Bài 10 trang 91 SGK Hình học 12

Đề bài

Giải bài toán sau đây bằng phương pháp tọa độ:

Cho hình lập phương \(ABCD.A'B'C'D'\) có cạnh bằng \(1\). Tính khoảng cách từ đỉnh \(A\) đến các mặt phẳng \((A'BD)\) và \((B'D'C)\).

Hướng dẫn giải

+) Gắn hệ trục tọa độ sao cho \(A(0;0;0), B(1;0;0); D(0;1;0), A'(0;0;1).\)

+) Tìm tọa độ các đỉnh còn lại của hình lập phương.

+) Viết phương trình các mặt phẳng \((A'BD)\) và \((B'D'C)\).

+) Sử dụng công thức tính khoảng cách từ 1 điểm đến một mặt phẳng tính khoảng cách từ đỉnh \(A\) đến các mặt phẳng \((A'BD)\) và \((B'D'C)\).

Lời giải chi tiết

Chọn hệ trục tọa độ \(Oxyz\) sao cho \(A(0 ; 0 ; 0), B(1 ; 0 ;  0), D(0 ; 1; 0), A'(0 ; 0 ; 1)\)

Khi đó \(B'(1 ; 0 ; 1), D'(0 ; 1 ; 1), C(1 ; 1 ; 0)\).

Phương trình mặt phẳng \((A'BD)\) có dạng: \(\frac{x}{1} + \frac{y}{1} + \frac{z}{1} = 1 \Leftrightarrow x + y + z - 1 = 0\).

\(\overrightarrow{CB'}(0 ; -1 ; 1)\) ; \(\overrightarrow{CD'}(-1 ; 0 ; 1)\).

Mặt phẳng \((B'D'C)\) qua điểm \(C\) và nhận \(\overrightarrow{n}=\left [\overrightarrow{CB'},\overrightarrow{CD'} \right ] = (-1 ; -1 ; -1 )\) làm vectơ pháp tuyến.

Phương trình mặt phẳng \((B'D'C)\) có dạng: \(x-1 + y-1 + z  = 0 \Leftrightarrow x+y+z-2=0\).

Vậy:

\(\begin{array}{l}d\left( {A;\left( {A'BD} \right)} \right) = \frac{{\left| { - 1} \right|}}{{\sqrt {1 + 1 + 1} }} = \frac{1}{{\sqrt 3 }}\\d\left( {A;\left( {B'D'C} \right)} \right) = \frac{{\left| { - 2} \right|}}{{\sqrt {1 + 1 + 1} }} = \frac{2}{{\sqrt 3 }}\end{array}\)