Bài 6. Tích vô hướng của hai vectơ

Bài \(6\). Tích vô hướng của hai vectơ trang \(93\) SGK Toán \(10\) Tập \(1\) Cánh diều. Các em hãy cùng Bumbii giải các bài tập sau đây nhé:

Bài \(1\). Nếu hai điểm \(M, N\) thoả mãn \(\overrightarrow{MN}. \overrightarrow{NM} = \ – \ 4\) thì độ dài đoạn thẳng \(MN\) bằng bao nhiêu?
\(A.\) \(MN = 4\).
\(B.\) \(MN = 2\).
\(C.\) \(MN = 16\).
\(D.\) \(MN = 256\).

Trả lời:

Ta có: \(\overrightarrow{MN}. \overrightarrow{NM} = \overrightarrow{MN}. (\ – \ \overrightarrow{MN})\)

\(= \ – \ \overrightarrow{MN}^2 = \ – \ MN^2\)

Mà \(\overrightarrow{MN}. \overrightarrow{NM} = \ – \ 4\)

\(\Rightarrow MN^2 = 4\)

\(\Rightarrow MN = 2\) (Do \(MN > 0\))

Vậy \(MN = 2\)

Chọn đáp án \(B\).

\(\)

Bài \(2\). Phát biểu nào sau đây là đúng?
\(A.\) Nếu \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) và \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) < 90^o\) thì \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} < 0\).
\(B.\) Nếu \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) và \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) > 90^o\) thì \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} > 0\).
\(C.\) Nếu \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) và \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) < 90^o\) thì \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} > 0\).
\(D.\) Nếu \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) và \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) \neq 90^o\) thì \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} < 0\).

Trả lời:

Với \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) thì \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) < 90^o\) thì \(\cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})} > 0\)

Khi đó ta có:

\(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |\overrightarrow{a}|. |\overrightarrow{b}|. \cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})} > 0\)

Vậy \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) khác \(\overrightarrow{0}\) và \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) < 90^o\) thì \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} > 0\).

Chọn đáp án \(C\).

\(\)

Bài \(3\). Tìm \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b}\) trong mỗi trường hợp sau:
\(a)\) \(|\overrightarrow{a}| = 3, |\overrightarrow{b}| = 4, (\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) = 30^o\);
\(b)\) \(|\overrightarrow{a}| = 5, |\overrightarrow{b}| = 6, (\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) = 120^o\);
\(c)\) \(|\overrightarrow{a}| = 2, |\overrightarrow{b}| = 3, \overrightarrow{a}\) và \(\overrightarrow{b}\) cùng hướng.
\(d)\) \(|\overrightarrow{a}| = 2, |\overrightarrow{b}| = 3, \overrightarrow{a}\) và \(\overrightarrow{b}\) ngược hướng.

Trả lời:

\(a)\) \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |\overrightarrow{a}|. |\overrightarrow{b}|. \cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})}\)

\(= 3. 4. \cos{30^o} = 6\sqrt{3}\)

\(b)\) \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |\overrightarrow{a}|. |\overrightarrow{b}|. \cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})}\)

\(= 5. 6. \cos{120^o} = \ – \ 15\)

\(c)\) Hai vectơ \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) cùng hướng nên góc \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) = 0\)

Suy ra:

\(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |\overrightarrow{a}|. |\overrightarrow{b}|. \cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})}\)

\(= 2. 3. \cos{0^o} = 6\)

\(d)\) Hai vectơ \(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}\) ngược hướng nên góc \((\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b}) = 180^o\)

Suy ra:

\(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |\overrightarrow{a}|. |\overrightarrow{b}|. \cos{(\overrightarrow{a}, \overrightarrow{b})}\)

\(= 2. 3. \cos{180^o} = \ – \ 6\)

\(\)

Bài \(4\). Cho hình vuông \(ABCD\) cạnh \(a\). Tính các tích vô hướng sau:
\(a)\) \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC}\);
\(b)\) \(\overrightarrow{AC}. \overrightarrow{BD}\).

Trả lời:

\(a)\) Áp dụng định lí Pythagore trong tam giác vuông \(ABC\) ta có:

\(AC^2 = AB^2 + BC^2 = a^2 + a^2 = 2a^2\)

\(\Rightarrow AC = a\sqrt{2}\)

Lại có \(AC\) là đường phân giác của \(\widehat{BAD}\)

Suy ra \(\widehat{BAC} = \displaystyle \frac{1}{2} \widehat{BAD} = \displaystyle \frac{1}{2}. 90^o = 45^o\)

Khi đó ta có:

\(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} = |\overrightarrow{AB}|. |\overrightarrow{AC}|. \cos{(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC})}\)

\(= AB. AC. \cos{\widehat{BAC}}\)

\(= a. a\sqrt{2}. \cos{45^o}\)

\(= a^2\)

Vậy \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} = a^2\)

\(b)\) \(ABCD\) là hình vuông nên hai đường chéo \(AC\) và \(BD\) vuông góc với nhau.

Suy ra \(\overrightarrow{AC} \perp \overrightarrow{BD}\)

Hay \(\overrightarrow{AC}. \overrightarrow{BD} = 0\)

\(\)

Bài \(5\). Cho tam giác \(ABC\). Chứng minh:
\(AB^2 + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{CA} = 0\).

Trả lời:

Ta có:

\(AB^2 + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{CA}\)

\(= AB^2 + \overrightarrow{AB}. (\overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CA})\)

\(= AB^2 + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BA}\)

\(= AB^2 + \overrightarrow{AB}. (\ – \ \overrightarrow{AB})\)

\(= AB^2 \ – \ \overrightarrow{AB}^2 \)

\(= AB^2 \ – \ AB^2 = 0\)

Vậy \(AB^2 + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{CA} = 0\)

\(\)

Bài \(6\). Cho tam giác nhọn \(ABC\). Kẻ đường cao \(AH\). Chứng minh rằng:
\(a)\) \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AH} = \overrightarrow{AC}. \overrightarrow{AH}\);
\(b)\) \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{HB}. \overrightarrow{BC}\).

Trả lời:

Do tam giác \(ABC\) nhọn nên \(H\) thuộc cạnh \(BC\)

\(a)\) \(AH\) là đường cao tam giác \(ABC\) nên:

\(\overrightarrow{AH}. \overrightarrow{CB} = 0\)

Ta có: \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AH} \ – \ \overrightarrow{AC}. \overrightarrow{AH}\)

\(= \overrightarrow{AH}. \overrightarrow{AB} \ – \ \overrightarrow{AH}. \overrightarrow{AC}\)

\(= \overrightarrow{AH}. (\overrightarrow{AB} \ – \ \overrightarrow{AC})\)

\(= \overrightarrow{AH}. \overrightarrow{CB} = 0\)

Suy ra \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AH} \ – \ \overrightarrow{AC}. \overrightarrow{AH} = 0\)

\(\Leftrightarrow \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AH} = \overrightarrow{AC}. \overrightarrow{AH}\)

Vậy \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AH} = \overrightarrow{AC}. \overrightarrow{AH}\)

\(b)\) Ta có: \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} \ – \ \overrightarrow{HB}. \overrightarrow{BC}\)

\(= \overrightarrow{BC}. \overrightarrow{AB} \ – \ \overrightarrow{BC}. \overrightarrow{HB}\)

\(= \overrightarrow{BC}. (\overrightarrow{AB} \ – \ \overrightarrow{HB})\)

\(= \overrightarrow{BC}. (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BH})\)

\(= \overrightarrow{BC}. \overrightarrow{AH} = 0\)

Suy ra \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} \ – \ \overrightarrow{HB}. \overrightarrow{BC} = 0\)

\(\Leftrightarrow \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{HB}. \overrightarrow{BC}\)

Vậy \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{HB}. \overrightarrow{BC}\)

\(\)

Bài \(7\). Mội máy bay đang bay từ hướng đông sang hướng tây với tốc độ \(700 km/h\) thì gặp luồng gió thổi từ hướng đông bắc sang hướng tây nam với tốc độ \(40 km/h\) (Hình \(69\)). Máy bay bị thay đổi vận tốc khi gặp gió thổi. Tìm tốc độ mới của máy bay theo đơn vị \(km/h\) (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).

Trả lời:

Gọi vận tốc của máy bay theo hướng đông sang tây là \(\overrightarrow{v_1}\), vận tốc của luồng gió theo hướng đông bắc sang tây nam là \(\overrightarrow{v_2}\).

Khi đó vận tốc mới của máy bay là \(\overrightarrow{v}\) thoả mãn \(\overrightarrow{v} = \overrightarrow{v_1} + \overrightarrow{v_2}\)

Ta có: \(|\overrightarrow{v_1}| = 700\) km/h, \(|\overrightarrow{v_2}| = 40\) km/h, \((\overrightarrow{v_1}, \overrightarrow{v_2}) = 45^o\)

Ta biểu diễn các vectơ như hình sau:

\(ABCD\) là hình bình hành có \(\widehat{ABC} = 45^o\)

Suy ra \(\widehat{DAB} = 180^o \ – \ 45^o = 135^o\)

\(AD = |\overrightarrow{v_2}| = 40, AB = |\overrightarrow{v_1}| = 700\)

Ta đi tính độ dài vectơ \(\overrightarrow{v}\) tức là đoạn thẳng \(BD\)

Áp dụng định lí sin trong tam giác \(ABD\) ta có:

\(BD^2 = AD^2 + AB^2 \ – \ 2. AD. AB. \cos{A}\)

\(= 40^2 + 700^2 \ – \ 2. 40. 700. \cos{135^o}\)

\(\approx 531196,98\)

\(\Rightarrow BD \approx 728,83\) (km/h)

Vậy tốc độ mới của máy bay sau khi gặp gió thổi là \(728,83\) km/h.

\(\)

Bài \(8\). Cho tam giác \(ABC\) có \(AB = 2, AC = 3, \widehat{BCA} = 60^o\). Gọi \(M\) là trung điểm của đoạn thẳng \(BC\). Điểm \(D\) thoả mãn \(\overrightarrow{AD} = \displaystyle \frac{7}{12} \overrightarrow{AC}\).
\(a)\) Tính \(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC}\).
\(b)\) Biểu diễn \(\overrightarrow{AM}, \overrightarrow{BD}\) theo \(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}\).
\(c)\) Chứng minh \(AM \perp BD\).

Trả lời:

\(a)\) Ta có:

\(\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} = |\overrightarrow{AB}|. |\overrightarrow{AC}|. \cos{(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC})}\)

\(= AB. AC. \cos{\widehat{BAC}} = 2. 3. \cos{60^o} = 3\)

\(b)\) Do \(M\) là trung điểm của \(BC\) nên ta có:

\(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} = 2\overrightarrow{AM}\)

\(\Rightarrow \overrightarrow{AM} = \displaystyle \frac{1}{2} \left(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}\right)\)

\(\Rightarrow \overrightarrow{AM}= \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AB} + \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AC}\)

\(\overrightarrow{BD} = \overrightarrow{BA} + \overrightarrow{AD} = (\ – \ \overrightarrow{AB}) + \overrightarrow{AD}\)

\(= \ – \ \overrightarrow{AB} + \displaystyle \frac{7}{12} \overrightarrow{AC}\)

Vậy \(\overrightarrow{BD} = \ – \ \overrightarrow{AB} + \displaystyle \frac{7}{12} \overrightarrow{AC}\)

\(c)\) \(\overrightarrow{AM}. \overrightarrow{BD} = \left(\displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AB} + \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AC}\right). \left(\ – \ \overrightarrow{AB} + \displaystyle \frac{7}{12} \overrightarrow{AC}\right)\)

\(= \ – \ \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AB}^2 + \displaystyle \frac{7}{24}\overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} \ – \ \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} + \displaystyle \frac{7}{24} \overrightarrow{AC}^2\)

\(= \ – \ \displaystyle \frac{1}{2} AB^2 + \displaystyle \frac{7}{24} \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} \ – \ \displaystyle \frac{1}{2} \overrightarrow{AB}. \overrightarrow{AC} + \displaystyle \frac{7}{24} AC^2\)

\(= \ – \ \displaystyle \frac{1}{2}. 2^2 + \displaystyle \frac{7}{24}. 3 \ – \ \displaystyle \frac{1}{2}. 3 + \displaystyle \frac{7}{24}. 3^2\)

\(= 0\)

Suy ra \(\overrightarrow{AM}. \overrightarrow{BD} = 0\)

Vậy \(AM \perp BD\)

\(\)

Xem bài giải trước: Bài 5 – Tích của một số với một vectơ
Xem bài giải tiếp theo: Bài tập cuối chương IV
Xem các bài giải khác: Giải bài tập SGK Toán Lớp 10 Cánh diều

Thông tin liên hệ & mạng xã hội:
Website: https://bumbii.com/
Facebook: https://www.facebook.com/bumbiiapp
Pinterest: https://www.pinterest.com/bumbiitech

0 0 đánh giá
Article Rating
Theo dõi
Thông báo của
guest

0 Bình luận
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
0
Cùng chia sẻ bình luận của bạn nào!x