Question

[Pham Trong Bach]

Cho hình lăng trụ ABC A'B'C' có đáy là tam giác đều cạnh a. Hình chiếu vuông góc của điểm A' lên mặt phẳng (ABC) trùng với trọng tâm của tam giác ABC. Biết thể tích của khối lăng trụ là a 3 3 4 . Tính khoảng cách giữa hai đường thẳng AA' và BC

A. 4 a 3

B. 2 a 3

C. 3 a 4

D. 3 a 2

Answer 1

[Cao Minh Tâm]

Đáp án C

Ta dễ dàng chứng minh được  A A ' / / B C C ' B '

⇒ d A A ' ; B C = d A A ' ; B C C ' B ' = d A ; B C C ' B '

Gọi G là trọng tâm của tam giác ABC. Suy ra A ' G ⊥ A B C .

Ta có   S Δ A B C = a 2 3 4

  ⇒ V A B C . A ' B ' C ' = A ' G . S Δ A B C ⇔ A ' G = V A B C . A ' B ' C ' S Δ A B C = a 3 3 4 : a 2 3 4 = a

Lại có

A M = a 3 2 ⇒ A G = 2 3 A M = a 3 3 ⇒ A A ' = A ' G 2 + A G 2 = 2 a 3 3

 Ta luôn có V A ' . A B C = 1 3 V A B C . A ' B ' C ' = 1 3 . a 3 3 4 = a 3 3 12 .

Mà V A B C . A ' B ' C ' = V A ' . A B C + V A ' . B C C ' B '  

⇒ V A ' . B C C ' B ' = V A B C . A ' B ' C ' − V A ' . A B C = a 3 3 4 − a 3 3 12 = a 3 3 6 .

Gọi M,M' lần lượt là trung điểm của BC và B'C'. Ta có B C ⊥ A M , B C ⊥ A ' G ⇒ B C ⊥ A M M ' A ' ⇒ B C ⊥ M M ' . Mà M M ' / / B B '  nên B C ⊥ B B ' ⇒ B C C ' B '  là hình chữ nhật

  ⇒ S B C C ' B ' = B B ' . B C = 2 a 3 3 . a = 2 a 2 3 3 .

 Từ

V A ' . B C C ' B ' = 1 3 d A ' ; B C C ' B ' . S B C C ' B ' ⇔ d A ' ; B C C ' B ' = 3 V A ' . B C C ' B ' S B C C ' B '  

⇒ d A ' ; B C C ' B ' = a 3 3 2 : 2 a 2 3 3 = 3 a 4 . Vậy d A A ' ; B C = 3 a 4 .