Picture of the author
Picture of the author
SGK Toán 12»Mặt Nón, Mặt Trụ, Mặt Cầu»Khối nón là gì? Định nghĩa, công thức & ...

Khối nón là gì? Định nghĩa, công thức & bài tập ứng dụng cực hay

(VOH Giáo Dục) - Khối nón là gì? Đây là một chủ đề cực kì hay, vì vậy ở bài học này chúng ta cùng tìm hiểu về khái niệm và định nghĩa khối nón từ đó biết cách vận dụng các công thức tính của khối nón vào các bài toán liên quan.

Xem thêm

Khối nón về bản chất nó tương đồng với khối chóp, tuy nhiên ở khối chóp đáy là đa giác còn ở khối nón đáy là một hình tròn. Trong chương trình bậc THPT, toán 12 mang định nghĩa một cách chi tiết về khối nón. Ở thực tế ta có thể sử dụng hình ảnh chiếc nón lá để minh họa cho khối nón, nhờ hình ảnh trực quan sinh động, học sinh sẽ dễ dàng tiếp cận với chủ đề hơn.


1. Khối nón là gì?

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-1

Cho tam giác SOA vuông tại O. Quay tam giác đó quanh cạnh góc vuông SO tạo ra hình nón tròn xoay.

Khối nón là phần không gian giới hạn bởi một hình nón tròn xoay, kể cả hình nón đó.

Các thông số thường gặp:

       • r = OA = OB : bán kính đáy

       • h = SO : chiều cao của hình nón

       • I = SA : đường sinh của hình nón

       • Góc ASB: góc ở đỉnh

Có 3 loại hình nón:

- Hình nón cụt

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-2

- Hình nón tròn xoay

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-3

- Hình nón xiên

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-4

2. Công thức thể tích khối nón

Thể tích khối nón được tính bởi công thức:

V = .π.r2.h

Trong đó

       • V là thể tích hình nón

       • r là bán kính của hình nón

       • h là đường cao (hay còn gọi là chiều cao) của hình nón

3. Diện tích xung quanh hình nón (khối nón)

 Sxq = π.r.l

4. Thể tích khối nón tròn xoay

Thể tích khối nón tròn xoay có công thức tính là

V = .B.h = .π.r2.h 

5. Thể tích khối nón cụt

 V = π.(r12 + r22 + r1.r2).h

6. Bài tập về khối nón

Bài 1: Cho hình nón có góc ở đỉnh 1200 diện tích xung quanh bằng 36πa2. Tính thể tích V của khối nón đã cho.

A. πa3

B. πa3

C. 3 πa3

D. πa3

ĐÁP ÁN

∗ Phương pháp

Sử dụng giả thiết ta lập được một hệ phương trình cho bán kính đáy và độ dài đường sinh. Áp dụng định lý Py-ta-go để tìm được độ dài đường cao của hình nón. Áp dụng công thức thể tích để tìm thể tích của khối nón.

∗ Cách giải

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-10

Gọi r, l lần lượt là bán kính đáy và độ dài đường sinh của nón. Do đó XO = r và SX = l

Khi đó theo công thức diện tích xung quanh ta có  

Sxq = π.r.l

Mặt khác Sxq = 36πa2

Do đó rl = 36a2 (1)

Hạ đường cao SO xuống đáy.

Khi đó theo giả thiết ta có góc XSO = 60o 

Trong tam giác vuông SXO ta có

 sin =

⇒ sin 60=

⇒ r =  (2)

Từ (1) và (2) ta có

 ⇔

Áp dụng định lý Py-ta-go trong tam giác vuông IAO ta nhận được

SO2 = SX2 - XO2

= l2 - r2

= -

= a2

⇒ SO = a

Thể tích khối nón là

V = π.R2.h

= π.. a

= πa3

→ Chọn câu D.  

Bài 2: Cắt một hình nón bằng một mặt phẳng đi qua trục của nó ta được thiết diện là một tam giác vuông cân có cạnh huyền bằng 5a, thể tích của khối nón đó là:

A. a3

B. a3

C. a3

D. a3

ĐÁP ÁN

∗ Phương pháp

Thể tích của hình nón: V = π.R2.h 

Trong đó: R:bán kính đáy, l: độ dài đường sinh

∗ Cách giải

Tam giác ABC vuông cân tại A, AH ⊥ BC

⇒ AH = HB = HC = =

AB = AH =

Ta có h2 = l2 - R2 nên suy ra

h =

= a

Thể tích của hình nón: 

V = π.R2.h 

= π..

= a3

→ Chọn câu A.  

Bài 3: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng 4a, tam giác SAB đều. Thể tích của hình nón đỉnh S đáy là đường tròn nội tiếp ABCD là:

A.

B.

C.

D.

ĐÁP ÁN

∗ Cách giải

Hình nón đỉnh S đáy là đường tròn nội tiếp ABCD có chiều cao bằng chiều cao của hình chóp h = SO

Bán kính đáy là bán kính đường tròn nội tiếp ABCD: r = 2a và đường sinh là l = SM với M là trung điểm AB.

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-11

Tam giác SAB đều nên SA = AB = 4a.

Xét tam giác SAO vuông tại O, ta có:

h = SO =

=

= a

Bán kính đáy của hình nón là:

R = OM = 2a

Vậy thể tích của hình nón đỉnh S đáy là đường tròn ngoại tiếp ABCD là:

V = π.R2.h

= π.(2a)2.2a

=

→ Chọn câu A. 

Bài 4: Cho hình nón (N) có thiết diện qua trục là tam giác vuông cân có diện tích bằng 9. Khối nón sinh bởi (N) có thể tích bằng

A. 6π

B. 3π

C. 9π

D. π

ĐÁP ÁN

∗ Cách giải

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-12

Giả sử thiết diện là tam giác vuông cân SAB. Gọi bán kính của hình nón (N) là r.

Do SΔSAB = 9

r . 2r = 9

⇒ r = 3

Vậy thể tích sinh bởi (N): 

V = π.r2.r

= π.33

= 9π

→ Chọn câu C.

Bài 5: Cho hình chóp tam giác đều cạnh đáy bằng 5, cạnh bên hình chóp tạo với đáy một góc bằng 300. Chiều cao và bán kính đáy của khối nón nội tiếp chóp tam giác đều đó.

A. r = , h =

B. r = , h =

C. r = , h =

D. r = , h =

ĐÁP ÁN

∗ Cách giải

khai-niem-dinh-nghia-ve-khoi-non-va-cac-dang-bai-toan-cuc-hay-13

Gọi H là trọng tâm tam giác đều BCD.

Ta có: AH ⊥ (BCD)

Hình nón đỉnh A đáy là đường tròn nội tiếp BCD có chiều cao bằng chiều cao của hình chóp h = AH

Bán kính đáy là bán kính đường tròn nội tiếp BCD: r = HM (M là trung điểm BC) và đường sinh l = AM.

Vì tam giác BCD đều cạnh a nên DM = .

Do H là tâm tam giác BCD nên: 

MH = DM

= .

=

Vì cạnh bên tạo với đáy một góc bằng 300 nên = 30o

AH = HD . tan30o

= DM .

=

Do đó

r = , h =

→ Chọn câu C. 

Trong chủ đề này, ngoại trừ lý thuyết đi chi tiết về các định nghĩa liên quan đến khối chóp thì ở phần bài tập phân dạng rất rõ ràng. Từ dạng nhận biết là tính thể tích khối nón cho đến dạng bài tập thông hiểu là xác định mô tả thiết diện của khối nón phù hợp với nội dung bài, còn ở mức độ vận dụng các dạng bài tập nâng cao hơn của thiết diện và xây dựng khối nón thỏa tình chất ngoại tiếp hoặc nội tiếp khối đa diện trong đề. Đặc biệt ta cần lưu ý các phương pháp giải để có thể tiếp cận các dạng bài tập một cách chủ động hơn.


Chịu trách nhiệm nội dung: GV Nguyễn Thị Trang

Tác giả: Huỳnh Nguyễn Minh Phi

Hình nón tròn xoay và các công thức cần ghi nhớ
Công thức tính thể tích khối nón cùng bài tập vận dụng cực hay