Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông với AB = 2a. Tam giác SAB vuông tại S, mặt phẳng (SAB)(SAB) vuông góc với (ABCD)(ABCD). Biết góc tạo bởi đường thẳng SD và mặt phẳng (SBC)(SBC) bằng φφ, với sinφ=13sinφ=13. Tính khoảng cách từ C đến (SBD)(SBD) theo a.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi d là giao tuyến của (SBC)(SBC) và (SAD)(SAD) thì d qua S và song song với AD.
Kẻ qua D đường thẳng song song với SA, cắt d tại K, ta có:
{(SAB)⊥(ABCD)AD⊥AB⇒AD⊥(SAB)⇒AD⊥SA⇒d⊥SA⇒d⊥KD(1).
{(SAB)⊥(SAD)SB⊥SA⇒SB⊥(SAD)⇒SB⊥KD(2)
Từ (1) và (2) suy ra KD⊥(SBC), hay góc giữa SD với (SBC) bằng góc giữa SD với SK và bằng góc ^KSD (do tam giác KSD vuông tại K). Suy ra ^KSD=φ.
Có sinφ=13⇔SASD=13⇔SA√SA2+AD2=13⇔9SA2=SA2+4a2⇔SA=a√2.
Ta có SB2=AB2–SA2=4a2–a22=7a22⇒SB=a√142.
Gọi H là chân đường vuông góc hạ từ S của tam giác SAB, do (SAB)⊥(ABCD) nên SH⊥(ABCD).
Ta có
d(C,(SBD))=d(A,(SBD))=ABHBd(H,(SBD))=AB2HB.ABd(H,(SBD))=AB2SB2d(H,(SBD))=4a27a22.d(H,(SBD))=87.d(H,(SBD))
Tam giác SAB vuông tại S nên:
1SH2=1SA2+1SB2=2a2+27a2=167a2⇒SH=a√74.
Gọi O là tâm của hình vuông thì OA=AC2=2a√22=a√2.
Gọi E là hình chiếu vuông góc của H lên OB ta có
HEAO=BHBA=BH.BABA2=SB2BA2=7a224a2=78⇒HE=78.a√2=7√2a8.
Gọi F là hình chiếu vuông góc của H lên SE, dễ thấy d(H,(SBD))=HF.
Có 1HF2=1SH2+1HE2=167a2+3249a2=14449a2⇒HF=7a12, suy ra d(H,(SBD))=7a12
Vậy d(C,(SBD))=87d(H,(SBD))=87.7a12=2a3