Cho hình lập phương \(ABCD.{A_1}{B_1}{C_1}{D_1}\). Mặt phẳng \[\left( {{A_1}BD} \right)\] không vuông góc với mặt phẳng nào dưới đây?        

a) Ta có \(\left. \begin{array}{l}BC \bot AB\\BC \bot SA{\rm{ }}\left( {do{\rm{ SA}} \bot \left( {ABC} \right)} \right)\end{array} \right\} \Rightarrow BC \bot \left( {SAB} \right)\).

\(\left. \begin{array}{l}BC \bot \left( {SAB} \right)\\SB \subset \left( {SAB} \right)\end{array} \right\} \Rightarrow BC \bot SB\).

b) Kẻ \(AM \bot BD\,\,\,\left( {M \in BD} \right)\).

Khi đó, \(BD \bot \left( {SAM} \right)\) (do \(\left\{ \begin{array}{l}BD \bot SA\\BD \bot AM\end{array} \right.\)).

Suy ra \(BD \bot SM\). Khi đó \(\widehat {SMA}\) là một góc phẳng của góc nhị diện \(\left[ {A,BD,S} \right]\).

Ta có \(AM = \frac{{AB \cdot AD}}{{BD}} = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}\), \(\tan \widehat {SMA} = \frac{{SA}}{{AM}} = \frac{{2a}}{{\frac{{a\sqrt 3 }}{2}}} = \frac{{4\sqrt 3 }}{3}\).

Vậy tan của góc nhị diện \(\left[ {A,BD,S} \right]\) bằng \(\frac{{4\sqrt 3 }}{3}\).

Gọi \(N,I\) lần lượt là trung điểm của \(AC,BC\).

\(MN\) là đường trung bình của \(\Delta ABC\) \( \Rightarrow MN\,{\rm{//}}\,BC\)\( \Rightarrow BC\,{\rm{//}}\,\left( {SMN} \right)\).

Khi đó ta có \(d\left( {BC,SM} \right) = d\left( {BC,\left( {SMN} \right)} \right) = d\left( {I,\left( {SMN} \right)} \right)\)\( = d\left( {A,\left( {SMN} \right)} \right)\).

Dễ thấy \(BC \bot \left( {SAI} \right) \Rightarrow MN \bot \left( {SAI} \right) \Rightarrow \left( {SMN} \right) \bot \left( {SAI} \right)\) theo giao tuyến \(SH\) với \(H\) là giao điểm của \(MN\) và \(AI\).

Trong mặt phẳng \(\left( {SAI} \right)\) kẻ \(AK \bot SH\)\(\left( {K \in SH} \right)\)\( \Rightarrow AK \bot \left( {SMN} \right)\).

Vậy \(d\left( {BC,SM} \right) = d\left( {A,\left( {SMN} \right)} \right) = AK\).

Ta có \(AI = \frac{{a\sqrt 3 }}{2} \Rightarrow AH = \frac{1}{2}AI = \frac{{a\sqrt 3 }}{4}\).

Vì \(SA \bot \left( {ABC} \right)\) nên \(\left( {SB,\left( {ABC} \right)} \right) = \left( {SB,AB} \right) = \widehat {SBA} = 60^\circ \)\( \Rightarrow SA = AB\tan 60^\circ = a\sqrt 3 .\)

Ta có \(\frac{1}{{A{K^2}}} = \frac{1}{{S{A^2}}} + \frac{1}{{A{H^2}}} = \frac{1}{{3{a^2}}} + \frac{{16}}{{3{a^2}}} = \frac{{17}}{{3{a^2}}}\)\( \Rightarrow AK = \frac{{a\sqrt {51} }}{{17}}\).

Vậy \(d\left( {BC,SM} \right) = \frac{{a\sqrt {51} }}{{17}}\).