Bài 2.4 trang 47 SBT hình học 12

Đề bài

Cho hình chóp tứ giác đều \(S.ABCD\) có chiều cao \( SO = h\) và góc \(\widehat {SAB} = \alpha (\alpha  > {45^0})\). Tính diện tích xung quanh của hình nón đỉnh \(S\) và có đường tròn đáy ngoại tiếp hình vuông \(ABCD\) của hình chóp.

Lời giải chi tiết

Gọi \(r\) là bán kính đáy của hình nón ta có \(OA = r, SO = h\) và \(SA = SB = SC = SD =l\) là đường sinh của hình nón.

Gọi \(I\) là trung điểm của đoạn \(AB\), ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}S{A^2} = S{O^2} + O{A^2}\\AI = SA.\cos \alpha \end{array} \right.\)\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}{l^2} = {h^2} + {r^2}(1)\\\dfrac{{r\sqrt 2 }}{2} = l\cos \alpha (2)\end{array} \right.\)

\((2) \Rightarrow r = \sqrt 2 l\cos \alpha \)

\((1) \Rightarrow {l^2} = {h^2} + 2{l^2}{\cos ^2}\alpha \)\( \Rightarrow {h^2} = {l^2}(1 - 2{\cos ^2}\alpha )\) \( \Rightarrow {l^2} = \dfrac{{{h^2}}}{{1 - 2{{\cos }^2}\alpha }}\) \( \Rightarrow l = \dfrac{h}{{\sqrt {1 - 2{{\cos }^2}\alpha } }}\)

Do đó \(r = \sqrt 2 l\cos \alpha  = \dfrac{{\sqrt 2 h\cos \alpha }}{{\sqrt {1 - 2{{\cos }^2}\alpha } }}\)

\({S_{xq}} = \pi rl\)\( = \pi .\dfrac{{\sqrt 2 h\cos \alpha }}{{\sqrt {1 - 2{{\cos }^2}\alpha } }}.\dfrac{h}{{\sqrt {1 - 2{{\cos }^2}\alpha } }}\) \( = \dfrac{{\pi \sqrt 2 {h^2}\cos \alpha }}{{1 - 2{{\cos }^2}\alpha }}\)