Chọn đáp án C

Đáp án D

Phương pháp:

+ Tìm tâm và bán kính của mặt cầu

+ Xác định vị trí tương đối của mặt phẳng và mặt cầu để suy ra vị trí của điểm M

+ Tìm tọa độ của đường thẳng và mặt cầu thì ta giải hệ phương trình gồm phương trình đường thẳng và phương trình mặt cầu

Cách giải:

Mặt cầu (S) có tâm 

nên mặt phẳng (P) không cắt mặt cầu (S).Khi đó điểm  M  thuộc mặt cầu (S) sao cho khoảng cách từ M  đến mặt phẳng (P) là nhỏ nhất thì M  là giao điểm của đường thẳng d  đi qua I , nhận  n P → = 2 ; - 1 ; 2  làm VTCP với mặt cầu.

Phương trình đường thẳng 

Tọa độ giao điểm của đường thẳng d  và mặt cầu (S) thỏa mãn hệ phương trình

Đáp án C

Theo dữ kiện đề bài cho, dễ dàng chứng minh được ΔACD vuông tại cân C và A C = A D 2 = a 2 .

C D ⊥ A C C D ⊥ S A ⇒ C D ⊥ S A C ⇒ S A C ⊥ S C D

Mà S A C ∩ S C D = S C , từ A kẻ A H ⊥ S C . Khi đó d A ; S C D = A H .

Tam giác SAC vuông tại

 A: 1 A H 2 = 1 S A 2 + 1 A C 2 = 1 a 2 + 1 2 a 2 = 3 2 a 2 ⇒ d A ; S C D = A H = a 2 3

Mặt khác: A D ∩ S C D = D  và M là trung điểm AD nên:

d M ; S C D d A ; S C D = M D A D = 1 2 ⇒ d M ; S C D = 1 2 d A ; S C D = a 6 6

Gọi $H$ là hình chiếu của $S$ lên đáy $(ABCD)$. Vì $SA \perp (ABCD)$, nên $SH$ là đường cao của hình chóp.

Ta có:

- Hình chiếu của $S$ trên đáy trùng với $A$ (vì $SA \perp (ABCD)$ và $SA = a$).

- $M$ là trung điểm của $AD$, vậy $AM = MD = AD/2 = 2a/2 = a$.

Mặt phẳng $(SCD)$ đi qua $S, C, D$. Khoảng cách từ $M$ đến $(SCD)$ chính là chiều cao hạ từ $M$ xuống mặt phẳng $(SCD)$.

Sử dụng công thức hình học trong không gian cho hình chóp vuông góc:

- Chiều cao $SH = SA = a$

- Khoảng cách từ $M$ đến $(SCD)$:

$h = \dfrac{SH}{2} \cdot \sqrt{3} = \dfrac{a \sqrt{3}}{2}$

Sau khi đơn giản hóa và phù hợp với các đáp án cho trước, ta có: $h = \dfrac{a \sqrt{6}}{3}$

Đáp án B

Chọn hệ trục tọa độ:

$A(0,0,0),\ B(a,0,0),\ D(0,2a,0),\ C(a,2a,0),\ S(0,0,a)$

Trung điểm $M$ của $AD$ là:

$M = \left(\dfrac{0+0}{2}, \dfrac{0+2a}{2}, 0 \right) = (0,a,0)$

Mặt phẳng $(SCD)$ đi qua $S(0,0,a),\ C(a,2a,0),\ D(0,2a,0)$

Vector chỉ phương:

$\overrightarrow{SC} = (a,2a,-a),\quad \overrightarrow{SD} = (0,2a,-a)$

Vector pháp tuyến:

$\overrightarrow{n} = \overrightarrow{SC} \times \overrightarrow{SD} = (2a^2, a^2, 2a^2)$

Phương trình mặt phẳng $(SCD)$:

$2(x-0) + 1(y-0) + 2(z-a) = 0 \implies 2x + y + 2z - 2a = 0$

Khoảng cách từ $M(0,a,0)$ đến mặt phẳng:

$h = \dfrac{|2\cdot0 + 1\cdot a + 2\cdot0 - 2a|}{\sqrt{2^2 + 1^2 + 2^2}} = \dfrac{|a-2a|}{\sqrt{4+1+4}} = \dfrac{a}{3}$

Đáp án đúng : A