Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AD

Bạn cần đăng nhập để download tài liệu

Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AD

Ngọc Nguyễn Ngày: 13-03-2023 Tổng hợp kiến thức

234

Top 1000 câu hỏi thường gặp môn Toán có đáp án (phần 2) hay nhất được biên soạn và chọn lọc giúp bạn ôn luyện và đạt kết quả cao trong bài thi môn Toán.

Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AD

Bài 39: Cho hình chóp S. ABCD có đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AD, O là trung điểm của CD, $A D = 4 a, S A = S B = S O = 2 a .$ Tính khoảng cách giữa SA và CD.

Lời giải:

Top 1000 câu hỏi thường gặp môn Toán có đáp án (phần 2) (ảnh 27)

Gọi I, N là trung điểm của AD, AB. Gọi H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABO, vì tam giác ABI đều nên H thuộc NI.

Kẻ HK vuông góc CD, dựng hình bình hành AECD. Gọi F là giao điểm của BO và AE.

Ta có: $A F // C D,$ nên $d (S A, C D) = d (C D, (S A F)) = d (O, (S A F)) .$

Vì ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp đường tròn đường kính AD, nên tam giác BIC và CID là các tam giác đều, do đó ta có:

$\begin{array}{l} A C = \sqrt{{(4 a)}^{2} - {(2 a)}^{2}} = 2 a \sqrt{3} \\ C O = \frac{1}{2} C D = a \\ A O = \sqrt{A C^{2} + C O^{2}} = \sqrt{12 a^{2} + a^{2}} = a \sqrt{13} \\ B O = \sqrt{B C^{2} + C O^{2} - 2 B C . C O . {cos120}^{0}} = \sqrt{4 a^{2} + a^{2} + 2 a^{2}} = a \sqrt{7} \\ S_{Δ A B O} = \frac{(2 a + 4 a) . a \sqrt{3}}{2} - \frac{1}{2} .2 a . \frac{a \sqrt{3}}{2} - \frac{1}{2} .4 a . \frac{a \sqrt{3}}{2} = \frac{3 a^{2} \sqrt{3}}{2} . \end{array}$

Suy ra

$\begin{array}{l} A H = \frac{2 a . a \sqrt{7} . a \sqrt{13}}{4. \frac{3 a \sqrt{3}}{2}} = \frac{a \sqrt{273}}{9} . \\ S H = \sqrt{S A^{2} - A H^{2}} = \sqrt{4 a^{2} - \frac{273 a^{2}}{81}} = \frac{a \sqrt{51}}{9} . \end{array}$

Diện tích $S_{Δ A F O} = 2 S_{Δ A B O} = 3 a^{2} \sqrt{3} .$

Thể tích của khối chóp S. AFO là: $V_{S . A F O} = \frac{1}{3} S H . S_{A F O} = \frac{a^{3} \sqrt{153}}{9} .$

Diện tích tam giác SAF:

$S A = 2 a, A F = 3 a \Rightarrow S B^{2} = \frac{S O^{2} + S F^{2}}{2} - \frac{F O^{2}}{4} \Rightarrow S F = 3 a \sqrt{2} \Rightarrow S_{Δ S A F} = \frac{a^{2} \sqrt{119}}{4} .$

Vậy $d (S A, C D) = d (C D, (S A F)) = d (O, (S A F)) = \frac{3 V_{O . S A F}}{S_{Δ S A F}} = \frac{3 \frac{a^{3} \sqrt{153}}{9}}{\frac{a^{2} \sqrt{119}}{4}} = \frac{2 a}{\sqrt{7}} .$