Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a, góc giữa cạnh bên và mặt đáy bằng. Gọi M, N lần lượt là trung điểm AB, BC. Tính thể tích khối chóp S.ABC và khoảng cách từ C đến mặt phẳng (SMN).
*) Vì S.ABC là hình chóp đều nên ABC là tam giác đều tâm G và \(\small SG\perp (ABC)\Rightarrow V_{S.ABC}=\frac{1}{3}.SG.S_{ABC}\) Tam giác ABC đều cạnh a nên: \(\small AN= \frac{a\sqrt{3}}{2}\Rightarrow S_{ABC}=\frac{a^2\sqrt{3}}{4}\) Có AG là hình chiếu của AS trên (ABC) nên góc giữa cạnh bên SA với đáy là \(\small (\widehat{SA, \ AG})=\widehat{SAG}=60^0\) (Vì \(\small SG\perp AG\Rightarrow \widehat{SAG}\) nhọn) Vì G là trọng tâm tam giác ABC nên \(\small AG=\frac{2}{3}AN=\frac{a\sqrt{3}}{3}\) trong tam giác SAG có \(\small SG=AG.tan60^0=a\). Vậy \(\small V_{S.ABC}=\frac{1}{3}a.\frac{a^2\sqrt{3}}{4}=\frac{a^3\sqrt{3}}{12}\) Do G là trọng tâm tam giác ABC nên C, G, M thẳng hàng và CM = 3GM mà M \(\small \in\) (SMN) nên d(C,(SMN)) = 3d(G,(SMN)) . Ta có tam giác ABC đều nên tại K: SG \(\small \perp\) (ABC) \(\small \Rightarrow\) SG \(\small \perp\) MN \(\small \Rightarrow\) MN \(\small \perp\) (SGK). Trong (GKH), kẻ GH\(\small \perp\) SK \(\small \Rightarrow\)GH\(\small \perp\) MN \(\small \Rightarrow\) GH \(\small \perp\)(SMN) , H \(\small \in\) SK \(\small \Rightarrow\) d(G,(SMN)) = GH. Ta có \(\small BK = \frac{1}{2}AN; BG = AG = \frac{2}{3}AN \Rightarrow GK = \frac{2}{3}AN - \frac{1}{2}AN = \frac{2}{5}AN=\frac{a\sqrt{3}}{12}\) Trong tam giác vuông SGK có GH là đường cao nên \(\small \frac{1}{GH^2}=\frac{1}{SG^2}+\frac{1}{GK^2}=\frac{1}{a^2}+\frac{48}{a^2}=\frac{49}{a^2}\) \(\small \Rightarrow GH=\frac{a}{7}\). Vậy \(\small d(C,(SMA))=3GH=\frac{3a}{7}\)