Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thang cân (BC//AD). Biết đường cao SH = a, với H là trung điểm của AD, AB = BC = CD = a, AD = 2a. Tính thể tích khối chóp S.ABCD và khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và AD theo a.
Kẻ đường cao BK của hình thang ABCD, ta có: \(BK=\sqrt{AB^2-AK^2}=\frac{a\sqrt{3}}{2}\) Diện tích ABCD là \(S_{(ABCD)}=\frac{AD+BC}{2}.BK=\frac{3a^2\sqrt{3}}{4}\)
Thể tích khối chóp S.ABCD: \(V=\frac{1}{3}.SH.S_{ABCD}=\frac{a^3\sqrt{3}}{4}\) (đvtt)
Gọi I là trung điểm của BC, kẻ HJ vuông góc SI tại J. Vì BC \(\perp\) SH và BC \(\perp\) HI nên BC \(\perp\) HJ. Từ đó suy ra HJ \(\perp\) (SBC)
Khi đó \(d(AD,SB) =d (AD,(SBC))= d(H,(SBC)) = HJ\)
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông SHI ta có: \(HJ=\frac{SH.HI}{\sqrt{SH^2+HI^2}}=\frac{a\frac{a\sqrt{3}}{2}}{\sqrt{a^2+\frac{3}{4}a^2}}\) Vậy \(d(AD,SB)=HJ=\frac{a\sqrt{21}}{7}\)