Cho hình vẽ bên. Tam giác \(SOA\) vuông tại O có \(MN//SO\) với \(M,\,\,N\) lần lượt nằm trên cạnh SA, \(OA.\) Đặt \(SO=h\) không đổi. Khi quay hình vẽ quanh \(SO\) thì tạo thành một hình trụ nội tiếp hình nón đỉnh \(S\) có đáy là hình tròn tâm O bán kính \(R=OA\). Tìm độ dài của MN để thể tích khối trụ là lớn nhất.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa thấy khi quay quanh trục SO sẽ tạo nên một khối trụ nằm trong khối chóp. Khi đó thiết diện qua trục của hình trụ là hình chữ nhật MNPQ. Ta có hình sau:
Ta có \(SO=h\); \(OA=R\). Khi đó đặt \(OI=MN=x\).
.png)
Theo định lí Thales ta có \(\frac{IM}{OA}=\frac{SI}{SO}\Rightarrow IM=\frac{OA.SI}{SO}=\frac{R.\left( h-x \right)}{h}\). Thể tích khối trụ \(V=\pi I{{M}^{2}}.IH=\frac{\pi {{R}^{2}}}{{{h}^{2}}}.x{{\left( h-x \right)}^{2}}\)
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có:
\(2x{{\left( h-x \right)}^{2}}\le {{\left[ \frac{2x+2\left( h-x \right)}{3} \right]}^{3}}\)
Vậy \(V\le \frac{4\pi {{R}^{2}}h}{27}\). Dấu ''='' xảy ra khi \(x=\frac{h}{3}\). Hay \(MN=\frac{h}{3}\).
Câu hỏi liên quan
-
Cho hình trụ có (O, O' ) là tâm hai đáy. Xét hình chữ nhật ABCD có A, B cùng thuộc (O) và (C, D ) cùng thuộc (O' ) sao cho \( AB = a\sqrt 3 , BC = 2a\) đồng thời (ABCD) tạo với mặt phẳng đáy hình trụ góc 600. Thể tích khối trụ bằng:
-
Khối trụ tròn xoay có thể tích bằng \(144\pi \) và có bán kính đáy bằng 6. Đường sinh của khối trụ bằng
-
Cho hình vuông ABCD có cạnh bằng a. Gọi M,N lần lượt là trung điểm của AB và CD. Khi quay hình vuông ABCD quanh MN tạo thành một hình trụ. Gọi ( S ) là mặt cầu có diện tích bằng diện tích toàn phần của hình trụ, ta có bán kính của mặt cầu ( S ) là:
-
Trong số các hình trụ có diện tích toàn phần đều bằng \(S\) thì bán kính \(R\) và chiều cao \(h\) của khối trụ có thể tích lớn nhất là:
-
Cho khối nón có chu vi đường tròn đáy là khối nón là \(6\pi\) , chiều cao bằng \(\sqrt7\). Thể tích của
-
Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a và góc giữa một cạnh bên và đáy bằng \(60^o\) , diện tích xung quanh của hình nón đỉnh S và đáy là hình tròn nội tiếp tam giác ABC là
-
Cho tứ diện ABCD có AD⊥(ABC) và BD⊥BC. Khi quay tứ diện đó xung quanh trục là cạnh AB, có bao nhiêu hình nón được tạo thành
-
Khi quay hình chữ nhật (ABCD ) quanh các cạnh nào dưới đây ta được hai hình trụ có cùng chiều cao?
-
Cho khối nón có bán kính đáy là r = 2 và chiều cao \(h=\sqrt3\) . Tính thể tích của khối nón đã cho là?
-
Hình nón (N) có thiết diện qua trục là tam giác đều có cạnh bằng 4. Diện tích toàn phần của (N) bằng
-
Hình trụ có bán kính đáy (r = 2cm ) và chiều cao (h = 5cm ) có diện tích xung quanh:
-
Cho hình nón có bán kính đường tròn đáy bằng R, chiều cao bằng h, độ dài đường sinh bằng l. Khẳng định nào sau đây đúng?
-
Cho hình trụ có chiều cao bằng 2a và diện tích xung quanh là πa2. Bán kính đáy của hình trụ là:
-
Xét hình trụ (T ) có thiết diện qua trục của hình trụ là hình vuông cạnh a. Tính diện tích toàn phần (S ) của hình trụ.
-
Cho hai hình vuông cùng có cạnh bằng 5 được xếp chồng lên nhau sao cho đỉnh X của một hình vuông là tâm của hình vuông còn lại (như hình vẽ bên). Tính thể tích V của vật thể tròn xoay khi quay mô hình trên xung quanh trục XY.
-
Cho tam giác ABC vuông tại A. Khi quay tam giác đó quanh cạnh góc vuông AB, đường gấp khúc BCA tạo thành hình tròn xoay nào trong bốn hình sau đây.
-
Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào đúng?
-
Cắt một khối trụ bởi một mặt phẳng qua trục ta được thiết diện là hình chữ nhật ABCD có AB và CD thuộc hai đáy của khối trụ. Biết AD = 12 và góc ACD bằng \(60^0\). Thể tích của khối trụ là:
-
Đường thẳng đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa đường tròn được gọi là:
-
Cho hai đường thẳng (d ) và (\(\Delta\) ), điều kiện nào sau đây của (d ) và (\(\Delta\)) thì khi quay (d ) quanh (\(\Delta \)) ta được một mặt trụ?
