Cho hình chóp SABCD có đáy hình vuông cạnh a hình chiếu vuông góc của S xuống mặt phẳng đáy (ABCD) là trung điểm H của AB góc tạo bởi SC và mặt phẳng (ABC)bằng 60 độ. Tính khoảng cách từ điểm H đến mặt phẳng (SCD)
Cho hình chóp SABCD có đáy hình vuông cạnh a hình chiếu vuông góc của S xuống mặt phẳng đáy (ABCD) là trung điểm H của AB góc tạo bởi SC và mặt phẳng (ABC)bằng 60 độ. Tính khoảng cách từ điểm H đến mặt phẳng (SCD)
Đáp án+Giải thích các bước giải: Trong hình.
Đáp án:
$d(H;(SCD))= \dfrac{a\sqrt{285}}{19}$
Giải thích các bước giải:
Ta có:
$HA = HB =\dfrac12AB = \dfrac a2$
Áp dụng định lý Pytago vào $\triangle HBC$ vuông tại $B$ ta được:
$\quad HC^2 = HB^2 + BC^2$
$\Rightarrow HC =\sqrt{HB^2 + BC^2}=\sqrt{\dfrac{a^2}{4} + a^2}$
$\Rightarrow HC =\dfrac{a\sqrt5}{2}$
Ta lại có:
$SH\perp (ABCD)\quad (gt)$
$\Rightarrow HC$ là hình chiếu của $SC$ lên $(ABCD)$
$\Rightarrow \widehat{(SC;(ABCD))}=\widehat{SCH}= 60^\circ$
$\Rightarrow SH = HC.\tan\widehat{SCH}= \dfrac{a\sqrt5}{2}\cdot \tan60^\circ$
$\Rightarrow SH = \dfrac{a\sqrt{15}}{2}$
Gọi $M$ là trung điểm $CD$
$\Rightarrow HM//BC//AD;\ HM = BC = AD = a$
$\Rightarrow HM\perp CD$
Khi đó:
$\begin{cases}HM\perp CD\quad (cmt)\\SH\perp CD\quad (SH\perp (ABCD))\end{cases}$
$\Rightarrow CD\perp (SHM)$
Trong $mp(SHM)$ kẻ $HK\perp SM$
$\Rightarrow CD\perp HK$
$\Rightarrow HK\perp (SCD)$
$\Rightarrow HK = d(H;(SCD))$
Áp dụng hệ thức lượng trong $\triangle SHM$ vuông tại $H$ đường cao $HK$ ta được:
$\quad \dfrac{1}{HK^2}=\dfrac{1}{SH^2} +\dfrac{1}{HM^2}$
$\Rightarrow HK =\dfrac{SH.HM}{\sqrt{SH^2 + HM^2}}$
$\Rightarrow HK =\dfrac{\dfrac{a\sqrt{15}}{2}\cdot a}{\sqrt{\dfrac{15a^2}{4} + a^2}}$
$\Rightarrow HK = \dfrac{a\sqrt{285}}{19}$
Vậy $d(H;(SCD))= \dfrac{a\sqrt{285}}{19}$