Đề bài - câu 87 trang 131 sách bài tập hình học 11 nâng cao

\[\eqalign{ & {S_{BMNC}} = {1 \over 2}\left[ {b + b.{{2{\rm{a}} - x} \over {2{\rm{a}}}}} \right].\sqrt {{a^2} + {x^2}} \cr & = {b \over {4{\rm{a}}}}\left[ {4{\rm{a}} - x} \right]\sqrt {{a^2} + {x^2}} \cr} \]

Đề bài

Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật với AB = a, AD = b; cạnh bên SA vuông góc với mặt phẳng đáy, AS = 2a. Gọi M là điểm bất kì trên cạnh AS, đặt \[AM = x\left[ {0 \le x \le 2{\rm{a}}} \right]\].

a] Thiết diện của hình chóp S.ABCD khi cắt bởi mp[MBC] là hình gì? Tính diện tích thiết diện.

b] Tính khoảng cách từ điểm S đến mp[MBC] ứng với mỗi vị trí của M.

Lời giải chi tiết

a] Vì \[BC//SA{\rm{D}},M \in mp\left[ {SA{\rm{D}}} \right] \cap mp\left[ {MBC} \right]\]

nên \[mp\left[ {MBC} \right] \cap \left[ {SA{\rm{D}}} \right] = MN\]

mà \[MN//BC\left[ {N \in S{\rm{D}}} \right]\].

Như vậy BMNC là hình thang.

Mặt khác \[BC \bot \left[ {SAB} \right]\] nên \[BC \bot BM\].

Vậy BMNC là hình thang vuông.

Do đó thiết diện của hình chóp S.ABCD khi cắt bởi mp[MBC] nói chung là hình thang vuông.

Khi x = 0 thì thiết diện là hình chữ nhật ABCD, và khi x = 2a thì thiết diện là tam giác SBC.

Ta có

\[\eqalign{ & {S_{BMNC}} = {1 \over 2}\left[ {BC + MN} \right].BM \cr & B{M^2} = {a^2} + {x^2} \cr} \]

hay \[BM = \sqrt {{a^2} + {x^2}} \]

\[{{MN} \over {A{\rm{D}}}} = {{SM} \over {SA}} = {{2{\rm{a}} - x} \over {2{\rm{a}}}}\], từ đó \[MN = b.{{2{\rm{a}} - x} \over {2{\rm{a}}}}\].

Từ đó

\[\eqalign{ & {S_{BMNC}} = {1 \over 2}\left[ {b + b.{{2{\rm{a}} - x} \over {2{\rm{a}}}}} \right].\sqrt {{a^2} + {x^2}} \cr & = {b \over {4{\rm{a}}}}\left[ {4{\rm{a}} - x} \right]\sqrt {{a^2} + {x^2}} \cr} \]

b] Do \[\left[ {BMNC} \right] \bot \left[ {SAB} \right]\] nên khi kẻ SH vuông góc với đường thẳng \[BM\left[ {H \in BM} \right]\] thì \[SH \bot \left[ {BMNC} \right]\].

Khoảng cách từ S đến mp[BCM] là SH. Dễ thấy

\[SH.BM = 2{{\rm{S}}_{SBM}} = 2.{1 \over 2}a\left[ {2{\rm{a}} - x} \right]\]

Vậy \[SH = {{a\left[ {2{\rm{a}} - x} \right]} \over {\sqrt {{a^2} + {x^2}} }}\]

Video liên quan

Bài Viết Liên Quan

Chủ Đề