Cho tứ diện \(A B C D\)\(C D=a \sqrt{2}, \triangle A B C\) là tam giác đều cạnh \(a, \triangle A C D\) vuông tại \(A\). Mặt phẳng \((B C D)\) vuông góc với mặt phẳng \((A B D)\). Thể tích khối cầu ngoại tiếp tứ diện \(A B C D\) bằng?

A.

\(\frac{4 \pi a^{3}}{3}\).

B.

\(\frac{\pi a^{3} \sqrt{3}}{2}\).

C.

\(\frac{\pi a^{3}}{6}\).

D.

\(4 \pi a^{3}\).

Giải thích:

image.png

Gọi \(M, N, K\) lần lượt là trung điểm của \(A D\), \(C D, B D\)

\(\triangle A C D\) vuông tại \(A \Rightarrow A D=\sqrt{C D^{2}-A C^{2}}=a\)

\(\Rightarrow \triangle A B D\) cân tại \(A \Rightarrow A K \perp B D\).

Mặt khác \((A B D) \perp(B C D) \Rightarrow A K \perp(B C D)\)

\(\Rightarrow A K \perp C D\) (1).

\(\triangle A C D\) cân tại \(A \Rightarrow A N \perp C D\) (2).

Từ (1) và \((2) \Rightarrow C D \perp K N\)

\(B C / / K N\) (tính chất đường trung bình)

\(\Rightarrow C D \perp B C\)

Suy ra \(K\) là tâm đường tròn ngoại tiếp \(\triangle B C D\).

Đường trung trực của \(A D\) trong mặt phẳng \((A B D)\) cắt \(A K\) tại \(I \Rightarrow I\) là tâm mặt cầu ngoại tiếp tứ diện \(A B C D\).

\(\begin{array}{l}B D=\sqrt{C D^{2}+B C^{2}}=a \sqrt{3}, A K=\sqrt{A D^{2}-K D^{2}}=\sqrt{a^{2}-\frac{3 a^{2}}{4}}=\frac{a}{2} . \\\triangle A K D \sim \triangle A M I(g \cdot g) \Rightarrow \frac{A I}{A D}=\frac{A M}{A K} \Rightarrow R=A I=\frac{A M \cdot A D}{A K}=\frac{a \cdot a}{2 \frac{a}{2}}=a .\end{array}\)

Thể tích khối cầu ngoại tiếp tứ diện \(A B C D: V=\frac{4}{3} \pi R^{3}=\frac{4 \pi a^{3}}{3}\).

Câu hỏi này nằm trong:

THPT Thạch Thành 3 - Đề thi cuối kì 2 (CT) 19-20 - Thanh Hóa - MĐ 7095