện

hỗ trợ · Điều khoản & chính sách · Sitemap · Liên hệ · Hướng dẫn sử dụng · Đánh giá và góp ý · Dịch vụ FQA media

Tải ứng dụng FQA

Người chịu trách nhiệm quản lý nội dung: Nguyễn Tuấn Quang Giấy phép thiết lập MXH số 07/GP-BTTTT do Bộ Thông tin và Truyền thông cấp ngày 05/01/2024