content-pc content-tablet content-mobile

Câu hỏi

Cho hình chóp \(S.ABC\) có đáy \(ABC\) là tam giác vuông tại \(A,\,\,M\) là trung tâm điểm \(BC,\) hình chiếu vuông góc của \(S\) lên mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\) trùng với trung điểm của \(AM.\) Cho biết \(AB = a,\,\,AC = a\sqrt 3 \)và mặt phẳng \(\left( {SAB} \right)\) tạo với mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\) một góc \({60^0}.\) Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng \(SA\) và \(BC.\)

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

Phương pháp giải:

- Dựng hình bình hành \(ABCD\), chứng minh \(d\left( {SA;BC} \right) = d\left( {BC;\left( {SAD} \right)} \right) = d\left( {M;\left( {SAD} \right)} \right) = 2d\left( {H;\left( {SAD} \right)} \right)\) với \(H\) là trung điểm của \(AM\).

- Trong \(\left( {ABCD} \right)\) kẻ \(HK \bot AD\,\,\left( {K \in AD} \right)\), trong \(\left( {SHK} \right)\) kẻ \(HI \bot SK\,\,\left( {I \in SK} \right)\), chứng minh \(HI \bot \left( {SAD} \right)\).

- Gọi \(N,\,\,P\) lần lượt là trung điểm của \(AB,\,\,AN\). Xác định góc giữa \(\left( {SAB} \right)\) và \(\left( {ABC} \right)\) là góc giữa hai đường thẳng lần lượt thuộc hai mặt phẳng và cùng vuông góc với giao tuyến.

- Sử dụng tính chất đường trung bình của tam giác và tỉ số lượng giác của góc nhọn trong tam giác vuông, tính chiều cao \(SH\).

- Nhận xét , từ đó tính \(HK\).

- Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông \(SHK\) tính \(HI\).

Lời giải chi tiết:

Gọi \(H\) là trung điểm của \(AM\) \( \Rightarrow SH \bot \left( {ABC} \right)\).

Dựng hình bình hành \(ABCD\), ta có \(AD\parallel BC \Rightarrow BC\parallel \left( {SAD} \right) \supset SA\).

\( \Rightarrow d\left( {SA;BC} \right) = d\left( {BC;\left( {SAD} \right)} \right) = d\left( {M;\left( {SAD} \right)} \right)\).

Ta có: \(MH \cap \left( {SAD} \right) = A \Rightarrow \dfrac{{d\left( {M;\left( {SAD} \right)} \right)}}{{d\left( {H;\left( {SAD} \right)} \right)}} = \dfrac{{MA}}{{HA}} = 2\) \( \Rightarrow d\left( {M;\left( {SAD} \right)} \right) = 2d\left( {H;\left( {SAD} \right)} \right)\).

Trong \(\left( {ABCD} \right)\) kẻ \(HK \bot AD\,\,\left( {K \in AD} \right)\), trong \(\left( {SHK} \right)\) kẻ \(HI \bot SK\,\,\left( {I \in SK} \right)\) ta có:

\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}AD \bot SH\\AD \bot HK\end{array} \right. \Rightarrow AD \bot \left( {SHK} \right) \Rightarrow AD \bot HI\\\left\{ \begin{array}{l}HI \bot SK\\HI \bot AD\end{array} \right. \Rightarrow HI \bot \left( {SAD} \right) \Rightarrow d\left( {H;\left( {SAD} \right)} \right) = HI\end{array}\)

\( \Rightarrow d\left( {SA;BC} \right) = 2HI\).

Gọi \(N,\,\,P\) lần lượt là trung điểm của \(AB,\,\,AN\).

Ta có: \(MN\parallel AC,\,\,PH\parallel MN \Rightarrow PH\parallel AC\) \( \Rightarrow PH \bot AB\).

Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}AB \bot PH\\AB \bot SH\end{array} \right. \Rightarrow AB \bot \left( {SHP} \right) \Rightarrow AB \bot SP\).

\(\left\{ \begin{array}{l}\left( {SAB} \right) \cap \left( {ABC} \right) = AB\\SP \subset \left( {SAB} \right),\,\,SP \bot AB\\PH \subset \left( {ABC} \right),\,\,PH \bot AB\end{array} \right.\) \( \Rightarrow \angle \left( {\left( {SAB} \right);\left( {ABC} \right)} \right) = \angle \left( {SP;PH} \right) = \angle SPH = {60^0}\).

Ta có: \(MN = \dfrac{1}{2}AC = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}\), \(PH = \dfrac{1}{2}MN = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{4}\) \( \Rightarrow SH = PH.\tan {60^0} = \dfrac{{3a}}{4}\).

Vì \(H\) là trung điểm của \(AM\) \( \Rightarrow d\left( {H;AD} \right) = d\left( {H;BC} \right) = \dfrac{1}{2}d\left( {A;BC} \right)\).

\( \Rightarrow HK = \dfrac{1}{2}d\left( {A;BC} \right) = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{AB.AC}}{{\sqrt {A{B^2} + A{C^2}} }} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{a.a\sqrt 3 }}{{\sqrt {{a^2} + 3{a^2}} }} = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{4}\).

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông \(SHK\) ta có: \(HI = \dfrac{{SH.HK}}{{\sqrt {S{H^2} + H{K^2}} }} = \dfrac{{\dfrac{{3a}}{4}.\dfrac{{a\sqrt 3 }}{4}}}{{\sqrt {\dfrac{{9{a^2}}}{{16}} + \dfrac{{3{a^2}}}{{16}}} }} = \dfrac{{3a}}{8}\).

Vậy \(d\left( {SA;BC} \right) = 2HI = \dfrac{{3a}}{4}\).

Chọn D.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 11 - Xem ngay

Tra từ điển Anh - Việt