Cho hình chóp SABC đáy ABC là tam giác cân AB = AC, góc BAC = 2α. Hai mặt bên SAB, SAC cùng vuông góc với đáy. Cạnh bên SB = m hợp với đáy góc β.
1.Gọi H là trung điểm cạnh BC. Chứng minh SA2 + AH2 + HB2 = SB2
2.Tính thể tích của khối chóp.
1.Hai mặt bên SAB, SAC cùng vuông góc với đáy ABC nên giao tuyến SA của hai mặt đáy này vuông góc với mặt đáy ABC. Vậy SA là đường cao của hình chóp.AB là hình chiếu SB trên đáy. Do đó góc SBA = β. Tam giác ABC là tam giác cân, trung tuyến AH là đường phân giác trong góc A. Do đó, góc BAH = α.
Tam giác vuông SAH cho ta: SA2 + AH2 = SH2 (1).
Ta có:
SA ⊥(ABC).AH ⊥BC ( vì trung tuyến AH còn là đường cao của tam giác cân ABC) nên theo định lý ba đường vuông góc ta được SH ⊥BC.
Tam giác vuông SHB cho ta: SH2 + HB2 = SB2 (2). Thay SH2 từ (2) vào (1) ta được SA2 + AH2 = HB2 (3) (điều phải chứng minh)
2.Đặt AH = x, tam giác vuông AHB cho ta: HB = xtanα. Tam giác vuông SAB cho ta: SA = msinβ. Thay các kết quả trên vào (3), ta được: m2sin2β + x2 + x2tan2α = m2 ⇔ x2(1+tan2α) = m2(1- sin2β) ⇔ x2 = m2cos2β
Ta có: SABC = BC.AH = BH.AH = x2tanα
Do đó: VABC = SABC.SA = x2tanα.msinβ (4)
Thay x2 = m2cos2αcos2β vào ta được: VSABC = m2cos2αcos2βtanα .msinβ = m3sin2αsin2βcosβ
Vậy VSABC = sin2αsin2βcosβ