Trang Chủ Bài tập SGK lớp 10 Bài tập Toán 10 Nâng cao Bài 21, 22, 23, 24 trang 23, 24 SGK Hình học 10...

Bài 21, 22, 23, 24 trang 23, 24 SGK Hình học 10 Nâng cao: Tích của một vecto

CHIA SẺ
Bài 4 Tích của một vecto. Giải bài 21, 22, 23, 24 trang 23, 24 Sách giáo khoa Hình học 10 lớp Nâng cao. Hãy dựng các vec tơ sau đây và tính độ dài của chúng; Hãy tìm các số \(m\) và \(n\) thích hợp trong mỗi đẳng thức sau đây

Bài 21: Cho tam giác vuông cân \(OAB\) với \(OA = OB = a\). Hãy dựng các vec tơ sau đây và tính độ dài của chúng

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} ;\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\overrightarrow {OA} – \overrightarrow {OB} ;\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,3\overrightarrow {OA} + 4\overrightarrow {OB} ; \cr
& {{21} \over 4}\overrightarrow {OA} + 2,5\overrightarrow {OB} ;\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,{{11} \over 4}\overrightarrow {OA} – {3 \over 7}\overrightarrow {OB} . \cr} \)

 

Vẽ hình vuông \(OACB\), ta có

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} = \overrightarrow {OC} \, \Rightarrow \left| {\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} } \right| = \left| {\overrightarrow {OC} } \right| = a\sqrt 2 \cr
& \overrightarrow {OA} – \overrightarrow {OB} = \overrightarrow {BA} \, \Rightarrow \left| {\overrightarrow {OA} – \overrightarrow {OB} } \right| = \left| {\overrightarrow {BA} } \right| = a\sqrt 2 \cr} \)

Gọi \(M, N\) là điểm thỏa mãn \(\overrightarrow {OM}  = 3\overrightarrow {OA} ,\,\overrightarrow {ON}  = 4\overrightarrow {OB} \).

 

Vẽ hình chữ nhật \(MONP\), ta có

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OM} + \overrightarrow {ON} = \overrightarrow {OP} \, \Rightarrow \left| {\overrightarrow {OM} + \overrightarrow {ON} } \right| = \left| {\overrightarrow {OP} } \right| \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = \sqrt {O{M^2} + O{N^2}} \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = \sqrt {9{a^2} + 16{a^2}} = 5a \cr
& \cr} \)

Tương tự, ta cũng có

\(\eqalign{
& \left| {{{21} \over 4}\overrightarrow {OA} + 2,5\overrightarrow {OB} } \right| = \sqrt {{{\left( {{{21} \over 4}a} \right)}^2} + {{\left( {{5 \over 2}a} \right)}^2}} = {{\sqrt {541} } \over 4}a\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \cr} \)

 

Gọi \(I, J\) là điểm thỏa mãn

 \(\overrightarrow {OI}  = {{11} \over 4}\overrightarrow {OA} ,\,\overrightarrow {OJ}  =  – {3 \over 7}\overrightarrow {OB} \)

Vẽ hình chữ nhật \(OIKJ\), ta có

\(\eqalign{
& {{11} \over 4}\overrightarrow {OA} – {3 \over 7}\overrightarrow {OB} = \overrightarrow {OK} = {{11} \over 4}\overrightarrow {OA} + \left( { – {3 \over 7}\overrightarrow {OB} } \right) = \overrightarrow {OI} + \overrightarrow {OJ} = \overrightarrow {OK} \cr
& \Rightarrow \,\left| {{{11} \over 4}\overrightarrow {OA} – {3 \over 7}\overrightarrow {OB} } \right| = \left| {\overrightarrow {OK} } \right| = \sqrt {{{\left( {{{11} \over 4}a} \right)}^2} + {{\left( { – {3 \over 7}a} \right)}^2}} = {{\sqrt {6073} } \over {28}}a \cr} \)


Bài 22: Cho tam giác \(OAB\). Gọi \(M, N\) lần lượt là trung điểm hai cạnh \(OA\) và \(OB\). Hãy tìm các số \(m\) và \(n\) thích hợp trong mỗi đẳng thức sau đây

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OM} = m\overrightarrow {OA} + n\overrightarrow {OB} ;\,\,\,\,\,\,\overrightarrow {MN} = m\overrightarrow {OA} + n\overrightarrow {OB} ; \cr
& \overrightarrow {AN} = m\overrightarrow {OA} + n\overrightarrow {OB} ;\,\,\,\,\,\,\,\,\overrightarrow {MB} = m\overrightarrow {OA} + n\overrightarrow {OB} . \cr} \)

- Quảng cáo -

 

Ta có

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OM} = {1 \over 2}\overrightarrow {OA} = {1 \over 2}\overrightarrow {OA} + 0.\overrightarrow {OB} \,\,\,\,\, \Rightarrow \,m = {1 \over 2},\,n = 0. \cr
& \overrightarrow {MN} = \overrightarrow {ON} – \overrightarrow {OM} = {1 \over 2}\overrightarrow {OB} – {1 \over 2}\overrightarrow {OA} = \left( { – {1 \over 2}} \right)\overrightarrow {OA} + {1 \over 2}\overrightarrow {OB} \,\,\,\,\, \Rightarrow \,m = – {1 \over 2},\,n = {1 \over 2}. \cr
& \overrightarrow {AN} = \overrightarrow {ON} – \overrightarrow {OA} = {1 \over 2}\overrightarrow {OB} – \overrightarrow {OA} = \left( { – 1} \right)\overrightarrow {OA} + {1 \over 2}\overrightarrow {OB} \,\,\,\, \Rightarrow \,m = – 1,\,n = {1 \over 2}. \cr
& \overrightarrow {MB} = \overrightarrow {OB} – \overrightarrow {OM} = \overrightarrow {OB} – {1 \over 2}\overrightarrow {OA} = \left( { – {1 \over 2}} \right)\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} \,\,\,\, \Rightarrow \,m = – {1 \over 2},\,n = 1. \cr} \)


Bài 23:  Gọi \(M\) và \(N\) lần lượt là trung điểm các đoạn thẳng \(AB\) và \(CD\).  Chứng minh rằng

\(2\overrightarrow {MN}  = \overrightarrow {AC}  + \overrightarrow {BD}  = \overrightarrow {AD}  + \overrightarrow {BC} .\)

Theo quy tắc ba điểm, ta có

\(\eqalign{
& \overrightarrow {AC} + \overrightarrow {BD} = \left( {\overrightarrow {AM} + \overrightarrow {MN} + \overrightarrow {NC} } \right) + \left( {\overrightarrow {BM} + \overrightarrow {MN} + \overrightarrow {ND} } \right) \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 2\overrightarrow {MN} + \left( {\overrightarrow {AM} + \overrightarrow {BM} } \right) + \left( {\overrightarrow {NC} + \overrightarrow {ND} } \right) \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 2\overrightarrow {MN} + \overrightarrow 0 + \overrightarrow 0 = 2\overrightarrow {MN} \cr
& \overrightarrow {AD} + \overrightarrow {BC} = \left( {\overrightarrow {AM} + \overrightarrow {MN} + \overrightarrow {ND} } \right) + \left( {\overrightarrow {BM} + \overrightarrow {MN} + \overrightarrow {NC} } \right) \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 2\overrightarrow {MN} + \left( {\overrightarrow {AM} + \overrightarrow {BM} } \right) + \left( {\overrightarrow {NC} + \overrightarrow {ND} } \right) \cr
& \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 2\overrightarrow {MN} + \overrightarrow 0 + \overrightarrow 0 = 2\overrightarrow {MN} \cr} \)

Vậy \(2\overrightarrow {MN}  = \overrightarrow {AC}  + \overrightarrow {BD}  = \overrightarrow {AD}  + \overrightarrow {BC} .\)

Bài 24:  Cho tam giác \(ABC\) và điểm \(G\). Chứng minh rằng

a) Nếu \(\overrightarrow {GA}  + \overrightarrow {GB}  + \overrightarrow {GC}  = \overrightarrow 0 \) thì \(G\) là trọng tâm tam giác \(ABC\);

b) Nếu có điểm \(O\) sao cho \(\overrightarrow {OG}  = {1 \over 3}\left( {\overrightarrow {OA}  + \overrightarrow {OB}  + \overrightarrow {OC} } \right)\) thì \(G\) là trọng tâm tam giác \(ABC\).

a) Gọi \({G_1}\) là trọng tâm tam giác \(ABC\). Từ đó, ta có \(\overrightarrow {{G_1}A}  + \overrightarrow {{G_1}B}  + \overrightarrow {{G_1}C}  = \overrightarrow 0 .\)

Theo giả thiết, \(\overrightarrow {GA}  + \overrightarrow {GB}  + \overrightarrow {GC}  = \overrightarrow 0 \)

\(\eqalign{
& \Rightarrow \,\overrightarrow {G{G_1}} + \overrightarrow {{G_1}A} + \overrightarrow {G{G_1}} + \overrightarrow {{G_1}B} + \overrightarrow {G{G_1}} + \overrightarrow {{G_1}C} = \overrightarrow 0 \cr
& \Rightarrow \,\,3\overrightarrow {G{G_1}} + \left( {\overrightarrow {{G_1}A} + \overrightarrow {{G_1}B} + \overrightarrow {{G_1}C} } \right) = \overrightarrow {0\,} \,\,\,\,\, \Rightarrow \,\,3\overrightarrow {G{G_1}} = \overrightarrow 0 \,\,\,\,\,\,\, \Rightarrow \,\,\overrightarrow {G{G_1}} = \overrightarrow 0 \,\,\,\, \Rightarrow \,G \equiv {G_1} \cr} \)

b) Gọi \( {G_1}\) là trọng tâm tam giác \(ABC\). Từ đó, ta có \(\overrightarrow {{G_1}A}  + \overrightarrow {{G_1}B}  + \overrightarrow {{G_1}C}  = \overrightarrow 0 .\)

\(\eqalign{
& \overrightarrow {OG} = {1 \over 3}\left( {\overrightarrow {OA} + \overrightarrow {OB} + \overrightarrow {OC} } \right) \cr
& = {1 \over 3}\left( {3\overrightarrow {O{G_1}} + \overrightarrow {{G_1}A} + \overrightarrow {{G_1}B} + \overrightarrow {{G_1}C} } \right) = \overrightarrow {O{G_1}} \,\,\,\,\, \Rightarrow \,G \equiv {G_1} \cr} \)