Cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy \(ABCD\) là hình thoi tâm \(O\), cạnh bằng \(1\), góc \(ABC = 60^\circ \). Biết rằng \(SO \bot \left( {ABCD} \right)\), \(SO = \frac{3}{2}\). Tính khoảng cách từ \(A\) đến mặt phẳng \(\left( {SCD} \right)\)(không làm tròn kết quả ở các bước trung gian, làm tròn kết quả ở bước cuối cùng đến hàng phần trăm).

Đáp án: \(0,42\).

Quan sát hình vẽ, để đi từ điểm \(A\) đến điểm \(B\), robot luôn phải thực hiện 6 bước đi ngang và 4 bước đi xuống, tổng cộng 10 bước di chuyển.

Mỗi đường đi từ \(A\) đến \(B\) tương ứng với một cách sắp xếp vị trí cho 4 bước dọc trong tổng số 10 bước di chuyển.

Vậy tổng số đường đi có thể có từ \(A\) đến \(B\) là: \(n\left( \Omega  \right) = C_{10}^4 = 210\) đường đi.

Quan sát hình vẽ, ta thấy:

- Điểm \(M\) nằm ở vị trí cách \(A\) 2 bước ngang và 2 bước dọc.

- Điểm \(N\) nằm ở vị trí cách \(A\) 3 bước ngang và 3 bước dọc.

Gọi \(H\) là biến cố “Không đi qua cả \(M\) và \(N\)”. Khi đó \(\overline H \) là biến cố “Đi qua \(M\) hoặc \(N\)”.

TH1: Số đường đi qua \(M\)

Từ \(A\) đến \(M\) (cần 2 ngang, 2 dọc): Số cách đi là \(C_4^2 = 6\).

Từ \(M\) đến \(B\) (còn lại 4 ngang, 2 dọc): Số cách đi là \(C_6^2 = 15\).

Tổng số đường đi qua \(M\) là: \(6\,.\,15 = 90\) đường đi.

TH2: Số đường đi qua \(N\)

Từ \(A\) đến \(N\) (cần 3 ngang, 3 dọc): Số cách đi là \(C_6^3 = 20\).

Từ \(N\) đến \(B\) (còn lại 3 ngang, 1 dọc): Số cách đi là \(C_4^1 = 4\).

Tổng số đường đi qua \(N\) là: \(20\,.\,4 = 80\) đường đi.

TH3: Số đường đi qua cả \(M\) và \(N\)

Từ \(A\) đến \(M\): Có 6 cách.

Từ \(M\) đến \(N\) (cần 1 ngang, 1 dọc): Có \(C_2^1 = 2\) cách.

Từ \(N\) đến \(B\): Có 4 cách.

Tổng số đường đi qua cả \(M\) và \(N\) là: \(6\,.\,2\,.\,4 = 48\) đường đi.

Vậy, số đường đi qua \(M\) hoặc qua \(N\) là:

\(n\left( {M \cup N} \right) = n\left( M \right) + n\left( N \right) - n\left( {M \cap N} \right) = 90 + 80 - 48 = 122\) đường đi.

Số đường đi từ \(A\) đến \(B\) mà không đi qua cả \(M\) và \(N\) là: \(210 - 122 = 88\) đường đi.

Xác suất cần tìm là: \(P\left( A \right) = \frac{{88}}{{210}} \approx 0,42\).

a) [NB] Ta có:\[O\left( {0;0;0} \right)\], \[C\left( {20;{\rm{ }}0;{\rm{ }}0} \right)\], \[B\left( {0,{\rm{ }}16,{\rm{ }}0} \right)\], \[D\left( {20,{\rm{ }}0,{\rm{ }}9} \right)\], \[E\left( {0,{\rm{ }}16,{\rm{ }}12} \right)\]

\(OD = \sqrt {{{20}^2} + {0^2} + {9^2}}  = \sqrt {400 + 81} \)

\(OD \approx 21,93\left( {km} \right)\)

Đổi ra mét và làm tròn: \(OD \approx 21{\rm{ }}930\left( m \right) = 22{\rm{ }}000\left( m \right)\). Chọn: SAI.

b) [TH].

Gọi tọa độ của \(I(x,{\rm{ }}y,{\rm{ }}z)\)

Theo đầu bài ta có: \(\overrightarrow {DI}  = \frac{1}{4}\overrightarrow {DE} \)

\( \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x - 20 =  - 5}\\{y - 0 = 4}\\{z - 9 = \frac{3}{4}}\end{array}} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 15}\\{y = 4}\\{z = \frac{{39}}{4}}\end{array}} \right.\).

Vậy: Độ cao của điểm \(I\) là \(\frac{{39}}{4} = 9,75\) nên máy bay cách mặt đất \(9,75\left( {km} \right){\rm{  =  }}9750{\mkern 1mu} \left( m \right)\).

Chọn: ĐÚNG.

c) [TH] Ta có: \(\overrightarrow {DP}  = ( - 4;3,2;0,6)\) mà

Vậy: \(\overrightarrow {DE}  = 5\overrightarrow {DP} \) nên hai vectơ \(\overrightarrow {DE} \) và \(\overrightarrow {DP} \) là hai vectơ cùng phương.

Vậy: \(P \in DE\). Chọn: ĐÚNG.

d) [VD]Rađa theo dõi trong bán kính: \(R = 20\left( {km} \right) = 20{\rm{ 000 }}\left( m \right)\).

Xét phương trình mặt cầu tâm \(O\): \({x^2} + {y^2} + {z^2} = 400\) \(\left( S \right)\).

Phương trình tham số của đường thẳng \(DE:\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 20 - 20t}\\{y = 16t}\\{z = 9 + 3t}\end{array}} \right.\)

Tìm giao điểm của mặt cầu \(\left( S \right)\)và đường thẳng \(DE\):

\({(20 - 20t)^2} + {(16t)^2} + {(9 + 3t)^2} = 400\)

\( \Leftrightarrow 400 - 800t + 400{t^2} + 256{t^2} + 81 + 54t + 9{t^2} = 400\)

\( \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{{t_1} = 1}\\{{t_2} = 0,12}\end{array}} \right.\).

Vậy: Đường thẳng \(DE\)cắt mặt cầu \((S)\) tại \(2\) điểm: \(M(0{\rm{ }};{\rm{ }}16{\rm{ }};{\rm{ }}12)\) và điểm

\(N(17,6{\rm{ }};{\rm{ }}1,92{\rm{ }};{\rm{ }}9,36)\)

Khoảng cách giữa hai điểm \(M\) và \(N\): \(MN = \sqrt {514,976}  \approx 22,693(km)\)

Hay: \(MN = 22693(m)\)

Làm tròn đến hàng trăm: \(MN = 22{\rm{ }}700(m)\). Chọn: SAI.