Cho khối lăng trụ $ABC.AB'C'$ có thể tích bằng $1,$ $\Delta ABC$ cân tại $A.$ Gọi $E$ là trung điểm của cạnh $AB,$ $F$ l?
Cho khối lăng trụ \(ABC.AB'C'\) có thể tích bằng \(1,\) \(\Delta ABC\) cân tại \(A.\) Gọi \(E\) là trung điểm của cạnh \(AB,\) \(F\) là hình chiếu vuông góc của \(E\) lên \(BC.\) Mặt phẳng \(\left( {C'EF} \right)\) cắt \(AA'\) tại \(N.\) Tính thể tích khối đa diện \(C'NACFE.\)
A. \(\dfrac{{23}}{{72}}.\)
B. \(\dfrac{{47}}{{72}}.\)
C. \(\dfrac{{25}}{{72}}.\)
D. \(\dfrac{{29}}{{72}}.\)

Đáp án C

Chọn C

Gọi \(H\) là trung điểm \(BC,\) \(M\) là giao điểm của \(EF\) và \(AC\) thì \(EF\) là đường trung bình \(\Delta AHB\) nên \(EF{\rm{//}}AH\) và \(\dfrac{{EF}}{{AH}} = \dfrac{1}{2}\) và \(\dfrac{{AH}}{{MF}} = \dfrac{{CH}}{{CF}} = \dfrac{2}{3}.\)
Do đó \(\dfrac{{EF}}{{MF}} = \dfrac{1}{3} \Rightarrow \dfrac{{ME}}{{MF}} = \dfrac{2}{3}.\)
Gọi \(N\) là giao điểm của \(MC'\) và \(AA'\) thì \(N\) là giao điểm của \(AA'\) và mặt phẳng \(\left( {C'EF} \right).\)
Khi đó \(\dfrac{{MN}}{{MC'}} = \dfrac{{MA}}{{MC}} = \dfrac{{FH}}{{FC}} = \dfrac{1}{3}.\)
Do đó \(\dfrac{{{V_{M.EAN}}}}{{{V_{M.FCC'}}}} = \dfrac{{ME}}{{MF}}.\dfrac{{MA}}{{MC}}.\dfrac{{MN}}{{MC'}} = \dfrac{2}{3}.\dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{3} = \dfrac{2}{{27}}\) nên \(\dfrac{{{V_{C'NACFE}}}}{{{V_{M.FCC'}}}} = \dfrac{{25}}{{27}}.\)
Lại có \(\dfrac{{{V_{M.FCC'}}}}{{{V_{ABC.A'B'C'}}}} = \dfrac{{\dfrac{1}{3}.d\left( {C',\left( {ABC} \right)} \right).{S_{CMF}}}}{{d\left( {C',\left( {ABC} \right)} \right).{S_{ABC}}}} = \dfrac{1}{3}\dfrac{{{S_{CMF}}}}{{{S_{ABC}}}}.\)
Mà \(\Delta CMF\) đồng dạng với \(\Delta CAH\) với tỉ số \(\dfrac{3}{2}\) nên \({S_{CMF}} = \dfrac{9}{4}{S_{ACH}} = \dfrac{9}{8}{S_{ABC}} \Rightarrow \dfrac{{{S_{CMF}}}}{{{S_{ABC}}}} = \dfrac{9}{8}.\)
Suy ra \(\dfrac{{{V_{M.FCC'}}}}{{{V_{ABC.A'B'C'}}}} = \dfrac{1}{3}\dfrac{{{S_{CMF}}}}{{{S_{ABC}}}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{9}{8} = \dfrac{3}{8}.\)
Do đó \(\dfrac{{{V_{C'NACFE}}}}{{{V_{ABC.A'B'C'}}}} = \dfrac{{{V_{C'NACFE}}}}{{{V_{M.FCC'}}}}.\dfrac{{{V_{M.FCC'}}}}{{{V_{ABC.A'B'C'}}}} = \dfrac{{25}}{{27}}.\dfrac{3}{8} = \dfrac{{25}}{{72}}.\) Vậy \({V_{C'NACFE}} = \dfrac{{25}}{{72}}{V_{ABC.A'B'C'}} = \dfrac{{25}}{{72}}.\)