Cho hình chóp $S.ABCD$ có $SA$ vuông góc với mặt phẳng $\left( ABCD \right)$, $SA=2a$ và $ABCD$ là hình vuông cạnh $a$. ?
Cho hình chóp \(S.ABCD\) có \(SA\) vuông góc với mặt phẳng \(\left( ABCD \right)\), \(SA=2a\) và \(ABCD\) là hình vuông cạnh \(a\). Gọi \(M\) là điểm nằm trên \(SB\) sao cho \(SM=4MB\), \(E\) là trung điểm \(AB\). Mặt phẳng \(\left( \alpha \right)\) chứa \(A, M\) và song song với đường thẳng \(BD\) cắt \(SC, SD\) lần lượt tại \(N, P.\) Tính thể tích khối chóp \(E.AMNP.\)
A. \(\dfrac{{2{a^3}}}{{45}}.\)
B. \(\dfrac{{8{a^3}}}{{45}}.\)
C. \(\dfrac{{4{a^3}}}{{45}}.\)
D. \(\dfrac{{2{a^3}}}{{15}}.\)

Đáp án A

Chọn A

Trong \((SBD)\), đường thẳng qua \(M\) và song song với \(BD\) cắt \(SD\) tại \(P\).
Trong \((ABCD)\), \(AC\) cắt \(BD\) tại \(O\).
Trong \((SBD)\), \(SO\) cắt \(MP\) tại \(G\).
Trong \((SAC)\), \(AG\) cắt \(SC\) tại \(N\).
Trong \(\left( {SAB} \right)\), \(SE\) cắt \(AM\) tại \(F\).
Ta có \({V_{E.AMNP}} = \dfrac{1}{2}{V_{B.AMNP}}\) và \({V_{B.AMNP}} = \dfrac{1}{4}{V_{S.AMNP}}\) \( \Rightarrow \,\,\,{V_{E.AMNP}} = \dfrac{1}{8}{V_{S.AMNP}}\)
Theo định lý Thales trong tam giác \(SBD\): \(\dfrac{{SP}}{{SD}} = \dfrac{{SM}}{{SB}} = \dfrac{4}{5}\).
Mặt khác: \(\dfrac{{SA}}{{SA}} + \dfrac{{SC}}{{SN}} = \dfrac{{SB}}{{SM}} + \dfrac{{SD}}{{SP}} \Rightarrow \,\,\,1 + \dfrac{{SC}}{{SN}} = \dfrac{5}{4} + \dfrac{5}{4} \Rightarrow \,\,\,\dfrac{{SC}}{{SN}} = \dfrac{3}{2} \Rightarrow \,\,\,\dfrac{{SN}}{{SC}} = \dfrac{2}{3}\).
Ta có: \(\dfrac{{{V_{S.AMN}}}}{{{V_{S.ABCD}}}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{{V_{S.AMN}}}}{{{V_{S.ABC}}}} = 2.\dfrac{{SA}}{{SA}}.\dfrac{{SM}}{{SB}}.\dfrac{{SN}}{{SC}} = \dfrac{1}{2}.1.\dfrac{4}{5}.\dfrac{2}{3} = \dfrac{4}{{15}}\,\, \Rightarrow \,\,\,\,{V_{S.AMN}} = \dfrac{4}{{15}}{V_{S.ABCD}}\)
\(\dfrac{{{V_{S.APN}}}}{{{V_{S.ABCD}}}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{{V_{S.APN}}}}{{{V_{S.ADC}}}} = 2.\dfrac{{SA}}{{SA}}.\dfrac{{SP}}{{SD}}.\dfrac{{SN}}{{SC}} = \dfrac{1}{2}.1.\dfrac{4}{5}.\dfrac{2}{3} = \dfrac{4}{{15}}\,\, \Rightarrow \,\,\,\,{V_{S.APN}} = \dfrac{4}{{15}}{V_{S.ABCD}}\)
Suy ra \({V_{S.AMNP}} = {V_{S.AMN}} + {V_{S.APN}} = \dfrac{8}{{15}}{V_{S.ABCD}}\).
Mà \({V_{S.ABCD}} = \dfrac{1}{3}.2a.{a^2} = \dfrac{2}{3}{a^3}\)
\( \Rightarrow \,\,\,{V_{S.AMNP}} = \dfrac{8}{{15}}.\dfrac{2}{3}{a^3} = \dfrac{{16{a^3}}}{{45}} \Rightarrow \,\,\,{V_{E.AMNP}} = \dfrac{1}{8}.\dfrac{{16{a^3}}}{{45}} = \dfrac{{2{a^3}}}{{45}}\).