Ứng dụng hình học không gian giải các bài toán thực tế

Bài tập Bài 1: Một chiếc hộp hình lập phương cạnh a bị khoét một khoảng trống có dạng là một khối lăng trụ với hai đáy là hai đường tròn nội tiếp của hai mặt đối diện của hình hộp.. Sau [r]

ỨNG DỤNG HÌNH HỌC KHÔNG GIAN GIẢI CÁC BÀI TOÁN THỰC TẾ

1 Diện tích hình nón và thể tích khối nón

- Diện tích xung quanh của hình nón: S xq Rl với R là bán kính đáy, l là độ dài đường sinh

- Thể tích khối nón: 1 2

3

V  R h với R là bán kính đáy, h là chiều cao

2 Diện tích xung quanh, diện tích toàn phần của hình trụ và thể tích của khối trụ

Với R là bán kính đáy, h là chiều cao

- Diện tích xung quanh của hình trụ: S xq 2Rh

- Diện tích toàn phần của hình trụ: S tp S xq2S day 2Rh2R2

- Thể tích khối trụ V R h2 ( chiều cao nhân diện tích đáy)

3 Diện tích mặt cầu, thể tích khối cầu

Gọi R là bán kính mặt cầu, ta có:

- Diện tích mặt cầu: 2

4

S  R

- Thể tích khối cầu: 4 3

3

Ví dụ: Cho biết rằng hình chỏm cầu có công thức thể tích là  2 2

3 6

, trong đó h là chiều cao chỏm cầu và r là bán kính đường tròn bề mặt

chỏm cầu ( bán kính này khác vớibán kính hình cầu ) Bài hỏi đặt ra là với

một quả dưa hấu hình cầu, người ta dùng một cái ống khoét thủng một lỗ

hình trụ chưa rõ bán kính xuyên qua trái dưa như hình vẽ ( trong hình có

AB là đường kính trái dưa) Biết rằng chiều cao của lỗ là 12cm ( trong

hình trên, chiều cao này chính là độ dài HK ) Tính thể tích của phần

dưa còn lại

A 200 cm 3 B 96 cm 3 C 288 cm 3 D 144 cm 3

Lời giải

Đặt r là bán kính của hình cầu

Chiều cao của lỗ là 12 nên chiều cao của chỏm cầu lag r6

Bán kính của chỏm cầu, cũng là bán kính đáy của hình trụ và là: r236

Thể tích hình trụ là  2 

12 r 36

Thể tích 2 chỏm cầu:

    2   2    

2

Thể tích cái lỗ là:  2   6 4  2 12 72

12 r 36  r r r

A

B K O H

    2    2   3 3 3

Thể tích hình cầu là

3

4 3

r



nên thể tích cần tìm là : V288

Chọn C

4 Bài tập

Bài 1: Một chiếc hộp hình lập phương cạnh a bị khoét một khoảng trống có dạng là một khối lăng trụ

với hai đáy là hai đường tròn nội tiếp của hai mặt đối diện của hình hộp Sau đó, người ta dùng bìa cứng dán kín hai mặt vừa bị cắt của chiếc hộp lại như cũ, chỉ chừa lại khoảng trống bên trong Tính thể tích của khoảng trống tạo bởi khối trụ này

A 3

a

2a C 1 3

4a D 1 3

8a

Lời giải

Ta có 1

a

OO'a

Thể tích là:

2

.OO '

 

Chọn C

Bài 2: Cắt một khối trụ bởi một mặt phẳng ta được một khối  H như hình vẽ bên Biết rằng thiết diện là

một hình elip có độ dài trục lớn bằng 10, khoảng cách từ điểm thuộc thiết diện gần mặt đáy nhất và điểm thuộc thiết diện xa mặt đáy nhất tới mặt đáy lần lượt là 8 và 14 Tính thể tích của  H

A V H 192 B V H 275 C V H 704 D V H 176

Đề Thi Thử Lần 4 Chuyên KHTN HN 2017 Lời giải

Thật ra phần phía trên tính từ A là

một nữa của hình trụ có chiều cao

C' D'

B'

C D

O'

O

E A

B

A'

B

A

AB và bán kính O’B

Ta xét trên mặt thiết diện qua trục

của khối trụ và trục dài của eip có:

2 2

2

R

2

2 14 8

2

R

Chọn D

Bài 3: Một thầy giáo dự định xây dựng bể bơi di động cho học sinh nghèo miền núi từ 15 tấm tôn có

kích thước 1m20cm (biết giá 2

1m tôn là 90000 đồng) bằng 2 cách:

Cách 1: Gò tấm tôn ban đầu thành 1 hình trụ như hình 1

Cách 2: Chia chiều dài tấm tôn thành 4 phần rồi gò tấm tôn thành 1 hình hộp chữ nhật như hình 2

Biết sau khi xây xong bể theo dự định, mức nước chỉ đổ đến 0,8m và giá nước cho đơn vị sự nghiệp là

3

9955dong m Chi phí trong tay thầy hiệu trưởng là 2 triệu đồng Hỏi thầy giáo sẽ chọn cách làm nào /

để không vượt quá kinh phí (giả sử chỉ tính đến các chi phí theo dữ kiện trong bài toán)

Hình 1

Hình 2

A Cả 2 cách như nhau B Không chọn cách nào

Lời giải

Ở cách 2:

2

1m 90.000

2

20m 1.800.000

Ta có V nuoc 0,8.6.4 19, 2 m3

Do đó tổng tiền ở phương án 2 là 19, 2.9955 20.90000 1.991.136. 

1m

20m

1m

Ở cách 2:

2

20m 1.800.000

Ta có

2

20 2r r V nuoc h r 0,8 . 25, 46m

Do đó tiền nước: 253.454 đồng

Tổng tiền: 2.053.454 đồng

Vậy thầy nên chọn cách 2

Chọn C

Bài 4: Cho một khối cầu bán kính R Đâm thủng khối cầu bởi một khối trụ có trục đi qua tâm mặt cầu và

chiều dài hình trụ thu được là 6 (xem hình vẽ) Tính thể tích vật thể còn lại sau khi đục thủng

A 36 B 54 C 27 D 288

Lời giải

Gọi bán kính khối trụ là r

Khi đó 2

9

r R  và hai chỏm

cầu có chiều cao là h R 3

Thể tích vật thể còn lại là

4



Nhận xét: Kết quả không phụ thuộc vào bán kính R mà chỉ phụ thuộc vào chiều dài của hình trụ

Chọn A

Bài 5: Một cái mũ bằng vải của nhà ảo thuật với các

kích thước như hình vẽ Hãy tính tổng diện tích vải

cần có để làm nên cái mũ đó

(không kể viền, mép , phần thừa)

A  2

700 cm B  2

754, 25 cm

C  2

750, 25 cm D  2

756, 25 cm

Lời giải

10cm

30cm

A

2

hinhtron

S R     ; 2 2 35 20 30 450

2

xqlang tru

2

35

450 756, 25 2

Chọn D

Bài 6:

Một bang giấy dài được cuộn chặt lại

thành nhiều vòng xung quanh một ống lõi

hình trụ rỗng có đường kính C12,5mm

Biết độ dày của giấy cuộn là 0, 6mm và

đường kính cả cuộn giấy là B44,9mm

Tính chiều dài l của cuộn giấy

A L44m B L38m C L4m D L24m

Lời giải

Gọi chiều rộng của băng giấy là r, chiều dài băng giấy là L độ dày của giấy là m khi đó ta có thể tích

của băng giấy: V r m L  1

Khi cuộn lại ta cũng có thể tích: 2 2  2 2  

Từ    1 , 2 suy ra:  2 2  2 2

m

Bài 7: Xét một hình trụ nội tiếp tronh hình nón như hình bên dưới , trong đó S là đỉnh hình nón, O là tâm

đường tròn mặt đáy Các đoạn AB, CD lần lượt là đường kính của đường tròn đáy của hình nón và hình trụ ; AC, BD cắt nhau tại điểm MSO Biết rằng tỉ số thể tích của hình trụ và hình nón là 4

9 Tính tỷ số

SM

SO

A 7

2

4

5

6

Lời giải

Ta có:

Theo định lý Menelauyt đối với tam giác SOB ta có:

1

AO CB MS

 do đó MS 4 hay SM  4

B C

Chọn C

Bài 8: Một hình hộp chữ nhật kích thước 4 4 h  chứa một khối cầu lớn có bán kính bằng 2 và tám khối cầu nhỏ có bán kính bằng 1 sao cho các khối lón tiếp xúc với tám khối cầu nhỏ và các khối cầu đều tiếp xúc với các mặt hình hộp Thể tích khối hộp là:

A 32 32 7 B 48 32 5 C 64 32 7 D 64 5

Lời giải

Gọi tâm hình cầu lớn là I và tâm bốn hình cầu nhỏ tiếp xúc

với đáy là ABCD Khi đó ta có

I ABCD là hình chóp đều với cạnh bên IA3 và cạnh đáy

2

AB do đó chiều cao hình chóp là 7 Suy ra khoảng

cách từ tâm I đến mặt đáy là 1 7 hay chiều cao hình hộp

chữ nhật là :

2 1 7 suy ra thể tích hình hộp là 32 1  7 

Chọn A

Bài 9: Người ta dùng một loại vải vintage33 để bọc quả khối khí của khinh khí cầu, biết rằng quả khối

này có dạng hình cầu đường kính 2 m Biết rằng 2

1m vải có giá là 200.000 đồng Hỏi cần tối thiểu bao nhiêu tiền mua vải để làm khinh khí cầu này?

A 2.500.470 đồng B 3.150.342 đồng

C 2.513.274 đồng D 2.718.920 đồng

Lời giải

2

4

mat cau

Với 1 

2

d

R  m Vậy 2  2

4 1 4

mat cau

Vậy cần tối thiểu số tiền: 4 200000 2.513.274 đồng

Chọn C

Bài 10: Một bồn chứa xăng có cấu tạo gồm

1 hình trụ ở giữa và 2 nửa hình cầu ở 2 đầu,

biết rằng hình cầu có đường kính 1,8m và

chiều dài của hình trụ là 3, 62 m Hỏi bồn đó

có thể chứa tối đa bao nhiêu lít xăng trong

các giá trị sau đây?

A 10905l B 23650l C 12265l D 20201l

3,62m

1,8m

Lời giải

Ta có: V tru R h2

Vì thể tích của 2 nửa hình cầu bằng nhau nên tổng thể tích của 2 nửa hình cầu là 1 khối cầu có

3

4

3

c

Vậy 2 4 3 12, 265 3

3

H tru C

Vậy bồn xăng chứa: 12265l

Chọn C

Bài 11:

Cắt một hình nón bằng một mặt phẳng

song song với đáy thì phần hình nón nằm

giữa mặt phẳng và đáy gọi là hình nón

cụt Một chiếc cốc có dạng hình nón cụt

cao 9cm, bán kính của đáy cốc và miệng

cốc lần lượt là và 4cm Hỏi chiếc cốc có

thể chứa được lượng nước tối đa là bao

nhiêu trong số các lựa chọn sau:

A 250ml B 300ml

C 350ml D 400ml

Lời giải

3

27

9 4

AG

AG AG

Suy ra V coc V nonlonV non nho

.4 27 9 3 27 111 348, 72

Vậy lượng nước tối đa là 300ml

Chọn B

Bài 12:

Cho sáu khối chóp tứ giác đều được lắp

ghép lại tạo thành một khối lập phương

9 4cm

3cm

D

G

G B

A

B

A C

S

như hình dưới Biết sáu khối chóp đã cho

đều bằng nhau và thể tích khối lập

phương tạo thành là 3

8000cm Tính diện tích xung quanh của mỗi khối chóp tứ

giác đều đã cho?

A 2

100cm B 100 2cm 2

C 400cm2 D 400 2cm 2

Lời giải

Gọi a là độ dài cạnh của hình lập phương ,

khi đó ta có: 3

8000 20

Giả sử hình chóp S ABCD là 1 trong 6 hình

chóp, khi đó hình chóp S ABCD đều có

cạnh đáy là a20cm

3

8000 4000

S ABCD

2

1 4000

3SO 3 SO cm

Kẻ SK CB K CB

Xét SOK tại O ta có: SK SO2OK2 10 2cm

2

.10 2.20 100 2

ABC

Vậy S xq 4SABC 4.100 2 400 2cm2

Chọn D

Bài 13: Cho một tấm nhôm hình vuông cạnh 1m như hình vẽ dưới đây Người ta cắt bỏ các tam giác cân

bên ngoài của tấm nhôm, phần còn lại gập thành một hình chóp tứ giác đều có cạnh đáy bằng x m , sao  

cho bốn đỉnh của hình vuông gập lại thành đỉnh của hình chóp Tìm x để khối chóp nhận được có thể

tích lớn nhất

A 2 2

5

2

4

3

Lời giải

Ta có: 1 2 1 2

x

Chiều cao của hình chóp:

        

2

chop

chop

V lớn nhất khi hàm số 2 1 2

2 2

yx  x đạt GTLN

2

5 2 4

'

1 2 4

2 2

y

x





2

0 ' 0 5 2 4 0 2 2

5

x

x







       



Chọn A

1

x

x z y

h

x 2

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên

danh tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và

Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn

Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh

Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc

Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả

các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi

miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí