Giải bài tập Toán lớp 10 Bài 5: Tích của một số với một vectơ
Giải Toán 10 trang 88 Tập 1
Câu hỏi khởi động trang 88 Toán lớp 10: Hình 58 minh họa hai đoàn tàu chạy song song với vectơ vận tốc lần lượt là .
Mối liên hệ giữa hai vectơ vận tốc là như thế nào?
Lời giải:
Qua bài học này, chúng ta sẽ biết được hai vectơ vận tốc cùng phương với nhau và liên hệ với nhau theo công thức: với là các vectơ khác và số thực k ≠ 0.
1. Định nghĩa
Hoạt động 1 trang 88 Toán lớp 10: Gọi B là trung điểm của AC.
Chứng tỏ rằng .
Lời giải:
Do B là trung điểm của AC nên
Khi đó ta có:
Hoạt động 2 trang 88 Toán lớp 10: Quan sát vectơ và , nêu mối liên hệ về hướng và độ dài của vectơ với .
Lời giải:
Từ hoạt động 1, ta có:
Do đó độ dài vectơ bằng độ dài vectơ và vectơ cùng hướng với vectơ .
Theo quan sát trên Hình 59 ta thấy, đoạn thẳng AC dài 6 ô, còn đoạn thẳng AB dài 3 ô. Suy ra độ dài đoạn thẳng AC bằng 2 lần độ dài đoạn thẳng AB. Do đó ta có AC = 2AB hay và vectơ cùng hướng với vectơ .
Vậy vectơ cùng hướng với và .
Giải Toán 10 trang 89 Tập 1
Luyện tập 1 trang 89 Toán lớp 10: Cho tam giác ABC. Hai đường trung tuyến AM và BN cắt nhau tại G. Tìm các số a, b biết: .
Lời giải:
G là giao điểm của hai đường trung tuyến AM và BN nên G là trọng tâm của tam giác ABC. Do đó: AG = AM; GN = GB.
+ Ta có: và là hai vectơ cùng hướng và .
Suy ra . Vậy a = .
+ Lại có: và là hai vectơ ngược hướng và
Suy ra . Vậy
2. Tính chất
Luyện tập 2 trang 89 Toán lớp 10: Cho ba điểm A, B, C. Chứng minh .
Lời giải:
Với 3 điểm A, B, C bất kì ta có:
Ta có:
.
Vậy .
3. Một số ứng dụng
Giải Toán 10 trang 90 Tập 1
Hoạt động 3 trang 90 Toán lớp 10: Cho I là trung điểm của đoạn thẳng AB và điểm M tùy ý. Chứng minh rằng .
Lời giải:
Do I là trung điểm của AB nên .
Khi đó:
Vậy .
Hoạt động 4 trang 90 Toán lớp 10: Cho G là trọng tâm của tam giác ABC và điểm M tùy ý. Chứng minh rằng .
Lời giải:
Do G là trọng tâm của tam giác ABC nên .
Ta có:
Vậy .
Luyện tập 3 trang 90 Toán lớp 10: Cho tam giác ABC có G là trọng tâm. Chứng minh .
Lời giải:
Do G là trọng tâm của tam giác ABC nên .
Ta có:
.
Vậy .
Giải Toán 10 trang 91 Tập 1
Hoạt động 5 trang 91 Toán lớp 10: Cho hai vectơ và khác sao cho với k là số thực khác 0. Nêu nhận xét về phương của hai vectơ và .
Lời giải:
Ta có: với k là số thực khác 0, hai vectơ và khác .
Khi đó hai vectơ và cùng phương.
Hoạt động 6 trang 91 Toán lớp 10: Cho ba điểm phân biệt A, B, C.
a) Nếu ba điểm A, B, C thẳng hàng thì hai vectơ có cùng phương hay không?
b) Ngược lại, nếu hai vectơ cùng phương thì ba điểm A, B, C có thẳng hàng hay không?
Lời giải:
a) Giá của vectơ là đường thẳng AB, giá của vectơ là đường thẳng AC, mà A, B, C thẳng hàng nên đường thẳng AB và AC trùng nhau. Do đó hai vectơ cùng phương.
b) Hai vectơ cùng phương khi giá AB và AC của chúng song song hoặc trùng nhau. Trường hợp song song không thể xảy ra do hai đường thẳng AB và AC có chung giao điểm A. Vậy AB trùng với AC hay A, B, C thẳng hàng.
Luyện tập 4 trang 91 Toán lớp 10: Ở Hình 61, tìm k trong mỗi trường hợp sau:
a) ,
b) .
Lời giải:
a) Vì hai vectơ cùng hướng và AC = AD nên
.
b) Vì hai vectơ và ngược hướng và BD = 3DC nên
.
Bài tập
Giải Toán 10 trang 92 Tập 1
Bài 1 trang 92 Toán lớp 10: Cho hình thang MNPQ, MN // PQ, MN = 2PQ. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. ;
B. ;
C. ;
D. .
Lời giải:
Đáp án đúng là: C.
MNPQ là hình thang với MN // PQ nên hai vectơ và ngược hướng.
Mà MN = 2 PQ nên .
Bài 2 trang 92 Toán lớp 10: Cho đoạn thẳng AB = 6 cm.
a) Xác định điểm C thỏa mãn .
b) Xác định điểm D thỏa mãn .
Lời giải:
a) Ta có , do đó và cùng hướng và AC = .
Suy ra A, B, C thẳng hàng, hơn nữa C là trung điểm của AB và AC = 3 cm.
b) Ta có , do đó và ngược hướng và AD = AB = 3 cm.
Suy ra A, B, D thẳng hàng; D và B nằm khác phía nhau so với A.
Bài 3 trang 92 Toán lớp 10: Cho tam giác ABC có M, N, P lần lượt là trung điểm của BC, CA, AB. Chứng minh:
a) ;
b) .
Lời giải:
a) Vì P và N lần lượt là trung điểm của AB và AC nên PN là đường trung bình của tam giác ABC.
Do đó: PN // = BC.
Khi đó hai vectơ và cùng hướng và PN = BC.
Suy ra: .
Do đó: .
Vậy .
b) M và P lần lượt là trung điểm của BC và AB nên MP là đường trung bình của tam giác ABC.
Do đó: MP // AC VÀ MP = AC.
Lại có hai vectơ và cùng hướng và MP = CA nên hay .
Khi đó ta có: .
Vậy .
Bài 4 trang 92 Toán lớp 10: Cho tam giác ABC. Các điểm D, E thuộc cạnh BC thỏa mãn BD = DE = EC (Hình 62). Giả sử , . Biểu diễn các vectơ theo .
Lời giải:
+ Ta có:
+ BD = DE = EC và D, E thuộc cạnh BC nên BD = BC.
Mà và cùng hướng nên .
Suy ra: .
Vậy .
+ Hai vectơ cùng hướng và BE = BC nên .
Suy ra: .
Vậy .
+ Ta có:
Vậy .
+ Ta có:
Vậy .
Bài 5 trang 92 Toán lớp 10: Cho tứ giác ABCD có M, N lần lượt là trung điểm của hai cạnh AB và CD. Gọi G là trung điểm của đoạn thẳng MN, E là trọng tâm của tam giác BCD. Chứng minh:
a) ;
b) ;
c) Điểm G thuộc đoạn thẳng AE và .
Lời giải:
a) Ta có M là trung điểm của AB nên .
Tương tự N là trung điểm CD nên .
Lại có G là trung điểm của MN nên .
Khi đó:
Ta có:
=
.
Vậy .
b) Do E là trọng tâm của tam giác BCD nên .
Thay vào câu a) ta có:
Vậy .
c) Theo câu b ta có: nên hai vectơ cùng hướng và EA = 4EG hay EG < EA.
Do đó 3 điểm E, A, G thẳng hàng và G nằm giữa E và A.
Suy ra điểm G thuộc đoạn thẳng AE.
Vì EA = 4 EG nên AG = AE.
Hai vectơ và cùng hướng.
Do đó: .
Bài 6 trang 92 Toán lớp 10: Cho hình bình hành ABCD. Đặt . Gọi G là trọng tâm của tam giác ABC. Biểu thị các vectơ theo hai vectơ .
Lời giải:
Gọi O là giao điểm hai đường chéo AC và BD của hình bình hành ABCD.
Khi đó O là trung điểm của AC và BD.
Do đó BO là đường trung tuyến của tam giác ABC.
Vì G là trọng tâm của tam giác ABC nên G thuộc trung tuyến BO của tam giác ABC.
Theo tính chất trọng tâm ta có: .
Mà BO = BD nên .
Hai vectơ cùng hướng và BG = BD.
Nên .
Ta có:
Do đó: .
Do ABCD là hình bình hành nên .
Ta có:
.
Vậy .
Bài 7 trang 92 Toán lớp 10: Cho tam giác ABC. Các điểm D, E, H thỏa mãn
.
a) Biểu thị mỗi vectơ theo hai vectơ .
b) Chứng minh D, E, H thẳng hàng.
Lời giải:
Vì nên và cùng hướng và .
nên cùng hướng và AE = .
nên cùng hướng và .
a) + Ta có
Mà .
Do đó:
.
Suy ra: .
+ Ta có:
Mà , .
Do đó:
Vậy .
+ Ta có:
Mà , .
Do đó:
Vậy .
b) Theo câu a, ta có: và .
Do đó: .
Suy ra D, H, E thẳng hàng, hơn nữa H là trung điểm của DE.
Xem thêm các bài giải SGK Toán 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Bài 3: Khái niệm vectơ
Bài 4: Tổng và hiệu của hai vectơ
Bài 5: Tích của một số với một vectơ
Bài 6: Tích vô hướng của hai vectơ
Bài tập cuối chương 4