Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh 2a, mặt phẳng (SAB) vuông với đáy, tam giác SAB cân tại S và SC tạo với đáy một góc 600 . Tính thể tích khối chóp S.ABCD và khoảng cách giữa hai đường thẳng BD và SA theo a.
Gọi H là trung điểm AB. Do SAB cân tại S, suy ra SH \(\perp\) AB, mặt khác (SAB)\(\perp\)(ABCD) Nên SH \(\perp\)(ABCD) và \(\widehat{SCH}=60^0\) Ta có \(SH=CH.tan60^0=\sqrt{CB^2+BH^2}.tan60^0=a\sqrt{15}\)
\(V_{S.ABCD}=\frac{1}{3}.SH.S_{ABCD}=\frac{1}{3}.a\sqrt{15}.4a^2=\frac{4\sqrt{15}}{3}a^3\) Qua A vẽ đường thẳng \(\Delta\) song song với BD. Gọi E là hình chiếu vuông góc của H lên \(\Delta\) và K là hình chiếu của H lên SE, khi đó \(\Delta\)\(\perp\)(SHE) \(\Rightarrow\)\(\Delta\)\(\perp\)HK suy ra HK \(\perp\) (S,\(\Delta\)). Mặt khác, do BD // (S,\(\Delta\)) nên ta có: d(BD; SA) = d(BD;(S,\(\Delta\))) = d(B;(S,\(\Delta\))=2d(H;(S,\(\Delta\)))= 2HK Ta có \(\widehat{EAH}=\widehat{DBA}=45^0\) nên tam giác EAH vuông cân tại E, suy ra \(HE=\frac{AH}{\sqrt{2}}=\frac{a}{\sqrt{2}}\) \(\Rightarrow HL=\frac{HE.HS}{\sqrt{HE^2+HS^2}}=\frac{\frac{a}{\sqrt{2}}a\sqrt{15}}{\sqrt{(\frac{a}{\sqrt{2}})^2+(a\sqrt{15})^2}}=\sqrt{\frac{15}{31}}a\) Vậy: \(d(BD;SA)=2\sqrt{\frac{15}{31}}a\)