Câu hỏi
Cho hình chóp SABCD có đáy là hình thang, AB=2a, AD=DC=CB=a,SA vuông góc với mặt phẳng đáy và SA=3a (minh họa như hình bên). Gọi M là trung điểm của AB. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và DM bằng:
- A 3a4
- B 3a2
- C 3√13a13
- D 6√13a13
Phương pháp giải:
- Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau là khoảng cách từ đường thẳng này đến mặt phẳng song song với đường thẳng này và chứa đường thẳng kia.
- Đổi về khoảng cách từ đỉnh A.
- Chứng minh BC⊥(SAC), từ đó dựng khoảng cách từ A đến (SBC).
- Sử dụng định lí Pytago và hệ thức lượng trong tam giác vuông để tính khoảng cách.
Lời giải chi tiết:
Vì {CD=BM=aCD∥BM(gt) nên BCDM là hình bình hành (dhnb).
⇒DM∥BC (2 cạnh đối của hình bình hành).
Mà BC⊂(SCD) ⇒DM∥(SBC)⊃SB.
⇒d(SB;DM)=d(DM;(SBC))=d(M;(SBC)).
Ta có: AM∩(SBC)=B⇒d(M;(SBC))d(A;(SBC))=MBAB=12.
⇒d(M;(SBC))=12d(A;(SBC)).
Chứng minh tương tự ta có: ADCM là hình bình hành .
Khi đó ta có CM=12AB(=a), do đó ΔACB vuông tại C (định lí đường trung tuyến trong tam giác).
⇒AC⊥BC.
Ta có: {BC⊥ACBC⊥SA(SA⊥(ABCD)) ⇒BC⊥(SAC).
Trong SAC kẻ AH⊥SC(H∈SC) ta có:
{AH⊥BC(BC⊥(SAC))AH⊥SC ⇒AH⊥(SBC) ⇒d(A;(SBC))=AH ⇒d(DM;SB)=12AH.
Áp dụng định lí Pytago trong tam giác vuông ACD ta có:
AC=√AB2−BC2=√4a2−a2=a√3.
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông SAC(SA⊥(ABCD)⇒SA⊥AC) ta có:
1AH2=1SA2+1AC2=19a2+13a2=49a2⇒AH=3a2
Vậy d(DM;SB)=12AH=3a4.
Chọn A.