the tic khoi da dien

Đây là phần có trong cấu trúc thi cao đẳng và đại học và thường xuyên xuất hiện trong các đề thi tuyển chọn học sinh giỏi vì kiến thức phần này yêu cầu học sinh phải tư duy cao,khả năng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘITrường THPT Nguyễn Du - Thanh Oai

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài:

PHƯƠNG PHÁP TÍNH THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN

1 Sơ yếu lí lịch

Họ và tên: TRẦN VĂN TIẾN

Ngày sinh : 26/10/1979

Chức vụ : Giáo viên

Trình độ chuyên môn: Đại học

Hệ đào tạo: Chính quy

Nơi công tác: Trường THPT Nguyễn Du -Thanh Oai_Hà Nội

Bộ môn giảng dạy: Toán Học

Ngày vào nghành : 01/01/2005

A ) LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong chương trình giáo dục phổ thông thì môn toán được nhiều học sinh yêu thích

và say mê, nhưng nói đến phân môn hình học thì lại mang nhiều khó khăn và trở ngại cho không ít học sinh, thậm trí ta có thể dùng tứ ” SỢ” học.Đặc biệt là hình học không gian tổng hợp Đây là phần có trong cấu trúc thi cao đẳng và đại học và thường xuyên xuất hiện trong các đề thi tuyển chọn học sinh giỏi vì kiến thức phần này yêu cầu học sinh phải tư duy cao,khả năng phân tích tổng hợp và tưởng tượng mà một chủ điểm của quan trọng của hình học không gian tổng hợp đó là tính thể tích khối đa diện Nhằm giúp học sinh vượt qua khó khăn và trở ngại đó và ngày càng yêu thích và học toán hơn yêu cầu các thầy cô chúng ta phải có nhiều tâm huyết giảng dạy và nghiên cứu Qua thực tế giảng dạy tôi có chút kinh nghiệm giảng dạy phần này mong được chia sẻ cùng các thầy

cô đồng nghiệp và những người yêu thích môn toán

B) BIỆN PHÁP THỰC HIỆN

1)Dạy theo chuyên đề

Dùng phương pháp dạy: gợi mở vấn đáp,phát vấn,thuyết trình và tình huống

2)Phạm vi thực hiện đề tài

Thời gian thực hiện 20 tiết

Địa điểm: Trường THPT Nguyễn Du-Thanh Oai

Đối tượng :Học sinh khối 12 các lớp A1,A8

C) NỘI DUNG

Như chúng ta đã biết trong giảng dạy đã chia ra 4 mức độ của nhận thức là

1, Nhận biết 2, Thông hiểu

3, Vận dụng 4, Sáng tạo

Như vậy việc đưa ra các bài tập tuỳ theo mức độ của nhận thức là việc cơ bản khi giảng dạy Bên cạnh đó việc yêu cầu dạy sát đối tượng thì đi đôi với việc đó thầy cô phải phân dạng,loại bài tập cũng rất quan trọng và cần thiết cho học sinh dễ hiểu

I )TÍNH THỂ TÍCH KHỐI ĐA DIỆN THEO CÔNG THỨC

Việc áp dụng công thức thông thường yêu cầu

a) xác định đường cao

b) tính độ dài đường cao và diện tích mặt đáy

Để xác định đường cao ta lưu ý

•Hình chóp đều có chân đường cao trùng với tâm của đáy

•Hình chóp có các cạnh bên bằng nhau thì chân đường cao trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp mặt đáy

•Hình chóp có các mặt bên cùng tạo với đáy những góc bằng nhau thì chân đường cao chính là tâm đường tròn nội tiếp mặt đáy

•Hình chóp có một mặt bên vuông góc với đáy thì chân đường cao nằm trên giao tuyến của mặt phẳng đó và đáy

•Hình chóp có hai mặt bên cùng vuông góc với đáy thì đường cao nằm trên giao tuyến của hai mp đó

Để tính độ dài đường cao và diện tích mặt đáy cần lưu ý

•Các hệ thức lượng trong tam giác đặc biệt là hệ thức lượng trong tam giác vuông

•Các khái niệm về góc, khoảng cách và cách xác định

Sau đây là các bài tập

AE=

3

2AD=

1SE.SABC=

Cho hình chóp tam giác SABC có SA=5a,BC=6a,CA=7a Các mặt bên

SAB,SBC,SCA cùng tạo với đáy một góc 600.Tính thể tích của khối chóp đó

Bài giải

Ta có hình chiếu của đỉnh S trùng tâm D đường tròn nội tiếp đáy

Ta có p=

2

CA BC

cho hình chóp SABC có các cạnh bên bằng nhau cùng hợp với đáy góc 600, đáy là Tam giác cân AB=AC=a và∠BAC=1200 Tính thể tích khối chóp đó

Gọi D là trung BC và O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC

4

=a ⇒SO=OA.tan600=a 3

Do vậy VSABC=

3

1SO.SABC=1/4a3

Bài 4

Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh 2a,SA=a, SB=a 3 và mpSAB vuông góc với mặt đáy Gọi M,N lần lượt là trung điểm của AB,BC Hãy tính thể tích khối chóp SBMDN

mặt khác 12 12 12

SB SA

SH = + ⇒SH= 22. 22

SB SA

SB SA

SIBA=1/2.IA.AB=a2 và SCDI=1/2.DC.DI=1/2.a2

⇒SIBC=SABCD-SIAB-SDIC=

2

3a2

SI=IH.tan600= a

5

3.9

Do đó VABCD=

3

1SI.SABCD=

5

15

3 a3

Bài 6

Cho chóp SABC có SA=SB=SC=a, ∠ASB= 600,∠CSB=900, ∠CSA=1200

CMR tam giác ABC vuông rồi tính thể tích chóp

∆ SAB đều AB=a,

⇒ ∆ABC có AC2=BA2+BC2 =3a2 vậy ∆ABC vuông tại B

Có SABC=

2

1.BA.BC=

23

a

SB2=BE2+SE2=a2 nên BE ⊥ SE

Bài 8

Cho khối trụ tam giác ABCA1B1C1 có đáy là tam giác đều cạnh a, điểm A1 cách đều bađiểm A,B.C,cạnh bên A1A tạo với mp đáy một góc 600.Hãy tính thể tích khối trụ đó Bài giải

mặt khác A1A= A1B=A1C ⇒A1ABC là tứ diện đều

gọi G là trọng tâm tam giác ABC có A1G là đường cao

Trong tam giác A1AG có AG=2/3AH=

Bài giải

Tam giác ABC có cạnh huyền AB= 2 và cân nên CA=CB=1;

Bài 10

Cho khối hộp ABCD.A1B1C1D1 có đáy là hcn với AB= 3 và AD= 7 Các mặt bên ABB1A1 và A1D1DA lần lượt tạo với đáy những góc 450 và 600 Hãy tính thể tích khối hộp đó biết cạnh bên bằng 1

N H M

Gọi H là hình chiếu của A1 lên mpABCD

Từ H hạ HM⊥AD tại M và HN⊥AB tại N

Theo gt ⇒∠A1MH=600 và ∠A1NH=450

Đặt A1H=x(x>0) ta có A1M= 0

60sin

x

=3

2x

tứ giác AMHN là hcn( góc A,M,N vuông)

Nên HN=AM mà AM= 2

II ) TÍNH GIÁN TIẾP

Nghĩa là ta sử dụng phân chia lắp ghép khối đa diện, để đưa về bài toán áp dụng tính thể tích theo công thức hoặc dùng bài toán tính tỉ lệ hai khối tứ diện(chóp tam giác)

Cho hình chóp SABC Trên các đoạn thẳng SA,SB,SC lấy lần lượt ba điểm A1,B1,C1

khác với S thì

SC

SC SB

SB SA

SA V

V

ABC

C

B1 1 = 1 1 1 đôi khi gặp bài toán kết hợp cả

Chứng minh bài toán Tỉ số thể tích hai khối tứ diện(chóp tam giác)

AH =

Khi đó VSABC=3

1AH.SSBC= 3

1AH.SB.SC.sinBSC

1 1

sin

31

sin 31

1

SC SB

SB E A

AH BSC SC

SB E A

BSC SC

SB AH V

V

C B SA

Nên

SC

SC SB

SB SA

SA V

Bài 1

Cho hình chóp SABC có SA=a,SB=2a,SC=3a và ∠BSA=600, ∠ASC=1200, ∠

CSB=900 Hãy tính thể tích chóp

Bài giải

Nhận xét các mặt ở đây không có các lưu ý nên việc xác định đường cao là khó nhưng

ta thấy các góc ở đỉnh S là rất quen thuộc Ta liên tưởng đến bài 6 phần I

Vây ta có lời giải sau

B1

Trên SB lấy B1 Sao cho SB1=a,

Trên SC lấy C1 sao cho SC1=a,

Ta có

12

2

3

1 1

a

V SAB C = (theo bài 6)

Mà . . . 1 1.

1 1

C SAB

SC

SC SB

SB SA

SA

2

2

3

a

Bài 2

Cho khối trụ tam giác ABCA1B1C1 có đáy là tam giác đều cạnh a A1A =2a và

A1A tạo với mpABC một góc 600 Tính thể tích khối tứ diện A1B1CA

Gọi H là hình chiếu của A1 trên mpABC

Khi đó A1H=A1A.sinA1AH=2a.sin600=a 3

Mà VLT=A1H.SABC=

4

34

3 3

1

VLT =4

DDF

Mp(FEA) cắt các đoạn thẳng A1D1,A1B1,B1B,D1D lần lượt tại J,I,H,K(hv)

Gọi V1,V2 lần lượt là thể tích phần trên và phần dưới mp

Ta nhận thấy rằng hai phần khối đa diện chưa phải khối hình quen thuộc nhưng khi ghép thêm hai phần chóp HIEB1 và chóp KFJD1 thì phần dưới là hình chóp AIJA1

Ba tam giác IEB1,EFC1,FJD1 bằng nhau “ c.g.c”

1 = =

IA

IB AA

1 = 1 =

JA

JD AA

KD

723

.2

.2

.2

1.3

1

3

1

1 1

3.2

3.2

1.3

1 2

1 3

1

1

abc c

b a JA

AI AA

3abc− abc = abc

I

E

F

J

III) BÀI TOÁN ÔN TẬP

Sau khi đã trang bị phần phương pháp như vậy ta cũng giúp học sinh đưa ra cách giải một bài toán linh hoạt bằng cả hai phương pháp để học sinh so sánh đối chiếu lựa chọn và đưa ra bài tập ở mức độ tổng hợp

Bài 1

Cho khối lăng trụ đứng ABC.A1B1C1 có tất cả các cạnh đều bằng a

a) hãy tính thể tích khối tứ diện A1BB1C

b) Mp đi qua A1B1và trọng tâm tamgiác ABC cắt AC,BC lần lượt tại E,F Hãy tính thể tích chóp C.A1B1FE

.2

3 3

1

.3

1 1

a a a S

H

Tương tự gọi K là trung điểm AB

Cách 2 V CA B C V A ABC V LT

3

1

1 1 1

1 = =

Nên

12

3.4

3 3

1

a V

V BCA B = LT = =

b) cách 1 Tính trực tiếp

gọi Q là trung điểm của A1B1,G là trọng tâm tam giác ABC

Khi đó qua G kẻ d // với AB thì E=AC∩d và F=BC ∩d

MpCKQ chính là mp trung trực của AB,FE

Nên khoảng cách từ C đến QG chính là khoảng cách từ C đến mpA1B1FE

13.126

3,

2

2 2

2 KG a a a KQ

QG

a GK

a

6

3.2

3 3

1

.2

1.3

23

a QK CK S

Mặt khác

54

3.512

13.)

2

3.(

2

1.13

132.3

1)

,(.31

13

13212

13.6

32

2),(),( 21

3

2

1 1

a a

a a

a S

QG C d V

a a

a QG

S QG C d QG C d QG S

B FEA B

FEA C

CQG CQG

=+

3.2

1.3

1.3

2.3

2.2

.22

3 2

1 1

1 1

a a a V

CB

CF CK

CG V

Bài 2 cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hcn,AB=a,AD=a 3 ,SA=2a và SA⊥

ABCD, Một mp đi qua A và vuông góc với SC,cắt SB,SC,SD lần lượt tại H,I,K Hãy tính thể tích khối chóp S.AHIK theo a

1

a a

SAB

BC

ABCD SA

SA BC AB

11

1

2 2 2

2 2

a AB

SA

BA SA AH

AS AB

+

=

⇒+

=

Trong tam giác vuông HAI có

5

65

14.7

325

6.5

2(2.61

)

.(

6

1.2

1 3

1 2

1 31

3

a a

a a

a a

V

KI AK HI AH SI KI

AK SI HI

AH SI V

V

V

SAHIK

SIKA SIHA

SAHIK

=+

=

⇒

+

=+

=+

=

Cách 2 tính gián tiếp

Tương tự như các 1 ta chỉ lập luận AH ⊥SB, AK⊥SD

35

3.43 2.3

1

5

4.2

1

.2

1

2

2 2

a a a

a V

SB

SA V

SC SB

SI SH

Tương tự

35

3

A

C

D

B

Ta dựng hình lăng trụ ABF.CED như (hv)

Khi đó d=d(x,y)=d(AB,CD)=d(AB,CDE)=d(B,CDE) hay d chính là chiều cao lăng trụ

mặt khác Khối lăng trụ được ghép từ 3 khối tứ diện gồm

Tứ diện BCDE có VBCDE=

3

1.d(B,CDE).SCDE=

3

1.VLT

Tứ diện BACD và BAFD có thể tích bằng nhau

Do vậy VABCD=

3

1.VLT=6

1.d.a.b.sinα = hằng số

Cách 2 Dựng hình hộp, cách 3 dựng hbh “ Như hai hv sau”

H

B

E C

D

D F

Bài 4 Bài toán thể tích liên quan đến cực trị

Cho hình chóp S.ABCD,SA là đường cao,đáy là hcn với SA=a,AB=b, AD=c Trong mpSDB lấy G là trọng tâm tam giác SDB qua G kẻ đường thẳng d cắt cạnh BS tại M, cắt cạnh SD tại N,mpAMN cắt SC tại K Xác định M thuộc SB sao cho VSAMKN đạt giá trị lớn nhất và nhỏ nhất, Hãy tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất đó

Bài giải

SM V

SB

SM V

SB

SM V

SC

SK SA

SA SB

SM

V

V

SABCD SBAC

SMAK SBAC

12

1

.4

1

.2

1

G H

)(

3

1

2

.2

.2

22

SC

SN SB

SM SC

SB

SN

SM

SC SO

SN SG SB SO

SM SG S

S S

S S

S S

SC

SN SB

SGM SBO

SGN SMG

SM SB

(3

1

−

=

⇔+

=

t

t SC

SN SC

SN t SC

SN t

Nhận thấy VSAMKN đạt GTLN,GTNN nếu f(t)=

1

3 −+

=+

t

t t SC

SN SB

11)

Bài 1 Cho tam giác ABC vuông cân ở A và AB=a Trên đường thẳngqua C và vuông góc với mp(ABC) lấy điểm D sao cho CD=a Mặt phẳng qua C vuông góc với BD,cắt BD tại F và cắt AD tại E tính thể tích khối tứ diện CDEF

Bài 2 cho hình chóp S.ABC có tam giác ABC vuông tại C,AC=a,AB=2a,SA vuông góc với đáy.Góc giữa mpSAB và mpSBC bằng 600 Gọi H,K lần lượt là hình chiếu của A lên SB,SC Chứng minh rằng SA vuông KH và tính thể tích khối chóp S.ABC

Bài 3

Cho hình chóp đều S.ABC cạnh đáy bằng a, Hãy tính thể tích khối chóp S.ABC biết a) MpSBA vuông góc với mpSCA

b) Gọi M,N lần lượt là trung điểm SA,SC và mpBMN vuông góc mpSAC

Bài 4 Cho khối lăng trụ ABC.A1B1C1 có BB1=a Góc giữa đường thẳng BB1và mpABC bằng 600 Tam giác ABC vuông tại C và góc BAC bằng 600 Hình chiếu vuông góc của điểm B1 lên mpABC trùng với trọng tâm tam giác ABC, tính thể tích khối tứ diện A1ABC theo a

Bài 5 Cho khối lăng trụ đều ABC.A1B1C1 có cạnh đáy bằng a,khoảng cách từ tâm O của

tam giác ABC đến mpA1BC bằng

6

a

.hãy tính thể tích khối trụ đó Bài 6 Cho khối lăng trụ đứng ABC.A1B1C1 có đáy ABC là tam giác cân tại A,góc giữa A1A và BC1 bằng 300, khoảng cách giữa chúng bằng a Góc giữa hai mặt bên qua

A1A bằng 600 hãy tính thể tích khối trụ

Bài 7 Cho lăng trụ xiên ABC.A1B1C1 có đáy ABC là tam giác vuông tại

A,AB=a,BC=2a Mặt bênABB1A1 là hình thoi nằm trong mp vuông góc với đáy và hợp với mặt bên một góc α hãy tính thể tích khối lăng trụ.

Bài 8 cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bầng a, cạnh bên hợp với đáy góc 600, gọi M là điểm đối xứng với C qua D N là trung điểm SC.mpBMN chia khối S.ABCD thành hai phần Hãy tính tỉ số thể tích của hai phần đó

Bài 9 cho hình hộp chữ nhật ABCD.A1B1C1D1 có AB=a,BC=2a,A1A=a,M thuộc đoạn

AD sao cho AM=3MD.Hãy tính thể tích khối tứ diện MAB1C1,

Bài 10 Cho hlp ABCD.A1B1C1D1 có cạnh a, điểm K thuộc CC1 sao cho CK=2/3.a.Mặt phẳng (P) qua A,K và song song với BD chia khối lập phương thành hai phần Tính tỉ số thể tích hai phần đó

Bài 11 Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thang vuông tại Avà D Tam giác SAD

là tam giác đều cạnh 2a, cạnh BC =3a Các mặt bên tạo với đáy các góc bằng nhau Hãy tính thể tích khối chóp

Bài 12 Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thang với các cạnh AB=BC=CD=1/2.ADTam giác SBD vuông nằm trong mp vuông góc với đáy và có các cạnh góc vuông là SB=8a,SD=15a hãy tính thể tích khối chóp

Bài 13 Cho tứ diện ABCD có tam giác ABC,ABD là hai tam giác đều cạnh a,mpADC vuông góc mpBCD Tính VABCD

Bài 14

Cho tứ diện ABCD, các điểm M,N,P lần lượt BC,BD,AC sao cho BC=4BM,

BD=2BN,AC=3AP MpMNP chia tứ diện làm hai phần tính tỉ số thể tích hai phần đó

Bài 15 Cho khối lăng trụ ABC.A1B1C1 có các mặt bên (A1AB),(A1BC),(A1CA) hợp với đáy (ABC) góc 600,gócACB=600,AB=a 7 ,AC=2a tính VLT

Bài 16 Cho hlp ABCD.A1B1C1D1 có cạnh a.Gọi M,N,P lần lượt thuộc các đoạn

A1A,BC,CD sao cho A1A=3A1M,BC=3BN,CD=3DP.MpMNP chia khối lập phương làm hai phần tính thể tích từng phần

Bài 17 Cho tứ diện ABCD.Gọi M là trung điểm DA.Các điểm N,P thuộc BD sao cho BN=NP=PD.Hãy tính tỉ số thể tích của hai phần tứ diện cắt bởi

a) mpα qua MN và song song với trung tuyến AI của tam giác ABC

b) mpβ qua MP và song song với AI

c) mp γ qua MN song song với trung tuyến CE của tam giác ABC

bài 18 Cho tứ diện ABCD có AB=BD=AC=CD= 3 , Cạnh BC=x, khoảng cách giữa

BC và AD bằng y.Tính VABCD theo x và y,tìm x,y để VABCD đạt giá trị Max,min

baì 19 Trong mp(P) cho hình vuông ABCD có cạnh AB=a, tia Ax và tia Cy cùng vuông góc với mp(P) và cùng thuộc nửa mp bờ AC Lấy điểm M bất kỳ thuộc tia Ax và chọn điểm N thuộc tia Cy sao cho mpBDM vuông góc với mpBDN

a) Tính AM.CN theo a

b) Xác định vị trí của điểm M để thể tích khối tứ diện BDMN đạt min

Bài 20 Hai nửa đường thẳng Am,Bn vuông góc với nhau và nhận AB=a làm đoạn vuông góc chung Các điểm M,N lần lượt chuyển động trên Am,Bn sao cho MN=AM+BN

a) CMR VABMN không đổi, tính giá trị đó

b) Goi O là trung điểm AB,H là hình chiếu của O trên MN CMR

NH

MH V

V

HOBN HOAM =

đó yếu tố nữa mà chúng phái luôn nhắc nhở học sinh khi tính toán nhất thiết phải đưa về một mp, luôn xác định kĩ các khái niệm liên quan đến giả thiết,mối quan hệgiữa các giả thiêt,cách dự đoán,cách nhìn ở các góc độ khác nhau…Đó là kinh nghiệm thực tế giảng dạy của tôi mong được trao đổi với quý thầy cô và những người yêu thích môn toán nói chung và phần tính thể tích khối đa diện nói riêng.Kính quý thầy cô và anh chị em góp ý

và trao đổi giúp tôi để tôi hiểu sâu sắc hơn nhờ đó việc dạy và học phần này đạt hiệu quả cao nhất Trước khi dừng bút tôi kính chúc quý thầy cô và anh chị em sức khoẻ, hạnh phúc,thành đạt chúc sự nghiệp giáo dục nước nhà luôn phát triển

VI, NHỮNG KIẾN NGHỊ:

Đối với sở và ban giám hiệu nên:

- Dành kinh phí cho tổ, nhóm chuyên môn sinh hoạt thảo luận theo chuyên đề

- Tăng lượng thời gian cho luyện tập phần chuyên đề tính thể tích khối đa diện

- Có phòng máy chiếu riêng để các giáo viên thuận tiện cho việc giảng dạy hình học không gian.

- Sĩ số một lớp học không nên quá nhiều, cần phải phân loại năng lực học sinh

để thuận tiện cho việc giảng dạy chuyên đề

Tôi xin trân thành cám ơn

Nguyễn Du ngày 10/04/2010

Biên soạn và sưu tầm: Trần Văn Tiến

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC: