Bài 6 trang 76 SBT Toán 11 - Chân trời sáng tạo tập 2: Cho khối lăng trụ đứng ABC. A’B’C’ có đáy ABC là tam giáccân với \(AB = AC = a...

Đề bài :

Cho khối lăng trụ đứng ABC.A’B’C’ có đáy ABC là tam giáccân với \(AB = AC = a,\widehat {BAC} = {120^0}\), mặt phẳng (AB’C’) tạo với đáy một góc \({60^0}\). Tính thể tích V của khối lăng trụ đã cho.

Hướng dẫn giải :

+ Sử dụng kiến thức về góc giữa hai mặt phẳng để tính: Góc giữa hai mặt phẳng cắt nhau bằng góc giữa hai đường thẳng lần lượt nằm trong hai mặt phẳng và vuông góc với giao tuyến của hai mặt phẳng.

+ Sử dụng kiến thức về thể tích khối lăng trụ: Thể tích khối lăng trụ bằng diện tích đáy nhân với chiều cao: \(V = S.h\)

Lời giải chi tiết :

Kẻ \(A’I \bot B’C’\left( {I \in B’C’} \right)\). Vì \(AA’ \bot \left( {A’B’C’} \right) \Rightarrow AA’ \bot B’C’\)

Vì \(AA’ \bot B’C’,A’I \bot B’C’ \Rightarrow B’C’ \bot \left( {A’AI} \right) \Rightarrow B’C’ \bot AI\)

Ta có: \(B’C’ \bot AI,A’I \bot B’C’,AI \subset \left( {AB’C’} \right),A’I \subset \left( {A’B’C’} \right)\) và B’C’ là giao tuyến của (AB’C’) và (A’B’C’). Do đó, \(\left( {\left( {AB’C’} \right),\left( {A’B’C’} \right)} \right) = \left( {A’I,AI} \right) = \widehat {A’IA} = {60^0}\)

Tam giác A’B’C’ cân tại A’ nên A’I là đường cao đồng thời là đường phân giác nên \(\widehat {B’A’I} = \frac{1}{2}\widehat {B’A’C’} = {60^0}\)

Tam giác B’A’I vuông tại I nên \(A’I = A’B’.\cos \widehat {B’A’I} = a.\cos {60^0} = \frac{1}{2}a\)

Vì \(AA’ \bot \left( {A’B’C’} \right) \Rightarrow AA’ \bot A’I\). Do đó, tam giác A’AI vuông tại A’.

Do đó, \(A’A = A’I.\tan \widehat {AIA’} = \frac{a}{2}.\tan {60^0} = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}\)

Thể tích lăng trụ ABC.A’B’C’ là:

\({V_{ABC.A’B’C’}} \) \( = A’A.{S_{A’B’C’}} \) \( = \frac{1}{2}A’A.AB.AC\sin \widehat {BAC} \) \( = \frac{1}{2}\frac{{a\sqrt 3 }}{2}.a.a.\sin {120^0} \) \( = \frac{{3{a^2}}}{8}\)