Giải bài tập Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ (Kết nối) – Sách Toán


adsense

Giải bài tập Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ (Kết nối)
===============

Giải bài 4.21 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, hãy tính góc giữa hai vectơ (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) trong mỗi trường hợp sau:

a) (overrightarrow a  = ( – 3;1),;overrightarrow b  = (2;6))

b) (overrightarrow a  = (3;1),;overrightarrow b  = (2;4))

c) (overrightarrow a  = ( – sqrt 2 ;1),;overrightarrow b  = (2; – sqrt 2 ))

Phương pháp giải

Tính góc giữa hai vectơ dựa vào tích vô hướng: (cos left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = frac{{overrightarrow a .overrightarrow b }}{{left| {overrightarrow a } right|.left| {overrightarrow b } right|}})

Hướng dẫn giải

a) 

(overrightarrow a .overrightarrow b  = ( – 3).2 + 1.6 = 0)

( Rightarrow overrightarrow a  bot overrightarrow b ) hay (left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {90^o}).

b)

(left{ begin{array}{l}overrightarrow a .overrightarrow b  = 3.2 + 1.4 = 10\|overrightarrow a |, = sqrt {{3^2} + {1^2}}  = sqrt {10} ;;,|overrightarrow b |, = sqrt {{2^2} + {4^2}}  = 2sqrt 5 end{array} right.)

(begin{array}{l} Rightarrow cos left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = frac{{10}}{{sqrt {10} .2sqrt 5 }} = frac{{sqrt 2 }}{2}\ Rightarrow left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {45^o}end{array})

c) Dễ thấy: (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) cùng phương do (frac{{ – sqrt 2 }}{2} = frac{1}{{ – sqrt 2 }})

Hơn nữa: (overrightarrow b  = left( {2; – sqrt 2 } right) =  – sqrt 2 .left( { – sqrt 2 ;1} right) =  – sqrt 2 .overrightarrow a ;); ( – sqrt 2  < 0)

Do đó: (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) ngược hướng.

( Rightarrow left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {180^o})

Chú ý:

Khi tính góc, ta kiểm tra các trường hợp dưới đây trước:

+  (left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {90^o}): nếu (overrightarrow a .overrightarrow b  = 0)

+ (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) cùng phương: 

(left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {0^o}) nếu (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) cùng hướng

(left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = {0^o}) nếu (overrightarrow a ) và (overrightarrow b ) ngược hướng

Nếu không thuộc các trường hợp trên thì ta tính góc dựa vào công thức (cos left( {overrightarrow a ,overrightarrow b } right) = frac{{overrightarrow a .overrightarrow b }}{{left| {overrightarrow a } right|.left| {overrightarrow b } right|}}).

Giải bài 4.22 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Tìm điều kiện của (overrightarrow u ,;overrightarrow v ) để:

a) (overrightarrow u .;overrightarrow v  = left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|)

b) (overrightarrow u .;overrightarrow v  =  – left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|)

Phương pháp giải

Tích vô hướng (overrightarrow u .;overrightarrow v  = left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|.cos left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right))

Hướng dẫn giải

a) 

Ta có: (overrightarrow u .;overrightarrow v  = left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|.cos left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) = left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|)

( Rightarrow cos left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) = 1 Leftrightarrow left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) = {0^o})

Nói cách khác: (overrightarrow u ,;overrightarrow v ) cùng hướng.

b)

Ta có: (overrightarrow u .;overrightarrow v  = left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|.cos left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) =- left| {overrightarrow u } right|.;left| {overrightarrow v } right|)

( Rightarrow cos left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) =  – 1 Leftrightarrow left( {overrightarrow u ,;overrightarrow v } right) = {180^o})

Nói cách khác: (overrightarrow u ,;overrightarrow v ) ngược hướng.

Giải bài 4.23 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho hai điểm A (1; 2), B(-4; 3). Gọi M (t; 0) là một điểm thuộc trục hoành.

a) Tính (overrightarrow {AM} .overrightarrow {BM} ) theo t.

b) Tính t để (widehat {AMB} = {90^o})

Phương pháp giải

+) Nếu vecto (overrightarrow {AM} (x;y)) và (overrightarrow {BM} (a;b)) thì (overrightarrow {AM} .overrightarrow {BM}  = xa + yb)

+) (widehat {AMB} = {90^o} Leftrightarrow AM bot BM)

Hướng dẫn giải

Giải bài tập Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ (Kết nối)

 

a) 

Ta có: A (1; 2), B(-4; 3) và M (t; 0)

(begin{array}{l}
Rightarrow overrightarrow {AM} = (t – 1; – 2),;overrightarrow {BM} = (t + 4; – 3)\
Rightarrow overrightarrow {AM} .overrightarrow {BM} = (t – 1)(t + 4) + ( – 2)( – 3)\
quad quad quad quad quad quad= {t^2} + 3t + 2.
end{array})

b)

Để (widehat {AMB} = {90^o}) hay (AM bot BM) thì (overrightarrow {AM} .overrightarrow {BM}  = 0)

adsense

(begin{array}{l} Leftrightarrow {t^2} + 3t + 2 = 0\ Leftrightarrow left[ begin{array}{l}t =  – 1\t =  – 2end{array} right.end{array})

Vậy t = -1 hoặc t = -2 thì (widehat {AMB} = {90^o})

Giải bài 4.24 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho ba điểm không thẳng hàng A (-4; 1), B (2;4), C (2; -2)

a) Giải tam giác

b) Tìm tọa độ trực tâm H của tam giác ABC.

Phương pháp giải

a) Độ dài vectơ (overrightarrow {AB} (x;y)) là (left| {overrightarrow {AB} } right| = sqrt {{x^2} + {y^2}} )

b) Chỉ ra (overrightarrow {AH} .overrightarrow {BC}  = overrightarrow 0 ) và (overrightarrow {BH} .overrightarrow {CA}  = overrightarrow 0 ) từ đó tìm tọa độ của H.

Hướng dẫn giải

a) Ta có:

(left{ begin{array}{l}overrightarrow {AB}  = (2 – ( – 4);4 – 1) = (6;3)\overrightarrow {BC}  = (2 – 2; – 2 – 4) = (0; – 6)\overrightarrow {AC}  = (2 – ( – 4); – 2 – 1) = (6; – 3)end{array} right.)( Rightarrow left{ begin{array}{l}AB = left| {overrightarrow {AB} } right| = sqrt {{6^2} + {3^2}}  = 3sqrt 5 \BC = left| {overrightarrow {BC} } right| = sqrt {{0^2} + {{( – 6)}^2}}  = 6\AC = left| {overrightarrow {CA} } right| = sqrt {{6^2} + {{( – 3)}^2}}  = 3sqrt 5 .end{array} right.)

Áp dụng định lí cosin cho tam giác ABC, ta có:

(cos widehat A = frac{{{b^2} + {c^2} – {a^2}}}{{2bc}} = frac{{{{left( {3sqrt 5 } right)}^2} + {{left( {3sqrt 5 } right)}^2} – {{left( 6 right)}^2}}}{{2.3sqrt 5 .3sqrt 5 }} = frac{3}{5})( Rightarrow widehat A approx 53,{13^o})

(cos widehat B = frac{{{a^2} + {c^2} – {b^2}}}{{2ac}} = frac{{{{left( 6 right)}^2} + {{left( {3sqrt 5 } right)}^2} – {{left( {3sqrt 5 } right)}^2}}}{{2.6.3sqrt 5 }} = frac{{sqrt 5 }}{5})( Rightarrow widehat B approx 63,{435^o})

( Rightarrow widehat C approx 63,{435^o})

Vậy tam giác ABC có: (a = 6;b = 3sqrt 5 ;c = 3sqrt 5 ); (widehat A approx 53,{13^o};widehat B = widehat C approx 63,{435^o}.)

b)

Gọi H có tọa độ (x; y)

( Rightarrow left{ begin{array}{l}overrightarrow {AH}  = (x – ( – 4);y – 1) = (x + 4;y – 1)\overrightarrow {BH}  = (x – 2;y – 4)end{array} right.)

Lại có: H là trực tâm tam giác ABC

( Rightarrow AH bot BC) và (BH bot AC)

( Rightarrow left( {overrightarrow {AH} ,overrightarrow {BC} } right) = {90^o} Leftrightarrow cos left( {overrightarrow {AH} ,overrightarrow {BC} } right) = 0) và (left( {overrightarrow {BH} ,overrightarrow {AC} } right) = {90^o} Leftrightarrow cos left( {overrightarrow {BH} ,overrightarrow {AC} } right) = 0)

Do đó (overrightarrow {AH} .overrightarrow {BC}  = overrightarrow 0 ) và (overrightarrow {BH} .overrightarrow {AC}  = overrightarrow 0 ).

Mà:  (overrightarrow {BC}  = (0; – 6))

( Rightarrow (x + 4).0 + (y – 1).( – 6) = 0 Leftrightarrow  – 6.(y – 1) = 0 Leftrightarrow y = 1.)

Và (overrightarrow {AC}  = (6; – 3))

(begin{array}{l} Rightarrow (x – 2).6 + (y – 4).( – 3) = 0\ Leftrightarrow 6x – 12 + ( – 3).( – 3) = 0\ Leftrightarrow 6x – 3 = 0\ Leftrightarrow x = frac{1}{2}.end{array})

Vậy H có tọa độ (left( {1;frac{1}{2}} right))

Giải bài 4.25 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Chứng minh rằng với mọi tam giác ABC, ta có:

({S_{ABC}} = frac{1}{2}sqrt {{{overrightarrow {AB} }^2}.{{overrightarrow {AC} }^2} – {{left( {overrightarrow {AB} .overrightarrow {AC} } right)}^2}} .)

Phương pháp giải

Biến đổi vế trái, đưa về công thức ({S_{ABC}} = dfrac{1}{2}bc.sin A)

+) (overrightarrow {AB} .overrightarrow {AC}  = AB.AC.cos left( {overrightarrow {AB} ,overrightarrow {AC} } right))

+) ({sin ^2}alpha  = 1 – {cos ^2}alpha ) với mọi (alpha ).

Hướng dẫn giải

Đặt (A = dfrac{1}{2}sqrt {{{overrightarrow {AB} }^2}.{{overrightarrow {AC} }^2} – {{left( {overrightarrow {AB} .overrightarrow {AC} } right)}^2}} )

(begin{array}{l} Rightarrow A = dfrac{1}{2}sqrt {A{B^2}.A{C^2} – {{left( {AB.AC.cos A} right)}^2}} \ Leftrightarrow A = dfrac{1}{2}sqrt {A{B^2}.A{C^2}left( {1 – {{cos }^2}A} right)} end{array})

Mà (1 – {cos ^2}A = {sin ^2}A)

( Rightarrow A = dfrac{1}{2}sqrt {A{B^2}.A{C^2}.{{sin }^2}A} )

( Leftrightarrow A = dfrac{1}{2}.AB.AC.sin A) (Vì ({0^o} < widehat A < {180^o}) nên (sin A > 0))

Do đó (A = {S_{ABC}}) hay ({S_{ABC}} = dfrac{1}{2}sqrt {{{overrightarrow {AB} }^2}.{{overrightarrow {AC} }^2} – {{left( {overrightarrow {AB} .overrightarrow {AC} } right)}^2}} .) (đpcm)

Giải bài 4.26 trang 70 SGK Toán 10 Kết nối tri thức tập 1

Cho tam giác ABC có trọng tâm G. Chứng minh rằng với mọi điểm M, ta có:

(M{A^2} + M{B^2} + M{C^2} = 3M{G^2} + G{A^2} + G{B^2} + G{C^2})

Phương pháp giải

+) (M{A^2} = {overrightarrow {MA} ^2})

+) Với 3 điểm M, A, G bất kì ta có: (overrightarrow {MG}  + overrightarrow {GA}  = overrightarrow {MA} )

+) G là trọng tâm tam giác ABC thì: (overrightarrow {GA}  + overrightarrow {GB}  + overrightarrow {GC}  = overrightarrow 0 )

Hướng dẫn giải

Ta có:

 (begin{array}{l}M{A^2} + M{B^2} + M{C^2} = {overrightarrow {MA} ^2} + {overrightarrow {MB} ^2} + {overrightarrow {MC} ^2}\ = {left( {overrightarrow {MG}  + overrightarrow {GA} } right)^2} + {left( {overrightarrow {MG}  + overrightarrow {GB} } right)^2} + {left( {overrightarrow {MG}  + overrightarrow {GC} } right)^2}\ = {overrightarrow {MG} ^2} + 2overrightarrow {MG} .overrightarrow {GA}  + {overrightarrow {GA} ^2} + {overrightarrow {MG} ^2} + 2overrightarrow {MG} .overrightarrow {GB}  + {overrightarrow {GB} ^2} + {overrightarrow {MG} ^2} + 2overrightarrow {MG} .overrightarrow {GC}  + {overrightarrow {GC} ^2}\ = 3{overrightarrow {MG} ^2} + 2overrightarrow {MG} .left( {overrightarrow {GA}  + overrightarrow {GB}  + overrightarrow {GC} } right) + {overrightarrow {GA} ^2} + {overrightarrow {GB} ^2} + {overrightarrow {GC} ^2}\ = 3{overrightarrow {MG} ^2} + 2overrightarrow {MG} .overrightarrow 0  + {overrightarrow {GA} ^2} + {overrightarrow {GB} ^2} + {overrightarrow {GC} ^2}end{array})

( do G là trọng tâm tam giác ABC)

(begin{array}{l} = 3{overrightarrow {MG} ^2} + {overrightarrow {GA} ^2} + {overrightarrow {GB} ^2} + {overrightarrow {GC} ^2}\ = 3M{G^2} + G{A^2} + G{B^2} + G{C^2}end{array}) (đpcm).



Link Hoc va de thi 2021

Chuyển đến thanh công cụ