Với giả thiết ở Bài tập 4, hãy: a) Chứng minh rằng BC // (SAD) và tính khoảng cách giữa BC và mặt phẳng (SAD)
398
08/12/2023
Bài 5 trang 106 Toán 11 Tập 2: Với giả thiết ở Bài tập 4, hãy:
a) Chứng minh rằng BC // (SAD) và tính khoảng cách giữa BC và mặt phẳng (SAD).
b) Chứng minh rằng BD ⊥ (SAC) và tính khoảng cách giữa hai đường thẳng BD và SC.
Trả lời
a) Do ABCD là hình vuông nên BC // AD.
Mà AD ⊂ (SAD) nên BC // (SAD).
Khi đó, d(BC, (SAD)) = d(C, (SAD)) = CD = a.
(vì theo câu a, CD ⊥ (SAD))
Vậy khoảng cách giữa BC và mặt phẳng (SAD) bằng a.
b) Vì ABCD là hình vuông nên BD ⊥ AC.
Do SA ⊥ (ABCD) và BD ⊂ (ABCD) nên SA ⊥ BD.
Ta có: BD ⊥ SA, BD ⊥ AC và SA ∩ AC = A trong (SAC).
Suy ra BD ⊥ (SAC).
Gọi O = AC ∩ BD, kẻ OK ⊥ SC (K ∈ SC).
Do BD ⊥ (SAC) và OK ⊂ (SAC) nên BD ⊥ OK.
Ta có: OK ⊥ SC và OK ⊥ BD.
Từ đó ta có đoạn thẳng OK là đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng BD và SC nên d(BD, SC) = OK.
Do ABCD là hình vuông nên do đó tam giác ABC vuông tại B.
Áp dụng định lí Pythagore trong tam giác ABC vuông tại B có:
AC2 = AB2 + BC2 = a2 + a2 = 2a2.
Suy ra
Do O = AC ∩ BD và AC, BD là hai đường chéo của hình vuông ABCD.
Suy ra O là trung điểm của AC nên
Do SA ⊥ (ABCD) và AC ⊂ (ABCD) nên SA ⊥ AC.
Áp dụng định lí Pythagore trong tam giác SAC vuông tại A (do SA ⊥ AC) có:
SC2 = SA2 + AC2.
Do đó
Xét ∆SAC và ∆OKC có:
là góc chung
Do đó ∆SAC ᔕ ∆OKC (g.g).
Suy ra (tỉ số đồng dạng)
Nên
Khi đó
Vậy khoảng cách giữa hai đường thẳng BD và SC
Xem thêm các bài giải SGK Toán lớp 11 Cánh diều hay, chi tiết khác: