Tính thể tích V của khối cầu tiếp xúc với tất cả các cạnh của tứ diện đều ABCD cạnh bằng 1. A.\(V=\frac{\sqrt{2}\pi }{24}\) B.\(V=\frac{\sqrt{2}\pi }{12}\) C. \(V=\frac{\sqrt{2}\pi }{8}\)
Đáp án đúng: A Giải chi tiết: Gọi O và O’ lần lượt là tâm tam giác đều ABC và ACD thì \(DO\bot \left( ABC \right);BO'\bot \left( ACD \right)\) Gọi \(I=DO\cap BO'\) , ta dễ dạng chứng minh được I là tâm mặt cầu tiếp xúc với các cạnh của tứ diện đều. Và R = IF là bán kính mặt cầu đó. Kẻ BB’ qua I và song song với BD. Ta có: OO’ // BD nên
\(\frac{OO'}{BD}=\frac{FO}{FD}=\frac{1}{3}=\frac{O'I}{IB}\Rightarrow \frac{O'I}{O'B}=\frac{1}{4}=\frac{ID'}{BD}\Rightarrow ID'=\frac{1}{4}BD=\frac{a}{4}\) \(\begin{align} & \frac{O'D'}{O'D}=\frac{1}{4}\Rightarrow O'D'=\frac{1}{4}O'D \\ & \frac{FO'}{FD}=\frac{OO'}{BD}=\frac{1}{3}\Rightarrow FO'=\frac{1}{3}FD \\ \end{align}\) Ta có : \(\frac{O'D'}{FD}=\frac{O'D'}{\frac{3}{2}O'D}=\frac{\frac{1}{4}O'D}{\frac{3}{2}O'D}=\frac{1}{6}\Rightarrow O'D'=\frac{1}{6}FD\) \(\Rightarrow FD'=FO'+O'D'=\frac{1}{3}FD+\frac{1}{6}FD=\frac{1}{2}FD=\frac{1}{2}\frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{\sqrt{3}}{4}\) Xét tam giác vuông EID’ có \(FI=\sqrt{FD{{'}^{2}}-ID{{'}^{2}}}=\frac{\sqrt{2}}{4}=R\) Vậy \(V=\frac{4}{3}\pi {{R}^{3}}=\frac{4}{3}\pi \frac{\sqrt{2}}{32}=\frac{\sqrt{2}\pi }{24}\) Chọn A.