Cho hình chóp S ABCD . có đáy ABCD là hình vuông cạnh a và SA vuông góc với mặt phẳng đáy. Góc giữa mặt bên (SBC ) với mặt phẳng đáy bằng 45o . Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AB và SB . Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng MD và CN?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi \(\varphi\) là giữa hai mặt phẳng (SBC) và (ABCD).
Ta có \(B C=(S B C) \cap(A B C D) \text { và }\left\{\begin{array}{l} B C \perp A B \\ B C \perp S A \end{array} \Rightarrow B C \perp(S A B)\right.\)
Suy ra \(\varphi=\widehat{A B S}=45^{\circ}\).
Do SAB vuông cân tại Anên SA = a .
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz (như hình vẽ) sao cho \(A \equiv O(0 ; 0 ; 0), D(a ; 0 ; 0) B(0 ; a ; 0) ; S(0 ; 0 ; a)\)
Khi đó \(C(a ; a ; 0), N\left(0 ; \frac{a}{2} ; \frac{a}{2}\right), M\left(0 ; \frac{a}{2} ; 0\right)\)
Suy ra \(\left\{\begin{array}{l} \overrightarrow{M D}=\left(a ; \frac{-a}{2} ; 0\right) \\ \overrightarrow{N C}=\left(a ; \frac{a}{2} ; \frac{-a}{2}\right) \\ \overrightarrow{C D}=(0 ;-a ; 0) \end{array}\right.\)\(\Rightarrow\left\{\begin{array}{l} {[\overrightarrow{M D ; N C}]=\left(\frac{a^{2}}{4} ; \frac{a^{2}}{2} ; a^{2}\right)} \\ |\overrightarrow{C D} \cdot[\overrightarrow{M D} ; \overrightarrow{N C}]|=\frac{a^{3}}{2} \end{array}\right.\)
\(\Rightarrow d(M D, N C)=\frac{\mid \overrightarrow{C D} \cdot[\overrightarrow{M D}, \overrightarrow{N C}]}{|[\overrightarrow{M D}, \overrightarrow{N C}]|}=\frac{\left|\frac{a^{3}}{2}\right|}{\frac{a^{2} \sqrt{21}}{4}}=\frac{2 a \sqrt{21}}{21}\)