Cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy \(ABCD\) là hình thoi cạnh \(a\), \(AC = a\). Tam giác \(SAB\) cân tại \(S\) và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng \(AD\) và \(SC\), biết góc giữa đường thẳng \(SD\) và mặt đáy bằng \(60^\circ \).
Phương pháp giải
- Sử dụng \(d\left( {AD,SC} \right) = d\left( {AD,\left( {SBC} \right)} \right) = d\left( {A,\left( {SBC} \right)} \right)\)
- Gọi \(I\) là trung điểm của \(AB,\) tính khoảng cách \(d\left( {I,\left( {SBC} \right)} \right)\) và suy ra \(d\left( {A,\left( {SBC} \right)} \right) = 2d\left( {I,\left( {SBC} \right)} \right)\)
Lời giải của Tự Học 365
Gọi \(I\) là trung điểm \(AB\). Khi đó, ta có: \(SI \bot \left( {ABCD} \right)\).
Do \(AD{\rm{//}}BC\) nên\(d\left( {AD,SC} \right) = d\left( {AD,\left( {SBC} \right)} \right) = d\left( {A,\left( {SBC} \right)} \right) = 2d\left( {I,\left( {SBC} \right)} \right)\)
Xét \(\Delta ABD\) có \(DI\) là trung tuyến nên \(DI = \sqrt {\dfrac{{D{A^2} + D{B^2}}}{2} - \dfrac{{A{B^2}}}{4}} = \dfrac{{a\sqrt 7 }}{2}\).
Suy ra \(SI = DI.\tan 60^\circ = \dfrac{{a\sqrt {21} }}{2}\).
Từ \(I\) kẻ \(IE\) vuông góc với \(BC\). Từ \(I\) kẻ \(IH\) vuông góc với \(SE\). Khi đó, ta chứng minh được \(IH = d\left( {I,\left( {SBC} \right)} \right)\).
Do \(I\) là trung điểm \(AB\) trong \(\Delta ABC\) đều nên \(IE = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}\).
Vậy \(\dfrac{1}{{I{H^2}}} = \dfrac{1}{{I{S^2}}} + \dfrac{1}{{I{E^2}}} = \dfrac{{116}}{{21{a^2}}}\) hay \(IH = \dfrac{{\sqrt {609} }}{{58}}\).
Kết luận: \(d\left( {AD,SC} \right) = \dfrac{{\sqrt {609} }}{{29}}\).
Đáp án cần chọn là: b
Toán Lớp 12