Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật, \(AB=a, AD=2a\), SA vuông góc với mặt phẳng đáy và SA=a. Gọi M là trung điểm của AD. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng BM và SD
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi N là trung điểm của BC ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l} DM = BN\\ DM//BN \end{array} \right. \Rightarrow \)DMBN là hình bình hành\( \Rightarrow BN//DM\)
\( \Rightarrow BM//\left( {SDN} \right) \supset SD \Rightarrow d\left( {BM;\left( {SDN} \right)} \right) = d\left( {M;\left( {SDN} \right)} \right)\)
Ta có \(\begin{array}{l} AM \cap \left( {SDN} \right) = D \Rightarrow \frac{{d\left( {M;\left( {SDN} \right)} \right)}}{{d\left( {A;\left( {SDN} \right)} \right)}} = \frac{{MD}}{{AD}} = \frac{1}{2}\\ \Rightarrow d\left( {M;\left( {SDN} \right)} \right) = \frac{1}{2}d\left( {A;\left( {SDN} \right)} \right) \end{array}\)
Trong (ABCD) gọi I là trung điểm của BM
Ta có \(\left\{ \begin{array}{l} AM = BN\\ AM//BN \end{array} \right. \Rightarrow AMNB\) là hình bình hành, do đó hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường nên I cũng là tủng điểm của AN, hay A,I,K thẳng hàng.
Xét tam giác AMB có AB=AM=a nên tam giác ABM vuông cân tại A\( \Rightarrow AI \bot BM \Rightarrow AN \bot DN\).
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} DN \bot AN\\ DN \bot SA \end{array} \right. \Rightarrow DN \bot \left( {SAN} \right)\)
Trong (SAN) kẻ \(AH \bot SN\left( {H \in SN} \right)\) ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} AH \bot SN\\ AH \bot DN \end{array} \right. \Rightarrow AH \bot \left( {SDN} \right) \Rightarrow d\left( {A;\left( {SDN} \right)} \right) = AH\)
Tam giác ABM vuông cân tại A \(\Rightarrow BM = a\sqrt 2 = AN\)
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông SAN ta có:
\(AH = \frac{{SA.AN}}{{\sqrt {S{A^2} + A{N^2}} }} = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}\)
Vậy \(d\left( {BM;SD} \right) = \frac{1}{2}AH = \frac{{a\sqrt 6 }}{6}\)
Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Toán năm 2020
Trường THPT Chuyên Khoa Học Tự Nhiên lần 3