Câu hỏi

Cho hình chóp \(S.ABC\) có đáy là tam giác đều cạnh a, SA vuông góc với mặt phẳng đáy, góc giữa mặt phẳng (SBC) và mặt đáy bằng \({60^0}\) (minh hoa như hình bên). Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AB, AC. Khoảng cách giữa hai đường thẳng SBMN bằng:

  • A \(a\sqrt 6 \).
  • B \(\dfrac{{3a}}{4}\).
  • C \(\dfrac{{a\sqrt 6 }}{2}\).
  • D \(\dfrac{{3a}}{8}\).

Phương pháp giải:

- Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau là khoảng cách từ đường thẳng này đến mặt phẳng song song và chứa đường thẳng kia. Chứng minh \(d\left( {SB;MN} \right) = d\left( {A;\left( {MNP} \right)} \right)\) với P là trung điểm của SA.

- Xác định khoảng cách bằng phương pháp 3 nét: Kẻ \(AH \bot MN,\,\,AK \bot PH\) và chứng minh \(AK = d\left( {A;\left( {MNP} \right)} \right)\).

- Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông để tính khoảng cách.

Lời giải chi tiết:

Gọi P là trung điểm của SA.

Ta có: \(MP\parallel SB \Rightarrow SB\parallel \left( {MNP} \right) \supset MN\).

\( \Rightarrow d\left( {SB;MN} \right) = d\left( {SB;\left( {MNP} \right)} \right) = d\left( {B;\left( {MNP} \right)} \right)\).

Lại có: \(AB \cap \left( {MNP} \right) = M \Rightarrow \dfrac{{d\left( {B;\left( {MNP} \right)} \right)}}{{d\left( {A;\left( {MNP} \right)} \right)}} = \dfrac{{BM}}{{AM}} = 1\) \( \Rightarrow d\left( {B;\left( {MNP} \right)} \right) = d\left( {A;\left( {MNP} \right)} \right)\).

Trong (ABC), dựng \(AH \bot MN\,\,\left( {H \in MN} \right)\), trong (APH) dựng \(AK \bot PH\,\,\left( {K \in PH} \right)\) ta có:

 \(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}MN \bot AH\\MN \bot PA\end{array} \right. \Rightarrow MN \bot \left( {APH} \right) \Rightarrow MN \bot AK\\\left\{ \begin{array}{l}AK \bot PH\\AK \bot MN\end{array} \right. \Rightarrow AK \bot \left( {MNP} \right)\\ \Rightarrow d\left( {A;\left( {MNP} \right)} \right) = AK \Rightarrow d\left( {SB;MN} \right) = AK\end{array}\)

Do \(\left( {MNP} \right)\parallel \left( {SBC} \right)\), mà theo giả thiết ta có \(\angle \left( {\left( {SBC} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = {60^0}\) \( \Rightarrow \angle \left( {\left( {MNP} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = {60^0}\).

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}\left( {MNP} \right) \cap \left( {ABC} \right) = MN\\AH \subset \left( {ABC} \right),\,\,AH \bot MN\\PH \subset \left( {MNP} \right),\,\,PH \bot MN\,\,\left( {do\,\,MN \bot \left( {APH} \right)} \right)\end{array} \right.\) \( \Rightarrow \angle \left( {\left( {MNP} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = \angle \left( {AH;PH} \right) = \angle AHP = {60^0}\).

Tam giác ABC đều cạnh a suy ra tam giác \(AMN\) đều cạnh \(\dfrac{a}{2}\)\( \Rightarrow AH = \dfrac{{\dfrac{a}{2}.\sqrt 3 }}{2} = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{4}.\)

Tam giác AHK vuông tại K \( \Rightarrow AK = AH.\sin \angle AHP = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{4}.\sin {60^0} = \dfrac{{3a}}{8}\).

Vậy \(d\left( {SB;MN} \right) = AK = \dfrac{{3a}}{8}\).

Chọn D.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 11 - Xem ngay