Cho hình lăng trụ đứng ABC.A’B’C’ có đáy ABC là tam giác cân tại C, đáy AB bằng 2a và góc . Mặt phẳng (C’AB) tạo với đáy (ABC) một góc 600. Tính thể tích của khối lăng trụ ABC.A’B’C’ và khoảng cách giữa hai đường thẳng AC’ và CB'.
*Tính thể tích Gọi M là trung điểm của AB. Tam giác CAB cân tại C suy ra AB \(\perp\) CM. Mặt khác AB \(\perp\) CC’ \(\Rightarrow\) AB \(\perp\) (CMC’) \(\Rightarrow \widehat{CMC}=60^0\). Gọi V là thể tích lăng trụ ABC.A’B’C’ thì \(V=S_{ABC}.CC'\) Ta có \(CM=BM.tan30^0=\frac{a}{\sqrt{3}}\Rightarrow S_{ABC}=\frac{1}{2}CM.AB=\frac{a^2}{\sqrt{3}}\) \(CC'=CM.tan60^0=\frac{a}{\sqrt{3}}.\sqrt{3}=a\Rightarrow V=\frac{a^2}{\sqrt{3}}a=\frac{a^3}{\sqrt{3}}\) *Tính khoảng cách Gọi E đối xứng với A’ qua C’. Suy ra ACEC’ là hình bình hành Nên AC' // CE \(\subset (CB'E)\Rightarrow AC' //(CB'E)\) mà \(B'C\subset (CB'E)\) Do đó \(d(AC',B'C)=d(AC',(EB'C))=d(C'(EB'C))\) Tam giác A’B’E có A’C’ = C’E = B’C’ nên tam giác A’B’E vuông tại B’. Gọi K là trung điểm B’E, ta có tam giác B’C’E cân tại C’ nên \(\left.\begin{matrix} C'K\perp B'E\\ CC'\perp (A'B'C')=(A'B'E)\Rightarrow CC'\perp B'E \end{matrix}\right\}\Rightarrow B'E\perp (CC'K)\) Kẻ \(C'H \perp CK \Rightarrow C'H \subset (CC'K)\) mà \(B'E \perp (CC'K) \Rightarrow B'E \perp C'H\) Từ đó \(\Rightarrow C'H \perp (CB'E)\) hay \(C'H = d(C', (CB'E))\) Ta tính được \(CB=\frac{2a}{\sqrt{3}}\Rightarrow C'B'=C'E=CB=\frac{2a}{\sqrt{3}}\) Lại có \(\widehat{ABC}=30^0\), tam giác ABC cân tại C nên \(\widehat{ACB}=120^0=\widehat{A'C'B'}\Rightarrow \widehat{B'C'E}=60^0\) Nên tam giác B'C'E đều; tính được \(C'K=\sqrt{B'C'^2-(\frac{B'E}{E})^2}=a\) Tam giác CC’K vuông cân tại C’ do đó \(C'H=\frac{CK}{2}=\frac{\sqrt{CC'^2+CK^2}}{2}=\frac{a\sqrt{2}}{2}\) Vậy \(d(AC', CB')= C'H=\frac{a\sqrt{2}}{2}\)