Câu hỏi 17

Giả sử \(\left( {AMN} \right) \cap \left( {A'B'C'} \right) = MP\) ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}\left( {AMN} \right) \cap \left( {ABC} \right) = AN\\\left( {AMN} \right) \cap \left( {A'B'C'} \right) = MP\\\left( {ABC} \right)\parallel \left( {A'B'C'} \right)\end{array} \right. \Rightarrow AN\parallel MP\). Khi đó \(\left( {AMN} \right) \equiv \left( {AMPN} \right)\) và thiết diện của lăng trụ cắt bởi \(\left( {AMN} \right)\) là tứ giác \(AMPN\). Và mặt phẳng này chia khối lăng trụ thành hai phần: \(ANC.MPC'\) và \(ABN.A'B'PM\).

Ta lại có: \(\left\{ \begin{array}{l}\left( {AMPN} \right) \cap \left( {ACC'A'} \right) = AM\\\left( {AMPN} \right) \cap \left( {BCC'B'} \right) = PN\\\left( {ACC'A'} \right) \cap \left( {BCC'B'} \right) = CC'\end{array} \right.\) \( \Rightarrow AM,\,\,PN,\,\,CC'\) đồng quy tại \(S\).

Gọi \(F\) là trung điểm của \(B'C'\) ta có \(A'F\parallel AN\parallel MP\), do đó \(MP\) là đường trung bình của tam giác \(A'C'F\) \( \Rightarrow \dfrac{{MP}}{{A'F}} = \dfrac{1}{2} = \dfrac{{MP}}{{AN}}\).

Áp dụng định lí Ta-lét ta có: \(\dfrac{{MP}}{{AN}} = \dfrac{{SP}}{{SN}} = \dfrac{{SM}}{{SA}} = \dfrac{{SC'}}{{SC}} = \dfrac{1}{2}\).

Khi đó ta có:  \(\dfrac{{{V_{S.MPC'}}}}{{{V_{S.ANC}}}} = \dfrac{{SM}}{{SA}}.\dfrac{{SP}}{{SN}}.\dfrac{{SC'}}{{SC}} = \dfrac{1}{8}\) \( \Rightarrow {V_{S.MNC'}} = \dfrac{1}{8}{V_{S.ANC}} \Rightarrow {V_{ANC.MPC'}} = \dfrac{7}{8}{V_{S.ANC}}\).

Ta có: \({V_{S.ANC}} = \dfrac{1}{3}SC.{S_{ANC}} = \dfrac{1}{3}.2CC'.\dfrac{1}{2}{S_{\Delta ABC}} = \dfrac{1}{3}{V_{ABC.A'B'C'}}\).

\( \Rightarrow {V_{ANC.MPC'}} = \dfrac{7}{{24}}{V_{ABC.A'B'C'}}\), do đó \(ANC.MPC'\) là phần có thể tích nhỏ hơn.

Tam giác \(ABC\) vuông cân tại \(C\) có \(CE = \frac{1}{2}AB = a\), \(\angle CEC' = {60^0}\) \( \Rightarrow CC' = CE.\tan {60^0} = a\sqrt 3 \).

\( \Rightarrow {S_{\Delta ABC}} = \dfrac{1}{2}AC.BC = \dfrac{1}{2}.a\sqrt 2 .a\sqrt 2  = {a^2}\).

Gọi \(E\) là trung điểm của \(AB\) ta có: \(CE \bot AB\) (do tam giác \(ABC\) vuông cân tại \(C\)).

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}AB \bot CE\\AB \bot CC'\end{array} \right. \Rightarrow AB \bot \left( {CC'E} \right) \Rightarrow AB \bot C'E\).

\(\left\{ \begin{array}{l}\left( {ABC} \right) \cap \left( {ABC'} \right) = AB\\CE \subset \left( {ABC} \right),\,\,CE \bot AB\\C'E \subset \left( {ABC'} \right),\,\,C'E \bot AB\end{array} \right.\)\( \Rightarrow \angle \left( {\left( {ABC} \right);\left( {ABC'} \right)} \right) = \angle \left( {CE;C'E} \right) = \angle CEC' = {60^0}\).

Xét tam giác vuông \(CC'E\) có \(CE = \dfrac{1}{2}AB = a\), \(\angle CEC' = {60^0}\) \( \Rightarrow CC' = CE.\tan {60^0} = a\sqrt 3 \).

\( \Rightarrow {V_{ABC.A'B'C'}} = CC'.{S_{\Delta ABC}} = a\sqrt 3 .{a^2} = {a^3}\sqrt 3 \).

Vậy \({V_{ANC.MPC'}} = \dfrac{7}{{24}}{V_{ABC.A'B'C'}} = \dfrac{{7{a^3}\sqrt 3 }}{{24}}\).

Chọn D.