Tổng khoảng cách từ một điểm trong bất kì của khối tứ diện đều cạnh \(a\) đến tất cả các mặt của tứ diện bằng: A.\(\dfrac{{\sqrt 6 a}}{2}\) B.\(2a\sqrt 3 \) C.\(\dfrac{{\sqrt 6 a}}{3}\) D.\(a\sqrt 3 \)
Đáp án đúng: C Phương pháp giải: - Gọi \(H\) là tâm tam giác đều \(ABC \Rightarrow SH \bot \left( {ABC} \right)\). - Sử dụng tính chất tam giác đều và định lí Pytago tính \(SH\), từ đó tính \({V_{S.ABC}}\). - Phân chia khối đa diện: \({V_{S.ABC}} = {V_{M.ABC}} + {V_{M.SAB}} + {V_{M.SBC}} + {V_{M.SAC}}\). - Áp dụng công thức \(d\left( {M;\left( {SAB} \right)} \right) = \dfrac{{{V_{M.SAB}}}}{{{S_{\Delta SAB}}}}\).Giải chi tiết: Giả sử ta có khối tứ diện đều \(S.ABC\). Gọi \(H\) là tâm tam giác đều \(ABC\) \( \Rightarrow SH \bot \left( {ABC} \right)\). Gọi \(E\) là trung điểm của \(BC\). Vì \(\Delta ABC\) đều cạnh \(a \Rightarrow AE = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{2}\) \( \Rightarrow AH = \dfrac{2}{3}AE = \dfrac{{a\sqrt 3 }}{3}\) và \({S_{\Delta ABC}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\). Xét tam giác vuông \(SAH\): \(SH = \sqrt {S{A^2} - A{H^2}} = \sqrt {{a^2} - \dfrac{{{a^2}}}{3}} = \dfrac{{a\sqrt 6 }}{3}\). \( \Rightarrow {V_{S.ABC}} = \dfrac{1}{3}SH.{S_{\Delta ABC}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{{a\sqrt 6 }}{3}.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{{{a^3}\sqrt 2 }}{{12}}\). Gọi \(M\) là điểm bất kì nằm trong khối tứ diện đều, ta có: \({V_{S.ABC}} = {V_{M.ABC}} + {V_{M.SAB}} + {V_{M.SBC}} + {V_{M.SAC}}\). Gọi \({d_1},\,\,{d_2},\,\,{d_3},\,\,{d_4}\) lần lượt là khoảng cách từ điểm \(M\) đến các mặt phẳng \(\left( {ABC} \right)\), \(\left( {SAB} \right)\), \(\left( {SBC} \right)\), \(\left( {SCA} \right)\). Do tứ diện \(S.ABC\) đều cạnh \(a\) nên \({S_{\Delta ABC}} = {S_{\Delta SAB}} = {S_{\Delta SBC}} = {S_{\Delta SAC}} = \dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\). Khi đó ta có: \(\begin{array}{l}{V_{S.ABC}} = {V_{M.ABC}} + {V_{M.SAB}} + {V_{M.SBC}} + {V_{M.SAC}}\\ \Leftrightarrow \dfrac{{{a^3}\sqrt 2 }}{{12}} = \dfrac{1}{3}{d_1}.{S_{\Delta ABC}} + \dfrac{1}{3}{d_2}.{S_{\Delta SAB}} + \dfrac{1}{3}{d_3}.{S_{\Delta SBC}} + \dfrac{1}{3}{d_4}.{S_{\Delta SAC}}\\ \Leftrightarrow \dfrac{{{a^3}\sqrt 2 }}{{12}} = \dfrac{1}{3}\left( {{d_1} + {d_2} + {d_3} + {d_4}} \right).\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\\ \Leftrightarrow {d_1} + {d_2} + {d_3} + {d_4} = \dfrac{{a\sqrt 6 }}{3}\end{array}\) Chọn C.