Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
KHOẢNG CÁCH GIỮA HAI ĐƯỜNG CHÉO NHAU
Giáo viên: Nguyễn Tiến Đạt và Vũ Văn Ngọc
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
1.
Định nghĩa
Cho a, b là hai đường thẳng chéo nhau trong không gian. Các điểm M, N lần lượt
MN a
. Khi đó, MN được gọi là đoạn
MN b
nằm trên các đường thẳng a và b sao cho
vuông góc chung giữa a và b. Khoảng cách giữa a và b bằng độ dài đoạn MN.
2.
Nhận Xét
Khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau bằng khoảng cách giữa một trong
hai đường thẳng đó đến mặt phẳng song song với nó và chứa đường thẳng còn lại.
3.
b
Phương Pháp chung
Cho a, b là hai đường thẳng chéo nhau.
B1: Tìm giao điểm I giữa b và mặt phẳng đáy.
B2: Qua I kẻ đường thẳng Ix song song với a.
Gọi là mặt phẳng chứa b và Ix a
B3: d a ,b d a , d M , trong đó M là một
x
a
M
α
I
đáy
điểm bất kì thuộc đường thẳng a. Và chú ý
nếu a đi qua chân đường cao H thì ta chọn
M H .
1
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN
1. Phương pháp
a) Đường vuông góc chung của hai đường thẳng chéo
nhau
Đường thẳng cắt hai đường thẳng a, b và cùng
vuông góc với mỗi đường ấy gọi là đường vuông góc
chung của a và b. Đoạn thẳng MN gọi là đoạn vuông
góc chung của a và b.
b) Một số hướng tính khoảng cách giữa hai đường thẳng chéo nhau
TH1: Khi a, b chéo nhau và a b.
+
Bước 1: Dựng mặt phẳng P chứa b và vuông
+
góc với a tại M.
Bước 2: Trong P dựng MN b tại N .
+
Bước 3: Đoạn MN là đoạn vuông góc chung của
a và b d a, b MN .
TH2: Khi a, b chéo nhau và a b.
Mục tiêu: Chuyển về khoảng cách từ một điểm đến một mặt phẳng.
Hướng 1: Chuyển thông qua khoảng cách từ
một đường đến một mặt phẳng.
Bước 1: Dựng mặt phẳng P chứa b
và song song với a .
a// P
Bước 2: d a, b d a, P
b P
M a
d M , P
Hướng 2: Chuyển thông qua khoảng cách giữa
mặt phẳng song song.
Bước 1: Dựng hai mặt phẳng P , Q
sao cho a P // Q b .
Bước 2: Khi đó
d a , b d P , Q d M , Q
2
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình vuông cạnh a . Đường thẳng SA vuông góc
với mặt phẳng đáy, SA a . Khoảng cách giữa hai đường thẳng SB và CD bằng
A. a.
B. a 2.
C. a 3.
Lời giải
D. 2a.
Vì CD // SAB
d CD ,SB d CD , SAB d D , SAB .
Vì
DA AB
DA SAB d D , SAB DA a.
DA SA
Vậy d CD ,SB d D , SAB a.
Chọn đáp án A.
Ví dụ 2: Cho tứ diện đều ABCD có cạnh bằng a . Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và
CD bằng
A.
a 3
.
2
B.
a 2
.
3
C.
a 2
.
2
D.
a 3
.
3
Lời giải
Gọi M , N lần lượt là trung điểm của AB và CD.
Vì BCD và ACD là các tam giác đều cạnh bằng a
AN CD
a 3
*
và
2
BN CD
MN ABN
* CD ABN CD MN
nên AN BN
1
Mặt khác, vì AN BN ABN cân tại N
MN AB 2
Từ 1 và 2 MN là đoạn vuông góc chung của
AB và CD .
Do đó: d AB , CD MN
AN 2 AM 2
2
a 3 a 2 a 2
.
2 2
2
3
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Vậy d AB , CD
a 2
Chọn đáp án C.
2
Ví dụ 3: Cho hình chóp S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh a . Hình chiếu của S trên ABC
0
trùng với trung điểm của BC . Biết SA hợp với đáy một góc 30 . Khi đó, khoảng cách giữa
hai đường thẳng SA và BC bằng
A.
a 3
.
2
B.
a 3
.
4
C.
a 2
.
3
D.
2a 2
.
3
Lời giải
Gọi H là trung điểm của BC SH ABC
SH BC 1
AH BC 2
Vì ABC đều
a 3
AH
2
Từ 1 và 2 BC SAH .
Trong SAH , kẻ HK SA , K SA 3
BC SAH
BC HK 4
HK
SAH
Vì
Từ 3 và 4 HK là đoạn vuông góc chung của SA và BC d SA , BC HK .
Vì SH ABC HA là hình chiếu của SA trên ABC
300.
SA, ABC
SA, HA SAH
Xét AHK vuông tại K , ta có: sin HAK
Vậy d SA , BC HK
HK
a 3 .
HK AH .sin HAK
AH
4
a 3
Chọn đáp án B.
4
Ví dụ 4: Cho hình chóp S.ABCD có đáy là hình chữ nhật với AD 2 AB 2a , cạnh SA
vuông góc với mặt phẳng đáy ABCD và SB tạo với mặt phẳng đáy ABCD một góc
600 . Khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SC bằng
a 21
2 a 21
a 21
.
.
.
A.
B.
C.
7
7
14
D.
a 21
.
21
Lời giải
4
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Vì AB // SCD d AB , SC d AB , SCD
d A , SCD
Trong SAD , kẻ AH SD , H SD
CD AD
CD SAD CD AH .
CD SA
Vì
AH SD
AH SCD d A , SCD AH
AH
CD
Vì
60 .
SB, AB SBA
0
Ta có: SB, ABCD
Xét SAB vuông tại A , ta có: tan SBA
Vậy d AB , SC AH
SA. AD
SA 2 AD 2
SA
a.tan 60 0 a 3.
SA AB.tan SBA
AB
2 a.a 3
2 a 21
Chọn đáp án B.
7
4 a 2 3a2
Ví dụ 5: Cho hình lăng trụ đứng ABC.ABC có đáy là tam giác vuông tại A với BC 2 a ,
AB a . Khi đó, tỉ số
A.
3d AA, BC
a
9
.
2
B.
bằng
3
.
2
C. 2.
D. 1.
Lời giải
Vì AA // BBC C
d AA,BC d AA , BBC C d A , BBC C .
Trong ABC , kẻ AH BC , H BC .
AH BC
AH BBC C
AH BB
Vì
d A, BBCC AH
Ta có: AC
3d AA, BC
a
AB2 AC 2
.
BC 2 AB 2 4 a 2 a 2 a 3.
d A , BBC C
Vậy
AB.AC
AB. AC
AB 2 AC 2
a.a 3
a 2 3a 2
3d A , BBCC
a
3.
a 3
.
2
a 3
2 3 Chọn đáp án B.
a
2
5
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Ví dụ 6: Cho hình lập phương ABCD.ABCD có cạnh bằng a . Gọi M , N lần lượt là trung
điểm của AB và CD . Khi đó, tỉ số
A.
2
.
4
B.
a 2 .d MN , AC
V A. ABC D
2
.
2
bằng
C.
3 2
.
4
D.
2
.
3
Lời giải
1
1
1
AA.SABCD .a.a 2 a 3 .
3
3
3
Vì MN // ABC d MN , AC d MN , ABC
Ta có: V A. ABC D
d M , ABC
Vì AM ABC B
d M , ABC
MB 1
d A , ABC AB 2
d M , ABC
1
d A , ABC .
2
BC AABB
BC AH.
AH AABB
Trong AA BB , kẻ AH A B , H A B . Vì
AH AB
AH ABC d A , ABC AH AB2 BH 2 .
AH BC
Vì
2
a 2
AB a 2
a 2
AH a2
Ta có: BH
.
2
2
2
2
Khi đó: d MN , AC d M , ABC
Vậy
a 2 .d MN , AC
V A. ABC D
21 d A, ABC 21 AH a 42 .
a 2
4 3 2 Chọn đáp án C.
1 3
4
a
3
a2 .
6
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
II. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông với AC
Câu 1.
a 2
. Cạnh
2
bên SA vuông góc với đáy, SB hợp với đáy góc 600 . Tính theo a khoảng cách giữa hai
đường thẳng AD và SC .
A.
a 3
.
4
B.
Câu 2.
chóp bằng
A.
a
6
a 2
.
2
C.
a
.
2
D.
a 3
.
2
Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a . Biết thể tích khối
a
3
2
6
. Tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng BC và SA .
B. a.
.
C.
2a
6
.
D.
a
.
2
Câu 3.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh a . Cạnh
60 0 . Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng
bên SA vuông góc với đáy, góc SBD
AB và SO .
A.
a 3
.
3
B.
a 6
.
4
C.
a 2
.
2
D.
a 5
.
5
Câu 4.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh bằng 2 .
Đường thẳng SO vuông góc với mặt phẳng đáy ABCD và SO 3 . Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng SA và BD .
A. 2.
B.
30
.
5
C. 2 2.
D.
2.
Câu 5.
Cho hình chóp S .ABC có đáy ABCD là hình vuông cạnh a , tâm O . Cạnh
bên SA 2 a và vuông góc với mặt đáy ABCD . Gọi H và K lần lượt là trung điểm của
cạnh BC và CD . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng HK và SD .
A.
a
.
3
B.
2a
.
3
C. 2a.
D.
a
.
2
Câu 6.
Cho hình lăng trụ ABC .A ' B ' C ' có đáy là tam giác đều cạnh có độ dài bằng
2a . Hình chiếu vuông góc của A ' lên mặt phẳng ABC trùng với trung điểm H của BC
. Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng BB ' và A ' H .
A. 2a.
B. a.
C.
a 3
.
2
D.
a 3
.
3
Câu 7.
Cho hình hộp chữ nhật ABCD.A ' B ' C ' D ' có đáy ABCD là hình vuông cạnh
a 2 , AA ' 2a . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng BD và CD ' .
A. a 2.
B. 2a.
C.
2a 5
a 5
. D.
.
5
5
Câu 8.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh bằng 4a .
Cạnh bên SA 2 a . Hình chiếu vuông góc của đỉnh S trên mặt phẳng ABCD là trung
điểm của H của đoạn thẳng AO . Tính theo a khoảng cách giữa các đường thẳng SD và
AB .
7
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
A.
4a 22
.
11
B.
3a 2
11
C. 2a.
.
D. 4 a.
Câu 9.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng 10 . Cạnh bện
SA vuông góc với mặt phẳng ABCD và SC 10 5 . Gọi M , N lần lượt là trung điểm
của SA và BC . Tính khoảng cách giữa BD và MN .
A. 3 5.
B. 5.
C. 5.
D. 10.
Cho hình chóp S .ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B , AB 3a ,
BC 4 a . Cạnh bên SA vuông góc với đáy. Góc tạo bởi giữa SC và đáy bằng 60 0 . Gọi M
là trung điểm của AC , tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SM .
Câu 10.
A. a 3.
B. 5a 3.
C.
5a
.
2
D.
10a 3
79
.
Câu 11.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a , tam giác SAD
đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng
SA và BD .
A.
a 21
.
14
B.
a 2
.
2
C.
a 21
.
7
D. a.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và D với
AB 2a , AD DC a . Hai mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với đáy. Góc giữa
Câu 12.
0
SC và mặt đáy bằng 60 . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AC và SB .
A.
a 6
.
2
B. 2a.
C. a 2.
D.
2a 15
.
5
Câu 13.
Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a . Cạnh SA vuông
góc với đáy, góc giữa SC với đáy bằng 600 . Gọi I là trung điểm của đoạn thẳng SB . Tính
khoảng cách từ điểm S đến mặt phẳng ADI .
A. a 6.
B.
a 7
.
2
C.
a 42
.
7
D. a 7.
Câu 14.
Cho lăng trụ ABC .A ' B ' C ' có đáy ABC là tam giác đều cạnh bằng 4 . Hình
chiếu vuông góc của A ' trên mặt phẳng ABC trùng với tâm O của đường tròn ngoại
tiếp tam giác ABC . Gọi M là trung điểm cạnh AC , tính khoảng cách giữa hai đường
thẳng BM và B ' C .
A. 2.
B. 2 2.
Câu 15.
C. 1.
D.
2.
Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a. Gọi G là trọng tâm tam
0
giác ABC. Góc giữa đường thẳng SA với mặt phẳng (ABC) bằng 60 . Khoảng cách giữa
hai đường thẳng GC và SA bằng:
A.
a 5
5
B.
a
.
5
C.
a 5
.
10
D.
a 2
.
5
8
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Câu 16.
Cho hình chóp tam giác S . ABC có SA vuông góc với mặt đáy, tam giác ABC
0
vuông cân tại B, BA BC a , góc giữa mp( SBC ) với mp( ABC ) bằng 60 . Gọi I là
tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác SBC . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AI
với BC .
A.
a 3
.
4
B.
a 3
.
2
C.
a 2
.
3
D.
a 6
.
2
Câu 17.
Cho hình tứ diện OABC có đáy OBC là tam giác vuông tại O, OB a, OC a 3
. Cạnh OA vuông góc với mặt phẳng (OBC), OA a 3 , gọi M là trung điểm của BC.
Tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng AB và OM.
A. h
a 5
.
5
B. h
a 3
.
2
C. h
a 15
.
5
D. h
a 3
15
Câu 18. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O cạnh 2a, góc
1200 . Các mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với mặt đáy. Thể tích
BAD
khối chóp S.ABCD là
2 3a 3
. Hãy tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng SB và AC
3
theo a.
A. h
2 5a
.
5
B. h
a 3
.
2
C. h
a 6
.
2
D. h
a 6
3
Câu 19.
Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a, cạnh SA
vuông góc với mặt đáy. Góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng ABCD là 450 , gọi
G là trọng tâm tam giác SCD. Tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng chéo nhau OG
và AD.
A. h
a 5
.
2
B. h
a 5
.
3
C. h
a 3
.
2
D. h
a 2
.
3
Câu 20.
Cho hình chóp S .ABC có đáy ABC là tam giác vuông cân tại A , mặt bên SBC
là tam giác đều cạnh a và mặt phẳng SBC vuông góc với mặt đáy. Tính theo a
khoảng cách h giữa hai đường thẳng SA, BC .
A. h
a 3
.
2
B. h
a
.
2
C. h
a 3
.
4
D. h
3a
.
4
9
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Cho hình chóp S .ABC có đáy là tam giác đều cạnh a . Hình chiếu vuông góc
Câu 21.
của S trên mặt phẳng ABC là điểm H thuộc cạnh AB sao cho HA 2 HB . Góc
giữa đường thẳng SC và mặt phẳng ABC bằng 600 . Tính khoảng cách h giữa hai
đường thẳng SA và BC theo a .
A. h
42 a
.
8
B. h
42 a
.
12
C. h
42 a
.
12
D. h
42a
.
12
Cho hình lăng trụ đứng ABC. ABC có mặt đáy là tam giác đều, cạnh AA 3a
Câu 22.
. Biết góc giữa ( ABC ) và đáy bằng 450 . Tính khoảng cách hai đường chéo nhau AB
và CC theo a là:
A. a .
B. 3a .
C.
3a 3
.
3
D.
3a 3
.
2
Cho hình hộp chữ nhật ABCD. ABC D có AB 3a , AD 5a , góc tạo bởi D B
Câu 23.
và mặt đáy là 450 . Gọi M là trung điểm của BC . Tính khoảng cách giữa hai đường
thẳng chéo nhau BD và B M
A.
a 661
.
20
B.
20a
.
661
C.
a 661
.
30
D.
30a
.
661
Câu 24.
Cho hình lăng trụ ABC. ABC có mặt đáy là tam giác đều cạnh AB 2a . Hình
chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng ABC trùng với trung điểm H của cạnh AB .
Biết góc giữa cạnh bên và mặt đáy bằng 600 . Tính khoảng cách hai đường chéo nhau
AC và BB theo a là:
A.
15
a.
5
B.
2 15
a.
5
C.
2 21
a.
7
D.
39
a.
13
Câu 25.
Cho hình lăng trụ ABC. ABC có mặt đáy là tam giác đều cạnh AB 2a . Hình
chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng ABC trùng với trung điểm H của cạnh AB .
Biết góc giữa cạnh bên và mặt đáy bằng 600 . Tính khoảng cách hai đường chéo nhau
BC và AA theo a là:
A.
2 15
a.
5
B.
15
a.
5
C.
2 21
a.
7
D.
39
a.
13
10
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Câu 26.
Cho hình lăng trụ ABC. ABC có mặt đáy đáy ABC là tam giác vuông cân tại
A , AC a 3 . Hình chiếu vuông góc của A lên mặt phẳng ABC trùng với trung
điểm H của cạnh BC . Biết góc giữa cạnh bên và mặt đáy bằng 300 . Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng chéo nhau AA và BC là:
A.
6
a .
4
B.
2
a .
2
C.
2 7
a .
7
D.
5 29
a .
7
Câu 27. Cho hình chóp S. ABCD có đáy là hình thoi tâm O cạnh a ,
ABC 600 , SA SB SC 2a . Tính khoảng cách giữa AB và SC
A.
a 11
.
12
B.
a 11
.
4
C.
a 2 11
.
8
D.
3a 11
.
4
Câu 28.
Cho hình chóp đều S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, tâm O . Góc
giữa SB và mặt phẳng SAC bằng 6 0 0 . Gọi M là trung điểm của SB . Tính khoảng
cách giữa AM và CD .
A.
a
.
2
B.
a 2
.
2
C.
a
.
4
D. a 2 .
III. ĐÁP ÁN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
A
C
D
B
A
B
C
A
B
D
C
A
C
A
A
B
C
B
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
D
C
A
B
D
B
A
A
B
A
IV.
ĐÁP ÁN CHI TIẾT
a 2
. Cạnh bên SA vuông góc với
2
0
đáy, SB hợp với đáy góc 60 . Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng AD và SC .
Câu 1. Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình vuông với AC
A.
a 3
.
4
B.
a 2
.
2
C.
a
.
2
D.
a 3
.
2
Giải
11
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Ta có d AD, SC d AD, SBC d A, SBC .
Kẻ AK SB . Khi đó d A, SBC AK
SA. AB
SA AB
2
2
a 3
.
4
Câu 2. Cho hình chóp tứ giác đều S .ABCD có cạnh đáy bằng a . Biết thể tích khối chóp bằng
a3 2
. Tính
6
khoảng cách h giữa hai đường thẳng BC và SA .
A.
a
6
.
B. a.
C.
2a
6
.
D.
a
.
2
Giải
Gọi O là tâm hình vuông S . ABCD , suy ra SO ABCD .
Đặt SO x .
1
1
a3 2
a 2
x
.
Ta có VS . ABCD .S ABCD .SO a 2 .x
3
3
6
2
Ta có BC AD nên BC SAD . Do đó
d BC , SA d BC , SAD d B, SAD 2d O , SAD .
Kẻ OK SE .
Khi đó d O, SAD OK
SO.OE
SO OE
2
2
a
6
. Vậy d BC , SA 2OK
2a
6
.
Câu 3. Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh a . Cạnh bên SA vuông góc với
60 0 . Tính theo a khoảng cách giữa hai đường thẳng AB và SO .
đáy, góc SBD
A.
a 3
.
3
B.
a 6
.
4
C.
a 2
.
2
D.
a 5
.
5
Giải
12
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Ta có SAB SAD c g c , suy ra SB SD .
60 0 , suy ra
Lại có SBD
SBD đều cạnh SB SD BD a 2 .
Trong tam giác vuông SAB , ta có
SA SB 2 AB 2 a .
Gọi E là trung điểm AD , suy ra
OE AB và AE OE .
Do đó
d AB, SO d AB, SOE d A, SOE .
Kẻ AK SE .
Khi đó d A, SOE AK
SA. AE
SA AE
2
2
a 5
5
Câu 4. Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh bằng 2 . Đường thẳng SO
vuông góc với mặt phẳng đáy ABCD và SO 3 . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SA và BD
.
A. 2.
B.
30
.
5
C. 2 2.
D.
2.
Giải
Ta có BD SAC . Kẻ OK SA .
Khi đó d SA, BD
SO.OA
SO OA
2
2
30
.
5
Câu 5. Cho hình chóp S . ABC có đáy ABCD là hình vuông cạnh a , tâm O . Cạnh bên SA 2 a và vuông
góc với mặt đáy ABCD . Gọi H và K lần lượt là trung điểm của cạnh BC và CD . Tính khoảng cách
giữa hai đường thẳng HK và SD .
A.
a
.
3
B.
2a
.
3
C. 2a.
D.
a
.
2
13
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Giải
Gọi E HK AC .
Do HK BD nên
1
d HK , SD d HK , SBD d E , SBD d A, SBD .
2
Kẻ AF SO .
Khi đó d A, SBD AF
Vậy d HK , SD
SA. AO
SA AO
2
2
2a
.
3
1
a
AF .
2
3
Câu 6. Cho hình lăng trụ ABC . A ' B ' C ' có đáy là tam giác đều cạnh có độ dài bằng 2a . Hình chiếu vuông
góc của A ' lên mặt phẳng ABC trùng với trung điểm H của BC . Tính theo a khoảng cách giữa hai
đường thẳng BB ' và A ' H .
A. 2a.
B. a.
C.
a 3
.
2
D.
a 3
.
3
Giải
Do BB ' AA ' nên
d BB ', A ' H d BB ', AA ' H d B, AA ' H .
BH AH
Ta có
BH AA ' H nên
BH A ' H
BC
d B, AA ' H BH
a.
2
14
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Vậy d BB ', A ' H a .
Câu 7. Cho hình hộp chữ nhật ABCD. A ' B ' C ' D ' có đáy ABCD là hình vuông cạnh a 2 , AA ' 2a . Tính
khoảng cách giữa hai đường thẳng BD và CD ' .
A. a 2.
B. 2a.
C.
2a 5
.
5
D.
a 5
.
5
Giải
Gọi I là điểm đối xứng của A qua D , suy ra BCID là hình bình hành nên BD CI .
Do đó d BD , CD ' d BD, CD ' I d D, CD ' I .
Kẻ DE CI tại E , kẻ DK D ' E . Khi đó d D, CD ' I DK .
Xét tam giác IAC , ta có DE AC (do cùng vuông góc với CI ) và có D là trung điểm của AI nên suy
ra DE là đường trung bình của tam giác. Suy ra DE
Tam giác vuông D ' DE , có DK
D ' D.DE
D ' D DE
2
2
1
AC a.
2
2a 5
.
5
Câu 8. Cho hình chóp S .ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O , cạnh bằng 4a . Cạnh bên SA 2 a .
Hình chiếu vuông góc của đỉnh S trên mặt phẳng ABCD là trung điểm của H của đoạn thẳng AO .
Tính theo a khoảng cách giữa các đường thẳng SD và AB .
A.
4a 22
.
11
B.
3a 2
11
.
C. 2a.
D. 4 a.
Giải
. Do AB CD nên d SD , AB d AB, SCD d A, SCD
4
d H , SCD .
3
Kẻ HE CD , kẻ HL SE .
Tính được
SH SA2 AH 2 a 2 , HE
3
AD 3a.
4
15
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Khi đó
d H , SCD HL
Vậy d SD, AB
SH .HE
SH HE
2
2
3a 2
11
.
4
4 a 22
HL
.
3
11
Câu 9 Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng 10 . Cạnh bện SA vuông góc với
mặt phẳng ABCD và SC 10 5 . Gọi M , N lần lượt là trung điểm của SA và BC . Tính khoảng cách
giữa BD và MN .
A. 3 5.
B.
5.
C. 5.
D. 10.
Giải
Gọi P là trung điểm CD và E NP AC , suy ra PN BD nên BD MNP .
1
Do đó d BD, MN d BD , MNP d O , MNP d A, MNP .
3
Kẻ AK ME .
Khi đó
d A, MNP AK .
Tính được
SA SC 2 AC 2 10 3 MA 5 3 ;
AE
3
15 2
AC
.
4
2
Tam giác vuông MAE , có AK
Vậy d BD, MN
MA. AE
MA 2 AE 2
3 5.
1
AK 5 .
3
Câu 10. Cho hình chóp S . ABC có đáy ABC là tam giác vuông tại B , AB 3a , BC 4 a . Cạnh bên SA
0
vuông góc với đáy. Góc tạo bởi giữa SC và đáy bằng 60 . Gọi M là trung điểm của AC , tính khoảng
cách giữa hai đường thẳng AB và SM .
A. a 3.
B. 5a 3.
C.
5a
.
2
D.
10a 3
79
.
Giải
16
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
, ABC SC
, AC SCA
Xác định 60 0 SC
5a 3.
và SA AC .tan SCA
Gọi N là trung điểm BC , suy ra MN AB .
Lấy điểm E đối xứng với N qua M ,
suy ra ABNE là hình chữ nhật.
Do đó d AB, SM d AB, SME d A, SME .
Kẻ AK SE .
Khi đó d A, SME AK
SA. AE
SA AE
2
2
10a 3
79
.
Câu 11. Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a , tam giác SAD đều và nằm trong
mặt phẳng vuông góc với đáy. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng SA và BD .
A.
a 21
.
14
B.
a 2
.
2
C.
a 21
.
7
D. a.
Giải
Gọi I là trung điểm của AD nên suy ra SI AD SI ABCD .
17
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Kẻ Ax BD . Do đó d BD, SA d BD, SAx d D, SAx 2d I , SAx .
Kẻ IE Ax , kẻ IK SE . Khi đó d I , SAx IK .
Gọi F là hình chiếu của I trên BD , ta có IE IF
SI .IE
Tam giác vuông SIE , có IK
Vậy d BD, SA 2 IK
SI IE
2
2
AO a 2
.
2
4
a 21
.
14
a 21
.
7
Câu 12. Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình thang vuông tại A và D với AB 2a ,
0
AD DC a . Hai mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với đáy. Góc giữa SC và mặt đáy bằng 60
. Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AC và SB .
A.
a 6
.
2
B. 2a.
C. a 2.
D.
2a 15
.
5
Giải
và SA AC .tan SCA
a 6 .
, ABCD SC
, AC SCA
Xác định 60 0 SC
Gọi M là trung điểm AB , suy ra ADCM là hình vuông nên CM AD a .
Xét tam giác ACB , ta có trung tuyến CM a
1
AB nên tam giác ACB vuông tại C .
2
Lấy điểm E sao cho ACBE là hình chữ nhật, suy ra AC BE .
Do đó d AC , SB d AC , SBE d A, SBE . Kẻ AK SE .
Khi đó d A,SBE AK
SA. AE
SA AE
2
2
a 6
.
2
Câu 13. Cho hình chóp S . ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a . Cạnh SA vuông góc với đáy, góc
18
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
0
giữa SC với đáy bằng 60 . Gọi I là trung điểm của đoạn thẳng SB . Tính khoảng cách từ điểm S đến
mặt phẳng ADI .
A. a 6.
B.
a 7
.
2
C.
a 42
.
7
D. a 7.
Giải
và SA AC .tan SCA
a 6 .
, ABCD SC
, AC SCA
Xác định 60 SC
0
3.VS . ADI
a 42
Ta có d S , ADI
.
SADI
7
●
VS . AID
SI
1
1
1
a3 6
VS . AID VS . ABD VS . ABCD
.
VS . ABD SB 2
2
4
12
AD AB
● Ta có
AD SAB AD AI hay tam giác AID
AD SA
vuông tại A .
Trong tam giác vuông SAB , ta có
SB SA2 AB 2 a 7 .
1
a 7
.
Suy ra AI SB
2
2
Diện tích tam giác ADI là SADI
1
a2 7
AD.AI
.
2
4
3.VS . ADI
a 42
Vậy d S , ADI
.
SADI
7
Câu 14. Cho lăng trụ ABC . A ' B ' C ' có đáy ABC là tam giác đều cạnh bằng 4 . Hình chiếu vuông góc của
A ' trên mặt phẳng ABC trùng với tâm O của đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC . Gọi M là trung
điểm cạnh AC , tính khoảng cách giữa hai đường thẳng BM và B ' C .
A. 2.
B. 2 2.
C. 1.
D.
2.
Giải
Gọi M ' là trung điểm A ' C ' , suy ra BM B ' M ' nên BM B ' M ' C .
Do đó d BM , B ' C d BM , B ' M ' C d M , B ' M ' C .
Ta có MC MB , suy ra MC M ' B ' . 1
Theo cách dựng thì A ' M ' CM là hình bình hành nên
A ' M M ' C .
Mà
19
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
MC BM
MC A ' BM MC A ' M .
MC A ' O
Từ đó suy ra MC M ' C . 2
Từ 2 và 2 , suy ra
MC B ' M ' C nên d M , B ' M ' C MC 2 .
Câu 15. Cho hình chóp tam giác đều S.ABC có cạnh đáy bằng a. Gọi G là trọng tâm tam giác
ABC. Góc giữa đường thẳng SA với mặt phẳng (ABC) bằng 600 . Khoảng cách giữa hai đường
thẳng GC và SA bằng:
a
a 5
a 5
a 2
A.
B. .
C.
.
D.
.
5
5
10
5
Hướng dẫn giải
[Cách 1] Phương pháp dựng hình
Gọi M, N lần lượt là trung điểm của hai cạnh AB và BC. Gọi H là hình chiếu của G lên
đường thẳng đi qua A và song song với CG. GK là đường cao của tam giác GHS.
Khi đó, d (GC, SA) d (GC,(SAH )) GK . Ta có: AG
60
,( ABC ) SAG
SA
d (GC , SA) GK
0
SG AG.tan 60 0 a, GH AM
GS.GH
GS GH
2
a 3
;
3
2
a
, suy ra
2
a 5
.
5
20
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
z
S
S
K
K
y
x
H
A
C
G
M
H
C
A
G
N
B
B
[Cách 2] Phương pháp tọa độ.
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz, với G O , Ox GA,Oy//NC,Oz GS (Hình vẽ).
a 3
a 3 a
Khi đó, A
;0;0 , C
; ;0 ; S 0;0; a , suy ra GS 0;0; a ,
6 2
3
a 3 a
GC
; ;0 ,
6 2
GC , AS .GS
a 3
a 5
AS
;0; a suy ra d (SA, GC )
GC , AS
5
3
Câu 16. Cho hình chóp tam giác S . ABC có SA vuông góc với mặt đáy, tam giác ABC vuông
cân tại B, BA BC a , góc giữa mp( SBC ) với mp( ABC ) bằng 600 . Gọi I là tâm đường tròn
ngoại tiếp tam giác SBC . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AI với BC .
A.
a 3
.
4
B.
a 3
.
2
C.
a 2
.
3
D.
a 6
.
2
Hướng dẫn giải
[Cách 1] Phương pháp dựng hình
Vì tam giác SAC vuông tại A nên tâm đường ròn ngoại tiếp tam giác SAC là trung điểm
60 0
I của SC. Ta góc giữa mp(SBC) với mp(ABC) là góc SBA, theo bài góc SBA
a 3 .
Suy ra SA AB.tan SBA
Kẻ AD // BC, D là đỉnh thứ tư của hình bình bình hành ABCD.
Kẻ OE AD tại E. OH IE tại H.
21
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Khi đó: d ( AI , BC ) d (BC ,(IAD)) 2d (O,(IAD)) 2.OH
Ta có OH
OE .OI
OE 2 OI 2
a 3
a 3
, suy ra d ( AI , BC ) 2d (O ,( IAD )) 2.OH
.
4
2
S
S
I
I
J
H
D
E
B
A
O
C
A
B
B
[Cách 2] Phương pháp tọa độ.
Gọi O là trung điểm của AC, vì tam giác ABC vuông cân tại B nên OB AC .
Chọn hệ trục tọa độ Oxyz, với Ox OB,Oy OC,Oz OI .
a 2
a 2
a 2
a 2
, A 0;
Khi đó, B
;0;0,C (0;
;0), I 0;0;
;0 ,
2
2
3
2
a 2 a 2 a 2 a 2
,
suy ra BC
;
;0 , AI 0;
;
2
2
2
3
BC , AI .BA
a 2
a 3
a 2
.
BA
;
;0 . Suy ra d ( BC , AI )
BC , AI
2
2
2
[Cách 3] Phương pháp thể tích.
Kẻ IJ // BC , J thuộc cạnh SB.
Suy ra d ( AI , BC ) d (BC,( AIJ )) d (S,( AIJ )) .
1
Ta có: Tam giác AIJ vuông tại J và AJ SB a ;
2
2
1
a
a V
1
1
a3 3
IJ BC suy ra SAIJ . S . AIJ VS . AIJ VS . ABC
.
2
2
4
4
24
4 VS . ABC
Suy ra d ( AI , BC ) d (S ,( AIJ ))
3VS . AIJ
a 3
.
S AIJ
2
22
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
Câu 17.Cho hình tứ diện OABC có đáy OBC là tam giác vuông tại O, OB a, OC a 3 . Cạnh
OA vuông góc với mặt phẳng (OBC), OA a 3 , gọi M là trung điểm của BC. Tính khoảng cách
h giữa hai đường thẳng AB và OM.
A. h
a 5
.
5
B. h
a 3
.
2
C. h
a 15
.
5
D. h
a 3
15
.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : phương pháp dựng hình
Gọi N là điểm đối xứng của C qua O. Khi đó OM //BN ( tính chất đường trung bình )
do đó OM // ABN . Suy ra d OM , AB d OM , ABN d O, ABN .
Dựng OK BN , OA OBC BN OA BN AK
Dựng OH AK khi đó OH ABN . Từ đó d OM , AB OH
Tam giác ONB vuông tại O, đường cao OK nên
1
1
1
1
1
4
2 2 2
2
2
2
OK
ON
OB
3a
a
3a
Tam giác AOK vuông tại O, đường cao OH nên
A
1
1
1
4
1
5
a 15
2 2 2 OH
2
2
2
OH
OK
OA
3a 3a
3a
5
a 15
.
5
Cách 2 : Phương pháp tọa độ
Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ.
Vậy d OM , AB
H
N
K
C
O
M
B
a a 3
Khi đó O 0;0;0 , A 0;0; a 3 , B a;0;0 , C 0; a 3;0 , M ;
; 0 .
2
2
z
A
a a 3
Suy ra OM ;
; 0 , AB a;0; a 3 , OB a;0; 0
2 2
3a 2 a 2 3 a 2 3
a 2 15
O
AB, OM
AB, OM
;
;
,
2
2
2
2
M
AB, OM .OB a 15
B
Vậy d AB, OM
.
x
5
AB, OM
C
23
y
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
1200 . Các
Câu 18. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình thoi tâm O cạnh 2a, góc BAD
mặt phẳng SAB và SAD cùng vuông góc với mặt đáy. Thể tích khối chóp S.ABCD là
2 3a 3
3
. Hãy tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng SB và AC theo a.
A. h
2 5a
.
5
B. h
a 3
.
2
C. h
a 6
.
2
D. h
a 6
3
.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : phương pháp dựng hình
Hai mặt phẳng SAB và SAD cắt nhau theo giao tuyến SA
và cùng vuông góc với mặt phẳng ABCD nên SA ABCD .
Dựng đường thẳng d qua B và song song với AC.
Dựng AH d , AK SH . Ta chứng minh được AK SBH
AC //HB AC // SBH d AC , SB d AC , SBH AK
BO AC , AH HB AH AC suy ra AH //BO .
Vậy tứ giác AHBO là hình chữ nhật nên AH BO a 3
Diện tích hình thoi ABCD là S ABCD AB.BC.sin 600 2 3a 2
Suy ra AH
3VS . ABCD
a
S ABCD
Tam giác SAH vuông tại A, đường cao AK nên
1
1
1
1
1
4
a 3
a 3
. Vậy d AC , SB
.
2 2 2 2 AK
2
2
AK
AH
SA
3a
a
3a
2
2
z
S
S
K
d
D
A
D
A
H
O
B
x B
C
O
C
y
Cách 2 : phương pháp tọa độ
Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ, Oz //SA . Khi đó ta có
O 0;0;0 , A a;0;0 , B 0; 3a;0 , C a;0;0 , S a;0; a
Suy ra SB a; a 3; a , OB 0; a 3;0 , OC a;0;0
24
Thầy NGUYỄN TIẾN ĐẠT /> Thầy VŨ VĂN NGỌC />
OC , SB .OB a 3
Vậy d AC , SB
.
2
OC, SB
Câu 19. Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông tâm O cạnh a, cạnh SA vuông góc
với mặt đáy. Góc giữa đường thẳng SC và mặt phẳng ABCD là 450 , gọi G là trọng tâm tam
giác SCD. Tính khoảng cách h giữa hai đường thẳng chéo nhau OG và AD.
A. h
a 5
.
2
B. h
a 5
.
3
C. h
a 3
.
2
D. h
a 2
.
3
Hướng dẫn giải
Cách 1 : phương pháp dựng hình
Gọi M, N lần lượt là trung điểm của CD, AB.
AD //MN AD // SMN d AD, MN d AD, SMN d A, SMN
MN AB, MN SA MN SAB SMN SAB
Dựng AK SN AH SMN d A, SMN AK
Lại có SA ABCD nên AC là hình chiếu của SC lên mặt phẳng ABCD
SC, AC SCA
Từ đó suy ra SC , ABCD
450 .
Vậy giác SAC vuông cân, suy ra SA AC a 2
Tam giác SAN vuông tại A, đường cao AK suy ra :
1
1
1
1
4
9
a 2
.
2
2 2 2 AK
2
2
AK
SA
AN
2a
a
2a
3
S
z
S
K
G
A
N
O
B
C
Cách 2 : phương pháp tọa độ
D
M
x
D
G
A
M
O
B
y
C
Chọn hệ tọa độ như hình vẽ, theo cách 1 ta tính được SA a 2
Khi đó A 0;0;0 , B a;0;0 , C a; a;0 , D 0; a;0 , S 0;0; a 2
25