Câu hỏi

Cho lăng trụ tam giác đều \(ABC.A'B'C'\) có cạnh đáy bằng \(a,\) cạnh bên bằng \(2a.\) Gọi \(H\) và \(N\) lần lượt là trung điểm của \(B'C'\) và\(A'C'.\) Gọi \(M\) là điểm nằm trên cạnh \(A'B'\) sao cho \(MA' = 2MB'.\) Tính khoảng cách từ điểm \(H\) đến mặt phẳng \(\left( {AMN} \right).\)

  • A \(\dfrac{{6\sqrt {59} }}{{59}}a.\)
  • B \(\dfrac{{3\sqrt {66} }}{{44}}a.\)
  • C \(\dfrac{{6\sqrt {179} }}{{179}}a.\)
  • D \(\dfrac{{3\sqrt {165} }}{{110}}a.\)

Phương pháp giải:

- Tính thể tích khối chóp \(A.HMN\).

- Tính diện tích tam giác \(AMN\).

- Tính khoảng cách \(d\left( {H,\left( {AMN} \right)} \right)\) dựa vào thể tích và diện tích vừa tính được ở trên.

Lời giải chi tiết:

Ta có: \({S_{A'B'C'}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\)

\( \Rightarrow {S_{A'MN}} = \dfrac{2}{3}.\dfrac{1}{2}{S_{A'B'C'}} = \dfrac{2}{3}.\dfrac{1}{2}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{12}}\)

\(\begin{array}{l}{S_{C'HN}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{2}.{S_{C'A'B'}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{2}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{16}}\\{S_{B'.HM}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2}.{S_{B'A'C'}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{1}{2}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{24}}\end{array}\)

\( \Rightarrow {S_{HMN}} = {S_{A'B'C'}} - {S_{A'MN}} - {S_{C'HN}} - {S_{B'.HM}}\)\( = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} - \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{12}} - \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{16}} - \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{24}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{16}}\)

Thể tích \({V_{A.HMN}} = \dfrac{1}{3}AA'.{S_{HMN}} = \dfrac{1}{3}.2a.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{16}} = \dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{{24}}\) 

Lại có: \(M{N^2} = A'{M^2} + A'{N^2} - 2A'M.A'N\cos {60^0}\)

 \( = \dfrac{{4{a^2}}}{9} + \dfrac{{{a^2}}}{4} - 2.\dfrac{{2a}}{3}.\dfrac{a}{2}.\dfrac{1}{2} = \dfrac{{13{a^2}}}{{36}}\)\( \Rightarrow MN = \dfrac{{a\sqrt {13} }}{6}\)

Gọi \(K\) là hình chiếu của \(A'\) lên \(MN\) thì \(MN \bot \left( {A'AK} \right) \Rightarrow MN \bot AK\)

\(A'K = \dfrac{{2{S_{A'MN}}}}{{MN}} = \dfrac{{2.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{{12}}}}{{\dfrac{{a\sqrt {13} }}{6}}} = \dfrac{{a\sqrt {39} }}{{13}}\)\( \Rightarrow AK = \sqrt {AA{'^2} + A'{K^2}}  = \sqrt {4{a^2} + \dfrac{{39{a^2}}}{{169}}}  = \dfrac{{a\sqrt {715} }}{{13}}\)

\( \Rightarrow {S_{AMN}} = \dfrac{1}{2}AK.MN = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{a\sqrt {715} }}{{13}}.\dfrac{{a\sqrt {13} }}{6} = \dfrac{{{a^2}\sqrt {55} }}{{12}}\)

\( \Rightarrow d\left( {H,\left( {AMN} \right)} \right) = \dfrac{{3{V_{H.AMN}}}}{{{S_{AMN}}}} = \dfrac{{3.\dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{{24}}}}{{\dfrac{{{a^2}\sqrt {55} }}{{12}}}} = \dfrac{{3a\sqrt {165} }}{{110}}\)

Chọn D.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay