Luyện tập →
Câu hỏi › Lớp 12 › Phương pháp toạ độ trong không gian › Khoảng cách và góc

SA: chóp tứ giác đều $S.ABCD$ cạnh đáy = cạnh bên = $a$ (mét). Tính

Lớp 12 · Khoảng cách và góc
Một chiếc lều hình chóp tứ giác đều $S.ABCD$ có cạnh đáy và cạnh bên đều bằng $7,2$ mét. Người ta định trang trí lều bằng dây led nối thẳng từ đỉnh $B$ đến mặt bên $(SCD)$. Xác định khoảng cách ngắn nhất của dây led để đảm bảo yêu cầu trên (kết quả chỉ lấy đến chữ số thứ nhất của hàng thập phân, đơn vị mét).
ĐÁP ÁN
5 , 9
LỜI GIẢI

Bước 1 — Quy về khoảng cách điểm tới mặt phẳng.
Dây led nối thẳng từ $B$ đến mặt $(SCD)$ ngắn nhất khi nó là đoạn vuông góc, tức bằng khoảng cách từ điểm $B$ tới mặt phẳng $(SCD)$: $d_{\min} = d\big(B,(SCD)\big)$.

Bước 2 — Chiều cao của chóp tứ giác đều.
Đáy $ABCD$ là hình vuông cạnh $a = 7,2$ m, tâm $O$. Nửa đường chéo $OA = \dfrac{a\sqrt2}{2}$. Cạnh bên $SA = a$ nên đường cao
$h = SO = \sqrt{SA^2 - OA^2} = \sqrt{a^2 - \dfrac{a^2}{2}} = \dfrac{a}{\sqrt2} \approx 5,09$ m.

Bước 3 — Chọn hệ tọa độ.
Đặt tâm đáy $O$ làm gốc, $Oz$ trùng $SO$. Với $t = \dfrac{a}{2}$:
$A(t;\,t;\,0)$, $B(-t;\,t;\,0)$, $C(-t;\,-t;\,0)$, $D(t;\,-t;\,0)$, $S(0;\,0;\,h)$.

Bước 4 — Vectơ pháp tuyến của $(SCD)$.
$\vec{SC} = (-t;\,-t;\,-h)$, $\vec{SD} = (t;\,-t;\,-h)$.
$\vec n = \left[\vec{SC},\vec{SD}\right] = (\,0;\;-2th;\;2t^2\,)$, cùng phương với $(0;\,-h;\,t)$.

Bước 5 — Áp dụng công thức khoảng cách.
$\vec{SB} = (-t;\,t;\,-h)$, do đó
$d(B,(SCD)) = \dfrac{|\vec n\cdot\vec{SB}|}{|\vec n|} = \dfrac{|-th - th|}{\sqrt{h^2 + t^2}} = \dfrac{2th}{\sqrt{h^2 + t^2}}$.
Thay $t = \dfrac a2,\ h = \dfrac a{\sqrt2}$ ta được $d(B,(SCD)) = \dfrac{a\sqrt6}{3}$.

Bước 6 — Thay số.
$d = \dfrac{7,2\cdot\sqrt6}{3} \approx 5,9$ m.

Kết luận: Khoảng cách ngắn nhất $\approx 5,9$ m.

69% trả lời đúng 305 đúng · 138 sai
← Tìm câu hỏi khác