Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho hình lăng trụ đứng ABC.DEF có tất cả các cạnh bằng a. Gọi G là trọng tâm của tam giác AEF. Tính khoảng cách từ A đến mp(GBC)

Cho hình lăng trụ đứng ABC.DEF có tất cả các cạnh bằng a. Gọi G là trọng tâm của tam giác AEF. Tính khoảng cách từ A đến mp(GBC).
1 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
91
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để tính khoảng cách từ điểm \( A \) đến mặt phẳng \( (GBC) \) trong hình lăng trụ đứng \( ABC.DEF \) có các cạnh bằng \( a \), trước hết, ta xác định vị trí của các điểm trong không gian.

Giả sử các điểm trong không gian như sau:
- \( A(0, 0, 0) \)
- \( B(a, 0, 0) \)
- \( C(a, a, 0) \)
- \( D(0, a, 0) \)
- \( E(0, 0, a) \)
- \( F(a, 0, a) \)

Từ đó, ta tính tọa độ trọng tâm \( G \) của tam giác \( AEF \):
\[
G = \left( \frac{x_A + x_E + x_F}{3}, \frac{y_A + y_E + y_F}{3}, \frac{z_A + z_E + z_F}{3} \right) = \left( \frac{0 + 0 + a}{3}, \frac{0 + 0 + 0}{3}, \frac{0 + a + a}{3} \right) = \left( \frac{a}{3}, 0, \frac{2a}{3} \right)
\]

Tiếp theo, để tìm mặt phẳng \( GBC \), ta cần ba điểm \( G, B, C \). Tọa độ các điểm là:
- \( G \left( \frac{a}{3}, 0, \frac{2a}{3} \right) \)
- \( B(a, 0, 0) \)
- \( C(a, a, 0) \)

Ta sẽ xác định véc tơ \( \vec{GB} \) và \( \vec{GC} \):
\[
\vec{GB} = B - G = \left( a - \frac{a}{3}, 0 - 0, 0 - \frac{2a}{3} \right) = \left( \frac{2a}{3}, 0, -\frac{2a}{3} \right)
\]
\[
\vec{GC} = C - G = \left( a - \frac{a}{3}, a - 0, 0 - \frac{2a}{3} \right) = \left( \frac{2a}{3}, a, -\frac{2a}{3} \right)
\]

Tính tích có hướng \( \vec{GB} \times \vec{GC} \):
\[
\vec{GB} \times \vec{GC} = \begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
\frac{2a}{3} & 0 & -\frac{2a}{3} \\
\frac{2a}{3} & a & -\frac{2a}{3}
\end{vmatrix}
= \mathbf{i} \left( 0 - a \cdot -\frac{2a}{3} \right) - \mathbf{j} \left( \frac{2a}{3} \cdot -\frac{2a}{3} - \frac{2a}{3} \cdot \frac{2a}{3} \right) + \mathbf{k} \left( \frac{2a}{3} \cdot a - 0 \cdot \frac{2a}{3} \right)
\]
\[
= \mathbf{i} \left( \frac{2a^2}{3} \right) - \mathbf{j} \left( -\frac{8a^2}{9} \right) + \mathbf{k} \left( \frac{2a^2}{3} \right)
= \left( \frac{2a^2}{3}, \frac{8a^2}{9}, \frac{2a^2}{3} \right)
\]

Tiến hành tính toán, để xác định phương trình mặt phẳng \( GBC \) theo dạng:
\[
Ax + By + Cz + D = 0
\]
trong đó \( (A, B, C) \) là hệ số từ tích có hướng:
\[
A = \frac{2a^2}{3}, \quad B = \frac{8a^2}{9}, \quad C = \frac{2a^2}{3}
\]

Sử dụng \( (G) \) để tìm \( D \):
\[
D = -\frac{2a^2}{3} \cdot \frac{a}{3} - \frac{8a^2}{9} \cdot 0 - \frac{2a^2}{3} \cdot \frac{2a}{3}
= -\frac{2a^3}{9} - \frac{4a^3}{9} = -\frac{6a^3}{9} = -\frac{2a^3}{3}
\]
Phương trình mặt phẳng \( GBC \) là:
\[
\frac{2a^2}{3}x + \frac{8a^2}{9}y + \frac{2a^2}{3}z + \frac{2a^3}{3} = 0
\]

Bước tiếp theo, ta tính khoảng cách từ điểm \( A(0, 0, 0) \) đến mặt phẳng \( GBC \) bằng công thức:
\[
d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}
\]
Đặt \( (x_0, y_0, z_0) = (0, 0, 0) \):
\[
d = \frac{\left| 0 + 0 + 0 - \frac{2a^3}{3} \right|}{\sqrt{\left( \frac{2a^2}{3} \right)^2 + \left( \frac{8a^2}{9} \right)^2 + \left( \frac{2a^2}{3} \right)^2}}
\]
\[
= \frac{\frac{2a^3}{3}}{\sqrt{\frac{4a^4}{9} + \frac{64a^4}{81} + \frac{4a^4}{9}}}
= \frac{\frac{2a^3}{3}}{\sqrt{\frac{36a^4}{81} + \frac{64a^4}{81}}}
= \frac{\frac{2a^3}{3}}{\sqrt{\frac{100a^4}{81}}}
= \frac{\frac{2a^3}{3}}{\frac{10a^2}{9}} = \frac{2a^3}{3} \cdot \frac{9}{10a^2} = \frac{6a}{10} = \frac{3a}{5}
\]

Vậy, khoảng cách từ điểm \( A \) đến mặt phẳng \( (GBC) \) là:
\[
\boxed{\frac{3a}{5}}
\]
2
0
21/10 20:40:14

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×