Bài tập khoảng cách trong không gian

KHOẢNG CÁCH
A. KIẾN THỨC CẦN NẮM:
1. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng, đến một mặt phẳng 
	 	trong đó H là hình chiếu của M trên a hoặc (P). 
2. Khoảng cách giữa đường thẳng và mặt phẳng song song, giữa hai mặt phẳng song song
	d(a,(P)) = d(M,(P))	trong đó M là điểm bất kì nằm trên a.
	d((P),(Q) = d(M,(Q))	trong đó M là điểm bất kì nằm trên (P).
3. Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
	· Đường thẳng D cắt cả a, b và cùng vuông góc với a, b được gọi là đường vuông góc chung của a, b.
	· Nếu D cắt a, b tại I, J thì IJ được gọi là đoạn vuông góc chung của a, b.
	· Độ dài đoạn IJ được gọi là khoảng cách giữa a, b.
	· Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa một trong hai đường thẳng đó với mặt phẳng chứa đường thẳng kia và song song với nó.
	· Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song lần lượt chứa hai đường thẳng đó.
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP:
Dạng 1: Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
Phương pháp: Dựng đoạn vuông góc chung của hai đường thẳng chéo nhau a và b.
	Cách 1: Giả sử a ^ b:
	· Dựng mặt phẳng (P) chứa b và vuông góc với a tại A.
	· Dựng AB ^ b tại B
	Þ AB là đoạn vuông góc chung của a và b.
	Cách 2: Sử dụng mặt phẳng song song.
	· Dựng mặt phẳng (P) chứa b và song song với a.
	· Chọn M Î a, dựng MH ^ (P) tại H.
	· Từ H dựng đường thẳng a¢ // a, cắt b tại B.
	· Từ B dựng đường thẳng song song MH, cắt a tại A.
	Þ AB là đoạn vuông góc chung của a và b.
	Chú ý: d(a,b) = AB = MH = a(a,(P)).
	Cách 3: Sử dụng mặt phẳng vuông góc.
	· Dựng mặt phẳng (P) ^ a tại O.
	· Dựng hình chiếu b¢ của b trên (P).
	· Dựng OH ^ b¢ tại H.
	· Từ H, dựng đường thẳng song song với a, cắt b tại B.
	· Từ B, dựng đường thẳng song song với OH, cắt a tại A.
	Þ AB là đoạn vuông góc chung của a và b.
	Chú ý: d(a,b) = AB = OH.
Cho hình tứ diện OABC, trong đó OA, OB, OC = a. Gọi I là trung điểm của BC. Hãy dựng và tính độ dài đoạn vuông góc chung của các cặp đường thẳng:
	a) OA và BC.	()	b) AI và OC.	()
Cho hình chóp SABCD, đáy ABCD là hình vuông tâm O, cạnh a, SA ^ (ABCD) và SA = a. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng:
	a) SC và BD.	()	b) AC và SD.	()
Cho tứ diện SABC có SA ^ (ABC). Gọi H, K lần lượt là trực tâm của các tam giác ABC và SBC.
	a) Chứng minh ba đường thẳng AH, SK, Bc đồng qui.
	b) Chứng minh SC ^ (BHK), HK ^ (SBC).
	c) Xác định đường vuông góc chung của BC và SA.(Gọi E = AH Ç BC. Đường vuông góc chung của BC và SA là AE.)
ABCD cạnh bằng a, I là trung điểm của AB. Dựng IS ^ (ABCD) và IS = . Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm của các cạnh BC, SD, SB. Hãy dựng và tính độ dài đoạn vuông góc chung của các cặp đường thẳng:
a) NP và AC	()	b) MN và AP.	()
Dạng 2: Tính khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng, mặt phẳng,
Khoảng cách giữa đường thẳng và mặt phẳng song song,
Khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song.
Phương pháp: Để tính khoảng cách từ một điểm đến đường thẳng (mặt phẳng) ta cần xác định đoạn vuông góc vẽ từ điểm đó đến đường thẳng (mặt phẳng).
Cho hình chóp SABCD, có SA ^ (ABCD) và SA = a, đáy ABCD là nửa lục giác đều nội tiếp trong đường tròn đường kinh AD = 2a.
	a) Tính các khoảng cách từ A và B đến mặt phẳng (SCD).	(d(A,(SCD)) = a; d(B,(SCD)) = )
	b) Tính khoảng cách từ đường thẳng AD đến mặt phẳng (SBC).	()
	c) Tính diện tích của thiết diện của hình chóp SABCD với mặt phẳng (P) song song với mp(SAD) và cách (SAD) một khoảng bằng .	()
Cho hình lăng trụ ABC.A¢B¢C¢ có AA¢ ^ (ABC) và AA¢ = a, đáy ABC là tam giác vuông tại A có BC = 2a, AB = a.
	a) Tính khoảng cách từ AA¢ đến mặt phẳng (BCC¢B¢).	()
	b) Tính khoảng cách từ A đến (A¢BC).	()
	c) Chứng minh rằng AB ^ (ACC¢A¢) và tính khoảng cách từ A¢ đến mặt phẳng (ABC¢).	()
Cho hình chóp SABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, SA ^ (ABCD) và SA = 2a.
	a) Tính khoảng cách từ A đến mp(SBC), từ C đến mp(SBD).	(; )
	b) M, N lần lượt là trung điểm của AB và AD. Chứng minh rằng MN song song với (SBD) và tính khoảng cách từ MN đến (SBD).	()
	c) Mặt phẳng (P) qua BC cắt các cạnh SA, SD theo thứ tự tại E, F. Cho biết AD cách (P) một khoảng là , tính khoảng cách từ S đến mặt phẳng (P) và diện tích tứ giác BCFE.	()
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi cạnh a và . Gọi O là giao điểm của AC và BD. Đường thẳng SO ^ (ABCD) và SO = . Gọi E là trung điểm của BC, F là trung điểm của BE.
a) Chứng minh (SOF) ^ (SBC).
b) Tính các khoảng cách từ O và A đến (SBC).	(d(O,(SBC)) = , d(A,(SBC)) = )