Cho tứ diện OABC có ba cạnh OA,OB,OC đôi một vuông góc với nhau. Biết khoảng cách từ điểm O đến các đường thẳng BC,CA,AB lần lượt là \(a,a\sqrt 2 ,a\sqrt 3 \). Khoảng cách từ điểm O đến mặt phẳng (ABC) là \(\frac{{2a\sqrt m }}{{11}}\). Tìm m.

Trả lời:

 

Bước 1: Kẻ \[OM \bot AC\,\,\left( {M \in AC} \right),ON \bot AB\,\,\left( {N \in AB} \right),OP \bot BC\,\,\left( {P \in BC} \right)\]

Kẻ\[OM \bot AC\,\,\left( {M \in AC} \right),ON \bot AB\,\,\left( {N \in AB} \right),OP \bot BC\,\,\left( {P \in BC} \right)\]

Khi đó ta có \[OP = a,\,\,OM = a\sqrt 2 ,\,\,ON = a\sqrt 3 \]

Bước 2: Trong (OCN) kẻ \[OH \bot CN\,\,\left( {H \in CN} \right)\] chứng minh\[OH \bot \left( {ABC} \right)\]

Trong (OCN) kẻ\[OH \bot CN\,\,\left( {H \in CN} \right)\] ta có:

\(\begin{array}{l}\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{AB \bot ON}\\{AB \bot OC}\end{array}} \right. \Rightarrow AB \bot (OCN) \Rightarrow AB \bot OH\\\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{OH \bot AB}\\{OH \bot CN}\end{array}} \right. \Rightarrow OH \bot (ABC) \Rightarrow d(O;(ABC)) = OH\end{array}\)

Bước 3: Sử dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông để tính khoảng cách.

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:

\[\frac{1}{{O{H^2}}} = \frac{1}{{O{C^2}}} + \frac{1}{{O{N^2}}} = \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}}\]

Lại có

\[\frac{1}{{O{M^2}}} = \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}};\frac{1}{{O{N^2}}} = \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}};\frac{1}{{O{P^2}}} = \frac{1}{{O{B^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}}\]

\[\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{1}{{O{M^2}}} + \frac{1}{{O{N^2}}} + \frac{1}{{O{P^2}}} = 2\left( {\frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}}} \right)\\ \Rightarrow \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}} = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{{O{M^2}}} + \frac{1}{{O{N^2}}} + \frac{1}{{O{P^2}}}} \right)\\ \Rightarrow \frac{1}{{O{A^2}}} + \frac{1}{{O{B^2}}} + \frac{1}{{O{C^2}}} = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{{2{a^2}}} + \frac{1}{{3{a^2}}} + \frac{1}{{{a^2}}}} \right) = \frac{{11}}{{12{a^2}}}\\ \Rightarrow \frac{1}{{O{H^2}}} = \frac{{11}}{{12{a^2}}} \Rightarrow OH = \frac{{2a\sqrt {33} }}{{11}}\end{array}\]

\( \Rightarrow d\left( {O;\left( {ABC} \right)} \right) = \frac{{2a\sqrt {33} }}{{11}}\)

Vậy m=33.