Cho hình chóp tứ giác đều $S.ABCD$ có cạnh bên là a, góc hợp bởi mặt bên và đáy là $\alpha(0<\alpha<\frac{\pi}{2})$. Giả sử $a$ không đổi $\alpha$ biến thiên trong $(0;\frac{\pi}{2})$. Xác định $\alpha$ để thể tích đạt GTLN.
Hình chóp là hình chóp tứ giác đều nên đáy là hình vuông.
Gọi O là tâm hình vuông, H là trung điểm CD. Khi đo $SH\perp CD$
Dễ thấy CH=HO. Đặt CH=HO=x
Theo Đ lý py ta go ta có:
$SH=\sqrt{a^3-x^2}$
Và $SO=\sqrt{a^2-2x^2}$
Khi đó:
$V_{h.chop}=\frac{1}{3}SO.S_{ABCD}=\frac{1}{3}\sqrt{a^2-2x^2}.x^2$
Theo AM-GM ta có:
$(a^2-2x^2).x^4\leq \left (\frac{a^2}{3} \right )^3$
Do đó:
$V\leq \frac{a^3}{9\sqrt{3}}$
Dấu bằng xảy ra khi $x=\frac{1}{\sqrt{3}}a$
Khi đó $\alpha =45^0$