Bài giảng môn toán lớp 12 - Bài tập mặt cầu

Bài tập mặt cầu
1. Cho 2 nửa đường thẳng Ax và By vuụng gúc với nhau và nhận AB = a ( a > 0) là đoạn vuụng gúc chung. Lấy điểm M trờn Ax và điểm N trờn By sao cho AM = BN = 2a. Xỏc định tõm I và tớnh theo a bỏn kớnh R của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABMN. Tớnh khoảng cỏch giữa 2 đường thẳng AM và BI.                                                                                  
2. Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có các cạnh bên bằng a và mặt chéo SAC là tam giác đều.
Tìm tâmvà bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp.
Qua A dựng mp() vuông góc với SC. Tính diện tích thiết diện tạo bởi mp() và hình chóp .
	3. Cho tứ diện ABCD có AB = BC = CA = AD = DB = a và CD = 2a.
CMR AB CD. Hãy xác định đường vuông góc chung của AB và CD.
Tính thể tích tứ diện ABCD.
Xác định tâm I của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD.
Gọi H là hình chiếu vuông góc của I trên mp(ABC). CM H là trực tâm tam giác ABC.
	4. Cho tứ diện SABC có các cạnh bên SA = SB = SC = d và ASB = 120o, BSC = 60o, ASC = 90o . 
CM tam giác ABC vuông.
Tính thể tích tứ diện SABC.
Tính bán kính hình cầu nội tiếp tứ diện SABC.
5. 	Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có đường cao SO = 1 và đáy ABC có cạnh bằng . Điểm M, N là trung điểm các cạnh AC, AB. Tính thể tích hình chóp SAMN và bán kính hình cầu nội tiếp hình chóp đó.
6. 	Cho tam giác vuông cân ABC có cạnh huyền AB = 2a. Trên đường thẳng d đi qua A và vuông góc với mp(ABC), lấy một điểm S khác A.
CMR tứ diện SABC chỉ có một cặp cạnh đối diện vuông góc với nhau. 
Xác định tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện SABC. Tính bán kính mặt cầu này trong 
trường hợp mp(SBC) tạo với mp(ABC) một góc 30o.
Tìm quỹ tích tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện SABC khi S chạy trên d (S A).
d. Lấy S’ đối xứng với S qua A, gọi M là trung điểm của SC. Xác định thiết diện tạo 
 bởi mp đi qua S’, M và song song với BC cắt tứ diện SABC. Tính diện tích của thiết diện đó khi SA = .
7. Cho hình vuông ABCD cạnh a, tâm I (A đối diện với C). Các nửa đường thẳng Ax, Cy vuông góc với mp(ABCD) và ở về cùng một phía với mp đó. Cho điểm M không trùng với A trên Ax, cho điểm N không trùng với C trên Cy. Đặt AM = m, CN = n.
a. Tính thể tích của hình chóp B.AMNC (Đỉnh B, đáy AMNC). 
b. Tính MN theo a, m, n và tìm điều kiện đối với a, m, n để góc MIN vuông 
8. 	Cho góc tam diện Sxyz với xSy = 120o, ySz = 60o, zSx = 90o. Trên các tia Sx, Sy, Sz theo thứ tự lấy các điểm A, B, C sao cho SA = SB =SC = a.
CMR tam giác ABC vuông. Xác định hình chiếu vuông góc H của S lên mp(ABC).
Tính bán kính hình cầu nội tiếp tứ diện SABC theo a.
Tính góc phẳng của nhị diện [(SAC),(BAC)].
9. 	Trên mp() cho góc xOy. Đoạn SO = a vuông góc với mp(). Các điểm M, N chuyển động trên Ox, Oy sao cho ta luôn có : OM + ON = a.
Xác định giá trị lớn nhất của thể tích tứ diện SOMN.
Tìm quỹ tích tâm I của mặt cầu nhoại tiếp tứ diện SOMN. CMR khi tứ diện có thể tích lớn nhất thì nó lại có bán kính mặt cầu ngoại tiếp nhỏ nhất.
10. 	Cho đường tròn tâm O bán kính R. Xét hình chóp S.ABCD có SA vuông góc với mp đáy (S và A cố cố định), SA = h cho trước, đáy ABCD là một tứ giác tuỳ ý nội tiếp đường tròn đã cho mà các đường chéo AC và BD vuông góc với nhau
Tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp.
Hỏi đáy ABCD là hình gì để thể tích hình chóp đạt giá trị lớn nhất.
11. 	Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác cân, AB = AC = a, mp(SBC) mp(ABC) và SA = SB = a.
CMR tam giác SBC vuông tại S.
Xác định tâm và bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp, biết SC = x.
12. 	Trong mp(P) cho đường thẳng d và điểm A nằm ngoài d. Một góc xAy di động quanh A, cắt d tại B và C. Trên đường thẳng qua A và vuông góc với (P) lấy một điểm S. Gọi H, K là các hình chiếu vuông góc của A lên SB và SC.
CMR A, B, C, H, K thuộc một mặt cầu.
Tính bán kính mặt cầu trên biết AB = 2, AC = 3, BAC = 60o
Giả sử tam giác ABC vuông tại A. CMR mặt cầu ngoại tiếp khối đa diện ABCHK luôn luôn đi qua một đường tròn cố định khi S thay đổi.
13. 	Cho tứ diện ABCD có AB = BC = AD = CA = DB = a và CD = 2a.
CMR AB vuông góc với CD. Hãy xác định đường vuông góc chung của AB và CD.
Tính thể tích tứ diện ABCD.
Xác định tâm I của mặt cầu ngoại tiếp tứ diện ABCD.
Gọi H là hình chiếu vuông góc của I trên mp(ABC). CMR H là trực tâm tam giác ABC.
14. Xác định tâm và bán kính đường tròn nội và ngoại tiếp tứ diện đều ABCD, cạnh a.
15. Cho tứ diện SABC, dáy là tam giác cân ABC, cạnh đáy BC = 2a, góc BAC = 2; cạnh bên SA hợp với đáy góc sao cho hình chiếu của S xuống mặt đáy trùng với tâm O của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Xác định tâm và tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện SABC.
16. Cho hình chóp tứ giác SABCD, đay ABCD là hình thang vuông tại A và B, với AB = BC = a, AD = 2a, SA = a và SA vuông góc A (ABCD). Gọi E là trung điểm của AD. Xác định tâm và bán kính mặt cầu ngoại tiếp tứ diện SECD.
17. Cho chóp SABCD, đáy ABCD là hình vuông, cạnh 2a, tâm O, mặt bên (SAB) là tam giác đều và (SAB) vuông góc với mặt đáy. Xác định tâm và tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hìn chóp.
18. Cho tam giác ABC cân, góc ở đỉnh BAC = 300, cạnh đáy BC = 4. Một mặt cầu O, bán kín R = 5 chứa đường trìn ngoại tiếp tam giác ABC. Tính khoảng cách từ O đến mặt phẳng (ABC)
19. Cho tứ diện ABCD, AD = BC = 5, DB = AC = 12 và AD vuông góc với (ABC). Kẻ AH và Ak lần lượt vuông góc với DB và DC. HK cắt (ABC) tại E. Chứng minh có một mặt cầu ngoại tiếp chóp ABCKH và nhận EA làm tiếp tuyến.
20. Cho chóp tam giác đều SABC , đáy ABC là tam giác đều, cạnh a, mặt bên tạo với mặt đáy 1 góc (0 <<1800)
1. Tính thể tích khối chóp
2. Tính diện tích toàn phần của hình nón đỉnh S, đáy là đường tròn ngoại tiếp ABC.
3. Tính diện tích mặt cầu ngoại tiếp chóp SABC.