Câu hỏi:
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.
Phương pháp giải:
- Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau là khoảng cách từ đường thẳng này đến mặt phẳng song song và chứa đường thẳng kia, gọi N là trung điểm của BC, chứng minh d(BM;SD)=d(M;(SDN)).
- Đổi tính khoảng cách từ M đến (SDN) sang tính khoảng cách từ A đến (SDN).
- Chứng minh DN⊥(SAN).
- Trong (SAN) kẻ AH⊥SN, chứng minh AH⊥(SDN).
- Sử dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông và tính chất tam giác vuông cân để tính khoảng cách.
Lời giải chi tiết:
Gọi N là trung điểm của BC ta có: {DM=BNDM∥BN ⇒BNDM là hình bình hành ⇒BM∥DN.
⇒BM∥(SDN)⊃SD ⇒d(BM;SD)=d(BM;(SDN))=d(M;(SDN)).
Ta có: AM∩(SDN)=D⇒d(M;(SDN))d(A;(SDN))=MDAD=12 ⇒d(M;(SDN))=12d(A;(SDN)).
Trong (ABCD) gọi I là trung điểm của BM.
Ta có {AM=BNAM∥BN⇒AMNB là hình bình hành, do đó hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường nên I cũng là trung điểm của AN, hay A,I,N thẳng hàng.
Xét ΔABM có AB=AM=a⇒ΔABM vuông cân tại A ⇒AI⊥BM ⇒AN⊥DN.
Ta có: {DN⊥ANDN⊥SA⇒DN⊥(SAN).
Trong (SAN) kẻ AH⊥SN(H∈SN) ta có {AH⊥SNAH⊥DN⇒AH⊥(SDN) ⇒d(A;(SDN))=AH.
Tam giác ABM vuông cân cạnh a ⇒BM=a√2=AN.
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông SAN có: AH=SA.AN√SA2+AN2=a.a√2√a2+2a2=a√63.
Vậy d(BM;SD)=12AH=a√66 .
Chọn C.