Chia khối lập phương thành sáu khối tứ diện bằng nhau

Giải Toán 12 Bài 1: Khái niệm về khối đa diện

Bài 4 trang 12 Toán lớp 12 Hình học: Chia khối lập phương thành sáu khối tứ diện bằng nhau.

*Lời giải:

Ta chia hình lập phương thành sáu khối tứ diện bằng nhau như sau:

+ Chia khối lập phương ABCD.A’B’C’D’ thành hai khối lăng trụ tam giác bằng nhau: ABD.A’B’D’ và BCD.B’C’D’.

+ Tiếp đó, lần lượt chia khối lăng trụ ABD.A’B’D’ và BCD.B’C’D’ thành ba khối tứ diện: DABB’, DAA’B’, DD’A’B’ và DCBB’, DCC’B’, DD’C’B’.

+ Ta chứng minh được các khối tứ diện này bằng nhau như sau:

- Hai khối tứ diện DABB’ và DAA’B’ bằng nhau vì chúng đối xứng nhau qua mặt phẳng (DAB’) (1)

- Hai khối tứ diện DAA’B’ và DD’A’B’ bằng nhau vì chúng đối xứng nhau qua mặt phẳng (B’A’D) (2)

Từ (1) và (2) suy ra ba khối tứ diện DABB’, DAA’B’ và DD’A’B’ bằng nhau.

- Tương tự, ba khối tứ diện DCBB’, DCC’B’, DD’C’B’ cũng bằng nhau.

Vậy khối lập phương ABCD.A’B’C’D’ được chia thành sáu khối tứ diện bằng nhau.

*Phương pháp giải:

- Nắm vững kiến thức về hình lập phương, số mặt của hình, các mặt phẳng đối xứng để có thể chia hình dễ dàn

*Lý thuyết

+) Hình lập phương có tất cả 9 mặt đối xứng gồm:

3 mặt phẳng chia hình lập phương thành 2 khối hộp hình chữ nhật.

6 mặt phẳng chia hình lập phương thành 2 khối lăng trụ tam giác.

+) Hình lập phương là hình hộp chữ nhật có 6 mặt đều là những hình vuông.

- Thể tích hình lập phương: V = a.a.a = $a^3$

- Diện tích mỗi mặt của hình lập phương là S = a²

- Diện tích toàn phần (tổng diện tích các mặt) của hình lập phương là Stp = 6a²

- Độ dài đường chéo của hình lập phương là d = $a\sqrt{3}$

- Độ dài đường chéo mỗi mặt của hình lập phương là $a\sqrt{2}$

- d(A, (A'BD)) = $\frac{a\sqrt{3}}{3}$

- d(A, (CB'D')) = $\frac{2a\sqrt{3}}{3}$

- d (AC', CD) = d(AC', A'B') = $\frac{a\sqrt{2}}{2}$