Bài 27: Thể tích
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải Bài 27: Thể tích — SGK Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Thể tích khối lăng trụ và khối hộp
Thể tích của khối lăng trụ có diện tích đáy $B$ và chiều cao $h$ được tính bằng:
$$V = B \cdot h$$- Khối hộp chữ nhật: $V = a \cdot b \cdot c$.
- Khối lập phương: $V = a^3$.
II. Thể tích khối chóp và khối chóp cụt
Thể tích khối chóp: Cho diện tích đáy $B$ và chiều cao $h$:
$$V = \dfrac{1}{3} B \cdot h$$Thể tích khối chóp cụt: Cho diện tích hai đáy $B, B'$ và chiều cao $h$:
$$V = \dfrac{1}{3} h \left(B + B' + \sqrt{B B'}\right)$$🔷 Dạng 1: Khối chóp có cạnh bên vuông góc đáy
- Chiều cao $h = SA$ (với $SA \perp \text{đáy}$).
- Tính diện tích đa giác đáy $B$.
- Áp dụng $V = \dfrac{1}{3} B \cdot h$.
Cho hình chóp $S.ABC$ có $SA \perp (ABC)$, $SA = a\sqrt{3}$, đáy $ABC$ là tam giác vuông tại $B$ có $AB = a, BC = a\sqrt{2}$. Tính thể tích khối chóp $S.ABC$.
Xem lời giải
• Diện tích đáy $\triangle ABC$: $B = S_{\triangle ABC} = \dfrac{1}{2} AB \cdot BC = \dfrac{1}{2} \cdot a \cdot a\sqrt{2} = \dfrac{a^2\sqrt{2}}{2}$.
• Chiều cao $h = SA = a\sqrt{3}$.
• Thể tích:
$$V = \dfrac{1}{3} B \cdot h = \dfrac{1}{3} \cdot \dfrac{a^2\sqrt{2}}{2} \cdot a\sqrt{3} = \dfrac{a^3\sqrt{6}}{6}$$Cho $S.ABCD$ đáy hình vuông cạnh $a$, $SA \perp (ABCD)$ và góc giữa $SC$ và $(ABCD)$ bằng $45^\circ$. Tính thể tích $S.ABCD$.
Xem lời giải
• Góc giữa $SC$ và $(ABCD)$ là $\widehat{SCA} = 45^\circ$.
• $AC = a\sqrt{2} \Rightarrow SA = AC \tan 45^\circ = a\sqrt{2}$.
• $B = a^2 \Rightarrow V = \dfrac{1}{3} a^2 \cdot a\sqrt{2} = \dfrac{a^3\sqrt{2}}{3}$.
📝 Thực hành — Dạng 1
Cho $S.ABC$ có $SA \perp (ABC)$, $SA = 2a$, $\triangle ABC$ đều cạnh $a$. Tính $V$.
Xem lời giải
$B = a^2\sqrt{3}/4 \Rightarrow V = \dfrac{1}{3} \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} \cdot 2a = \dfrac{a^3\sqrt{3}}{6}$.
Cho $S.ABCD$ đáy hình chữ nhật $AB = a, AD = 2a, SA = a, SA \perp (ABCD)$. Tính $V$.
Xem lời giải
$B = 2a^2 \Rightarrow V = \dfrac{1}{3} (2a^2) a = \dfrac{2a^3}{3}$.
🔷 Dạng 2: Khối chóp đều & Tứ diện đều
Đường cao $SO$ trùng với tâm đường tròn ngoại tiếp đa giác đáy. Dùng Pythagore trong tam giác vuông $SOA$ để tính chiều cao $h = SO$.
Tính thể tích khối tứ diện đều $ABCD$ cạnh $a$.
Xem lời giải
• Diện tích đáy $\triangle BCD$: $B = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}$.
• Gọi $O$ là trọng tâm $\triangle BCD \Rightarrow AO \perp (BCD)$. $BO = \dfrac{2}{3} \cdot \dfrac{a\sqrt{3}}{2} = \dfrac{a\sqrt{3}}{3}$.
• Chiều cao $h = AO = \sqrt{AB^2 - BO^2} = \sqrt{a^2 - \dfrac{a^2}{3}} = \dfrac{a\sqrt{6}}{3}$.
• Thể tích: $V = \dfrac{1}{3} \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} \cdot \dfrac{a\sqrt{6}}{3} = \dfrac{a^3\sqrt{2}}{12}$.
Cho hình chóp tứ giác đều $S.ABCD$ có tất cả các cạnh bằng $a$. Tính thể tích $S.ABCD$.
Xem lời giải
• $B = a^2$. Gọi $O = AC \cap BD \Rightarrow AO = \dfrac{a\sqrt{2}}{2}$.
• Chiều cao $SO = \sqrt{SA^2 - AO^2} = \sqrt{a^2 - \dfrac{a^2}{2}} = \dfrac{a\sqrt{2}}{2}$.
• $V = \dfrac{1}{3} a^2 \cdot \dfrac{a\sqrt{2}}{2} = \dfrac{a^3\sqrt{2}}{6}$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Tính thể tích tứ diện đều cạnh $2a$.
Xem lời giải
$V = \dfrac{(2a)^3 \sqrt{2}}{12} = \dfrac{8a^3\sqrt{2}}{12} = \dfrac{2a^3\sqrt{2}}{3}$.
Cho chóp tam giác đều $S.ABC$ đáy cạnh $a$, cạnh bên $a\sqrt{2}$. Tính $V$.
Xem lời giải
$AO = a\sqrt{3}/3 \Rightarrow SO = \sqrt{2a^2 - a^2/3} = a\sqrt{15}/3 \Rightarrow V = \dfrac{1}{3} \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} \cdot \dfrac{a\sqrt{15}}{3} = \dfrac{a^3\sqrt{5}}{12}$.
🔷 Dạng 3: Khối lăng trụ & khối hộp
Sử dụng $V = B \cdot h$. Nếu là lăng trụ đứng thì $h$ bằng độ dài cạnh bên.
Cho lăng trụ đứng $ABC.A'B'C'$ có đáy $ABC$ là tam giác vuông tại $A$ với $AB = a, AC = a\sqrt{3}$ và cạnh bên $AA' = 2a$. Tính thể tích lăng trụ.
Xem lời giải
• $B = S_{\triangle ABC} = \dfrac{1}{2} a \cdot a\sqrt{3} = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{2}$.
• $h = AA' = 2a$.
• $V = B \cdot h = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{2} \cdot 2a = a^3\sqrt{3}$.
Tính thể tích khối hộp chữ nhật có ba kích thước $a, 2a, 3a$.
Xem lời giải
$V = a \times 2a \times 3a = 6a^3$.
📝 Thực hành — Dạng 3
Cho lăng trụ tam giác đều $ABC.A'B'C'$ có tất cả các cạnh bằng $a$. Tính $V$.
Xem lời giải
$B = a^2\sqrt{3}/4, h = a \Rightarrow V = \dfrac{a^3\sqrt{3}}{4}$.
Tính đường chéo của khối lập phương có thể tích bằng $8a^3$.
Xem lời giải
Cạnh $x = \sqrt[3]{8a^3} = 2a \Rightarrow$ Đường chéo $D = 2a\sqrt{3}$.
🔷 Dạng 4: Tỉ số thể tích & Khối chóp cụt
Cho chóp $S.ABC$. Lấy $A' \in SA, B' \in SB, C' \in SC$:
$$\dfrac{V_{S.A'B'C'}}{V_{S.ABC}} = \dfrac{SA'}{SA} \cdot \dfrac{SB'}{SB} \cdot \dfrac{SC'}{SC}$$Cho $S.ABC$ có thể tích $V = 24$. Gọi $M, N$ lần lượt là trung điểm $SA, SB$. Tính $V_{S.MNC}$.
Xem lời giải
$$\dfrac{V_{S.MNC}}{V_{S.ABC}} = \dfrac{SM}{SA} \cdot \dfrac{SN}{SB} \cdot \dfrac{SC}{SC} = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{1}{2} \cdot 1 = \dfrac{1}{4}$$
Suy ra $V_{S.MNC} = \dfrac{1}{4} \times 24 = 6$.
Tính thể tích khối chóp cụt có diện tích 2 đáy lần lượt là $4 \text{ cm}^2, 9 \text{ cm}^2$ và chiều cao $h = 6 \text{ cm}$.
Xem lời giải
$$V = \dfrac{1}{3} \cdot 6 \cdot \left(4 + 9 + \sqrt{4 \times 9}\right) = 2 \cdot (13 + 6) = 38 \text{ cm}^3$$
📝 Thực hành — Dạng 4
Cho $S.ABC$. Mặt phẳng $(\alpha)$ đi qua trung điểm $SA, SB, SC$ chia khối chóp thành 2 phần. Tỉ số thể tích 2 phần là bao nhiêu?
Xem lời giải
Phần trên $= 1/8$, phần dưới $= 7/8 \Rightarrow$ Tỉ số là $\dfrac{1}{7}$.
Tính thể tích chóp cụt có $B = 1, B' = 4, h = 3$.
Xem lời giải
$V = \dfrac{1}{3} (3) (1 + 4 + 2) = 7$.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Viết công thức thể tích khối chóp và lăng trụ.
Xem lời giải
Chóp: $V = \dfrac{1}{3} Bh$. Lăng trụ: $V = Bh$.
Bài 2. Cho $S.ABC$ có $SA \perp (ABC), SA = 3a, S_{\triangle ABC} = 2a^2$. Tính $V$.
Xem lời giải
$V = \dfrac{1}{3} (2a^2)(3a) = 2a^3$.
Bài 3. Cho $S.ABCD$ đáy hình vuông cạnh $a, SA \perp (ABCD), SA = a$. Tính $V$.
Xem lời giải
$V = \dfrac{a^3}{3}$.
Bài 4. Tính thể tích khối lập phương cạnh $3a$.
Xem lời giải
$V = (3a)^3 = 27a^3$.
Bài 5. Thể tích khối tứ diện đều cạnh $a$ bằng bao nhiêu?
Xem lời giải
$\dfrac{a^3\sqrt{2}}{12}$.
Bài 6. Cho lăng trụ đứng $ABC.A'B'C'$ đáy $\triangle ABC$ vuông tại $A$ có $AB=a, AC=2a, AA'=3a$. Tính $V$.
Xem lời giải
$B = a^2 \Rightarrow V = a^2 \times 3a = 3a^3$.
Bài 7. Nếu cạnh khối lập phương tăng lên 2 lần thì thể tích tăng lên bao nhiêu lần?
Xem lời giải
Tăng lên $2^3 = 8$ lần.
Bài 8. Cho $S.ABC$ có $V = 16$. Gọi $M$ là trung điểm $SA$. Tính $V_{M.ABC}$.
Xem lời giải
$V_{M.ABC} = \dfrac{1}{2} V = 8$.
Bài 9. Tính thể tích hình hộp chữ nhật có ba kích thước $1, 2, 4$.
Xem lời giải
$V = 1 \times 2 \times 4 = 8$.
Bài 10. Phát biểu công thức thể tích khối chóp cụt.
Xem lời giải
$V = \dfrac{1}{3} h (B + B' + \sqrt{BB'})$.
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Thể tích khối đa diện. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Thể tích
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →