Với hệ trục tọa độ như hình vẽ, ta có

\(D\left( {0\,;0\,;0} \right)\), \(A\left( {2\,;0\,;0} \right)\),\(C\left( {0\,;2\,;0} \right)\),\({D_1}\left( {0\,;0\,;1} \right)\),\(B\left( {2\,;2\,;0} \right)\), \({A_1}\left( {2\,;0\,;1} \right)\), \({B_1}\left( {2\,;2\,;1} \right)\), \({C_1}\left( {0\,;2\,;1} \right)\).

a) Sai. Trung điểm của \({B_1}{D_1}\) là \(M\left( {1\,;1\,;1} \right).\) Ta có: \(\overrightarrow {CM} = \left( {1\,; - 1\,;1} \right)\).

Cặp véc tơ chỉ phương của mặt phẳng \(\left( {B{B_1}{D_1}D} \right)\): \(\overrightarrow {D{D_1}} = \left( {0\,;0\,;1} \right),\overrightarrow {DB} = \left( {2\,;2\,;0} \right)\).

Có \(\overrightarrow {CM} \cdot \overrightarrow {D{D_1}} = 1 \ne 0.\)

Do đó \(\overrightarrow {CM} \) không vuông góc với mọi vectơ nằm trong mặt phẳng \(\left( {B{B_1}{D_1}D} \right)\).

b) Sai. \(\overrightarrow {M{C_1}} = \left( { - 1\,;1\,;0} \right)\), \(\overrightarrow {BC} = \left( { - 2\,;0\,;0} \right)\).

Cosin góc giữa hai đường thẳng:\(\cos \left( {M{C_1},BC} \right) = \frac{{\left| {\overrightarrow {M{C_1}} \cdot \overrightarrow {BC} } \right|}}{{\left| {\overrightarrow {M{C_1}} } \right| \cdot \left| {\overrightarrow {BC} } \right|}} = \frac{2}{{\sqrt 2 \cdot 2}} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}\).

c) Đúng. \({V_{{C_1}.BDM}} = \frac{1}{3} \cdot {S_{\Delta BDM}} \cdot d\left( {{C_1},\left( {BDM} \right)} \right)\).

\({S_{\Delta BDM}}\) và \(d\left( {{C_1},\left( {BDM} \right)} \right)\) không đổi.

Suy ra thể tích khối chóp \({C_1}.BDM\) không đổi.

d) Sai. Vectơ chỉ phương của đường thẳng \(BC\): \(\overrightarrow {{u_{BC}}} = \left( {1\,;0\,;0} \right).\)

Phương trình tham số của \(BC\): \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 2 + k}\\{y = 2}\\{z = 0}\end{array}} \right.\).

Dạng tọa độ điểm \(M\left( {2t\,;2t\,;1} \right)\) với \(0 \le t \le 1.\)

Khoảng cách từ một điểm \(M\) đến đường thẳng \(BC\): \(d\left( {M,BC} \right) = \frac{{\left| {\left[ {\overrightarrow {BM} ,{{\vec u}_{BC}}} \right]} \right|}}{{\left| {{{\vec u}_{BC}}} \right|}}\).

\(\overrightarrow {BM} = \left( {2t - 2\,;2t - 2\,;1 - 0} \right) = \left( {2t - 2\,;2t - 2\,;1} \right)\); \(\left[ {\overrightarrow {BM} ,{{\vec u}_{BC}}} \right] = \left( {0\,;1\,;2 - 2t} \right)\);

\(\left| {\left[ {\overrightarrow {BM} ,{{\vec u}_{BC}}} \right]} \right| = \sqrt {{0^2} + {1^2} + {{(2 - 2t)}^2}} = \sqrt {1 + {{(2 - 2t)}^2}} \); \(\left| {{{\vec u}_{BC}}} \right| = 1\).

Suy ra \(d\left( {M,BC} \right) = \sqrt {1 + {{\left( {2 - 2t} \right)}^2}} \).

\(d\left( {M,BC} \right)\) nhỏ nhất khi \(2 - 2t = 0 \Leftrightarrow t = 1\).

Khi đó \(M\) trùng với điểm \({B_1}\left( {2\,;2\,;1} \right)\). Vậy giá trị nhỏ nhất bằng \(1\).

Trong không gian Oxyz, mặt cầu (S): x^2 + y^2 + z^2 - 4x + 2z + 4 = 0 có tâm và bán kính lần lượt là