Cho tứ diện ABCD có thể tích V. Gọi A 1 B 1 C 1 D 1 là tứ diện với các đỉnh lần lượt là trọng tâm tam giác BCD, CDA, DAB, ABC và có thể tích V 1 . Gọi A 2 B 2 C 2 D 2 là tứ diện với các đỉnh lần lượt là trọng tâm tam giác B 1 C 1 D 1 , C 1 D 1 A 1 , D 1 A 1 B 1 , A 1 B 1 C 1 và có thể tích V 2 … cứ như vậy cho tứ diện A n B n C n D n có thể tích V n với n là số tự nhiên lớn hơn 1. Tính giá trị của biểu thức P = lim n → + ∞ V + V 1 + ... + V n .
A. 27 26 V
B. 1 27 V
C. 9 8 V
D. 82 81 V
Đáp án A
Gọi M là trung điểm của AC và đặt độ dài AB = x
Vì B 1 , D 1 là trọng tâm tam giác A B C , A C D ⇒ M D 1 M B = M B 1 M D = 2 3
Suy ra:
B 1 D 1 / / B D ⇒ B 1 D 1 B D = M 1 D 1 M B = 1 3 ⇒ B 1 D 1 = B D 3
Tương tự, ta được A 1 B 1 C 1 D 1 là tứ diện đều cạnh x 3 ⇒ V V 1 = 27 ⇔ V 1 = V 3 3
Khi đó V 2 = V 1 3 3 = V 3 3.3 ; V 4 = V 3 3.4 → V n − V 3 3 n
Suy ra V + V 1 + ... + V n
= V 1 + 1 3 3 + 1 3 6 + 1 3 9 + ... + 1 3 3 n = V . S
Tống S là tổng của cấp số nhân với:
u 1 = 1 ; q = 1 27 ⇒ S = 1 − 1 27 1 − 1 27 n = 27. 1 − 27 − n 26
Vậy P = lim x → ∞ V .27 1 − 27 − n 26 = 27 26 V
vì lim x → + ∞ 27 − n = lim x → + ∞ 1 27 n = 0
