Cho hình chóp S.ABC biết \(AB = 8,\,\,BC = 4,\widehat {\,ABC} = {60^0}\). Hình chiếu của S lên cạnh AB là điểm K sao cho KB = 3KA. Biết \(SB,\,SC\) cùng hợp với đáy một góc \({60^0}\). Tính thể tích khối chóp S.ABC.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: \(AC = \sqrt {A{B^2} + B{C^2} – 2AB.BC.\cos \widehat {ABC}} = 4\sqrt 3 \).
Trong \(\Delta ABC\) có: \(A{B^2} = B{C^2} + A{C^2}\) nên \(\Delta ABC\) vuông tại C.
Gọi M là trung điểm của BC, H là hình chiếu vuông góc của S lên mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\).
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}AB \bot SH\\AB \bot SK\end{array} \right. \Rightarrow AB \bot HK\).
Ta có BH là hình chiếu của SB trên mp \(\left( {ABC} \right)\), CH là hình chiếu của SC trên mp \(\left( {ABC} \right)\) nên góc giữa SB và mp \(\left( {ABC} \right)\) là góc \(\widehat {SBH}\) và góc giữa SC và mp \(\left( {ABC} \right)\) là góc \(\widehat {SCH}\). Theo giả thiết: \(\widehat {SBH} = \widehat {SCH} = {60^0}\) do đó: \(HB = HC \Rightarrow HM \bot BC \Rightarrow HM//AC\).
Suy ra đường thẳng HM đi qua trung điểm I của AB.
Ta có \(\Delta HKI\) và \(\Delta BMI\) đồng dạng nên: \(\frac{{HI}}{{BI}} = \frac{{KI}}{{MI}} \Leftrightarrow \frac{{HI}}{4} = \frac{2}{{2\sqrt 3 }} \Leftrightarrow HI = \frac{{4\sqrt 3 }}{3}\).
Do đó \(HM = HI + IM = \frac{{4\sqrt 3 }}{3} + 2\sqrt 3 = \frac{{10\sqrt 3 }}{3}, HB = \sqrt {H{M^2} + M{B^2}} = \sqrt {{{\left( {\frac{{10\sqrt 3 }}{3}} \right)}^2} + 4} = \frac{{4\sqrt {21} }}{3}\),
\(SH = HB.tan{60^0} = 4\sqrt 7 \).
Diện tích tam giác ABC: \({S_{ABC}} = \frac{1}{2}AC.BC = 8\sqrt 3 \).
Thể tích khối chóp S.ABC là \(V = \frac{1}{3}SH.{S_{ABC}} = \frac{1}{3}4\sqrt 7 .8\sqrt 3 = \frac{{32\sqrt {21} }}{3}\).