Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi cạnh a, góc \(\widehat{BAD}=60^0\), SA= SB = SD = \(\frac{a\sqrt{3}}{2}\). Tính thể tích khối chóp S.BCD và khoảng cách giữa 2 đường thẳng AD và SB.
ABCD là hình thoi \(\Rightarrow S_{ABD}=S_{BDC}\Rightarrow V_{SBCD}\Rightarrow\) ta đi tính \(V_{SBCD}\) Có: \(\widehat{BAD}=60^0\) ABCD là hình thoi \(\Rightarrow\) ABD là tam giác đều \(BD\perp AC,SO\perp BD,BD\perp (SAO)\) \(\Rightarrow (SAO)\perp (ABD)\) theo gt AO. Gọi G là trọng tâm \(ΔABD \Rightarrow SB \perp (ABD)\)\(\Delta ABD \Rightarrow SB \perp (ABD)\) (vì tứ diện SABD có SA = SB = SD trên đường cao từ đỉnh S xuống mặt (ABD) chính là trọng tâm \(\Delta\)ABD) \(\Rightarrow AG=\frac{2}{3}AO=\frac{2}{3}\frac{a\sqrt{3}}{2}=\frac{a\sqrt{3}}{3}\) \(SG=\sqrt{SA^2-AB^2}=\sqrt{\frac{3a^2}{4}-\frac{3a^2}{9}}=\frac{a\sqrt{15}}{6}\) \(S_{\Delta ABD}=\frac{a^2\sqrt{3}}{4}\) \(\Rightarrow V_{SABD}=\frac{1}{3}SG.S_{ABD}=\frac{1}{3}.\frac{a\sqrt{15}}{6}.\frac{a^2\sqrt{3}}{4}=\frac{a^3\sqrt{15}}{24}\)
\(Có AD // BC \Rightarrow d (AD;SB) = d(AD;(SBC)) = d(A;(SBC))\) Mặt \(AG \cap (SBC) = C\) \(\Rightarrow \frac{ d(A;(SBC))}{ d(G;(SBC))}=\frac{AC}{GC}=\frac{3}{2}\) Gọi H là hình chiếu của G lên BC \(\Rightarrow\) GH\(\perp\)BC \(\Rightarrow\) BC\(\perp\)(SGH) \(\Rightarrow\)(SBC)\(\perp\)(SHG) giao tuyến SH Trong (SHG) gọi I là hình chiếu của G lên SH\(\Rightarrow\)d (G;(SBC))= GI SHG có SGH là tam giác vuông tại G, đường cao GI \(\Rightarrow \frac{1}{GI^2}=\frac{1}{SG^2}+\frac{1}{HG^2}=\frac{36}{15a^2}+\frac{9}{3a^2}=\frac{27}{5a^2}\) \(\Rightarrow GI=\frac{a\sqrt{15}}{9}\Rightarrow d(A,(SBC))=\frac{3}{2}d(G;(SBC))=\frac{3}{2}.\frac{a\sqrt{15}}{9}=\frac{a\sqrt{15}}{6}\) \(\Rightarrow\) Vậy \(d(AD;SB)=\frac{a\sqrt{15}}{6}\)