Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có AB = 2. Gọi M, N lần lượt là trung điểm của các cạnh bên SA, SC sao cho BM vuông góc với DN . Tính thể tích khối chóp S.ABCD và khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và DN.
\(AC\cap BD=\left \{ O \right \}\) Ta chọn hệ trục tọa độ (Oxyz), gốc O, trục Ox cùng hướng tia DB, trục Oy cùng hướng tia AC , trục Oz cùng hướng tia OS . Đặt SO = h > 0 , từ đó có: \(O(0;0;0), A(-\sqrt{2};0;0;0),B(0;\sqrt{2};0), C(\sqrt{2};0;0),D(0;-\sqrt{2};0),S(0;0;h)\) \(\Rightarrow M(-\frac{\sqrt{2}}{2};0\frac{h}{2});N(\frac{\sqrt{2}}{2};0;\frac{h}{2}) \Rightarrow \overline{BM}=(-\frac{\sqrt{2}}{2};-\sqrt{2};\frac{h}{2})\) \(\overline{DN}=(\frac{\sqrt{2}}{2};\sqrt{2};\frac{h}{2})\) Do \(BN\perp DN\Rightarrow \overline{BM}.\overline{DN}=0\Rightarrow -\frac{2}{4}-2+ \frac{h^2}{4}=0\Rightarrow h=\sqrt{10}\) Mặt khác \(S_{ABCD}=2^2=4\) Vậy \(V_{S.ABCD}=\frac{1}{3}.SO.S_{ABCD}=\frac{1}{3}.\sqrt{10}.4=\frac{4\sqrt{10}}{3}\) \(AB\parallel CD\Rightarrow AB\parallel (SCD)\supset DN\) \(\Rightarrow d(AB,BN) =d(AB,(SCD))=2d(O,(SCD))\) Phương trình \((SCD):\frac{x}{\sqrt{2}}+\frac{y}{-\sqrt{2}}+\frac{z}{\sqrt{10}}=1\Leftrightarrow (SCD):\sqrt{5}x-\sqrt{5}y+z-\sqrt{10}=0\) \(\Rightarrow d(O,(SCD))=\frac{\left | \sqrt{5}.0- \sqrt{5}.0+0-\sqrt{10}\right |}{\sqrt{11 }}=\frac{\sqrt{110}}{11}\) \(\Rightarrow d(AB,DN)=\frac{2\sqrt{110}}{11}\)