Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình thoi, tam giác SAB đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng (ABCD). Biết AC = 2a,BD = 4a , tính theo a thể tích khối chóp S.ABCD và khoảng cách giữa hai đường thẳng AD và SC.
Gọi \(O=AC\cap BD,H\) là trung điểm của AB, suy ra \(SH\perp AB\). Do \(AB=(SAB)\cap (ABCD)\) và \((SAB)\perp (ABCD)\) nên \(SH\perp (ABCD)\) Ta có \(OA=\frac{AC}{2}=\frac{2a}{2}=2a\) \(OB=\frac{BD}{2}=\frac{4a}{2}=2a\) \(AB=\sqrt{OA^2+OB^2}=\sqrt{a^2+4a^2}=a\sqrt{5}\)
+) \(SH=\frac{AB\sqrt{3}}{2}=\frac{a\sqrt{15}}{2}\) \(S_{ABCD}=\frac{1}{2}AC.BD=\frac{1}{2}2a.4a=4a^2\) Thể tích khối chóp SABCD là \(V=\frac{1}{3}=SH.S_{ABCD}=\frac{1}{3}\frac{a\sqrt{15}}{2}.4a^2=\frac{2a^3\sqrt{15}}{3}\) Ta có BC // AD nên AD // (SBC) \(\Rightarrow d(AD,SC)=d(AD,(SBC))=d(A,(SBC))\) Do H là trung điểm của AB và B \(=AH\cap (SBC)\) nên \(d(A,(SBC))=2d(H,(SBC))\) Kẻ \(HE\perp BC,H\in BC\), do \(SH\perp BC\) nên \(BC\perp (SHE)\) Kẻ \(HK\perp SE,K\in SE\), ta có \(BC\perp HK\Rightarrow HK\perp (SBC)\Rightarrow HK=d(H,(SBC))\) \(HE=\frac{2S_{BCH}}{BC}=\frac{S_{ABCD}}{2.AB}=\frac{4a^2}{2a\sqrt{5}}\) \(\frac{1}{HK^2}=\frac{1}{HE^2}+\frac{1}{SH^2}=\frac{5}{4a^2}+\frac{4}{15a^2}=\frac{91}{60a^2}\) \(\Rightarrow HK=\frac{2a\sqrt{15}}{\sqrt{91}}=\frac{2a \sqrt{1365}}{91}\) Vậy \(d(AD,SC)=2HK=\frac{4a \sqrt{1365}}{91}\)