Giải SBT Toán 10 trang 65 Tập 1 Kết nối tri thức

Với Giải SBT Toán 10 trang 65 Tập 1 trong Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ Toán lớp 10 Tập 1 Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời các câu hỏi & làm bài tập Toán 10 trang 65.

1 847 09/12/2022


Giải SBT Toán 10 trang 65 Tập 1 Kết nối tri thức

Bài 4.29 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho tam giác đều ABC có độ dài các cạnh bằng 1.

a) Gọi M là trung điểm của BC. Tính tích vô hướng của các cặp vectơ MA→ và BA→ ,MA→ và AC→

b) Gọi N là điểm đối xứng với B qua C. Tính tích vô hướng AM→.AN→.

c) Lấy điểm P thuộc đoạn AN sao cho AP = 3PN. Hãy biểu thị các vectơ AP→,MP→ theo hai vectơ AB→ và AC→. Tính độ dài đoạn MP.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

a) Tam giác ABC đều có M là trung điểm của BC nên đường trung tuyến AM đồng thời là đường phân giác và đường cao.

⇒BAM^=MAC^=12BAC^=12.60°=30°

Gọi Ax là tia đối của tia AM, tia Ay là tia đối của tia AB.

Do đó MA→;BA→=xAy^=BAM^=30°

MA→;AC→=xAC^=180°−MAC^

⇒MA→;AC→=180°−30°=150°

Khi đó ta có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Xét tam giác BAM vuông tại M, theo định lí Pythagoras ta có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vậy MA→.BA→=34 và MA→.AC→=−34.

b) • Vì M là trung điểm của BC nên AB​→+AC→=2AM→

⇒AM→=12AB​→+AC→

• N đối xứng với B qua C nên C là trung điểm của BN

⇒AB​→+AN→=2AC→⇒AN→=2AC→−AB​→

Khi đó 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Mà AB→.AC→=AB→.AC→.cosAB→.AC→

=AB.AC.cosBAC^=1.1.cos60°=12.

Do đó 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vậy AM→.AN→=34

c) • Vì P thuộc đoạn thẳng AN thỏa mãn AP = 3PN  

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

• Ta có: 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Vậy AP→=32AC→−34AB​→;MP→=AC→−54AB​→ và MP=214.

Bài 4.30 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho hình chữ nhật ABCD có AB = 1, BC=2. Gọi M là trung điểm của AD.

a) Chứng minh rằng các đường thẳng AC và BM vuông góc với nhau.

b) Gọi H là giao điểm của AC, BM. Gọi N là trung điểm của AH và P là trung điểm của CD. Chứng minh rằng tam giác NBP là một tam giác vuông.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

a) Đặt AB→=a→,AD→=b→ khi đó a→=1 và b→=2.

Vì AB ⊥ AD nên a→⊥b→⇔a→.b→=0→

ABCD là hình chữ nhật nên cũng là hình bình hành nên ta có:

AC→=AB→+AD→=a→+b→ (quy tắc hình bình hành)

M là trung điểm của AD nên AM→=12AD→=12b→

Suy ra BM→=AM→−AB→=12b→−a→

Khi đó AC→.BM→=a→+b→.12b→−a→

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Do đó AC→.BM→=0⇔AC→⊥BM→

Þ AC ⊥ BM.

b) • Xét tam giác ABC vuông tại C, theo định lí Pythagore ta có:

AC2 = AB2 + BC2 = 1 + 22= 3

⇒AC=3

Theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:

AB2 = AH.AC 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Khi đó HC→=23AC→ và HA→=−13AC→

Ta có NB→=NA→+AB→ (quy tắc ba điiểm)

Vì N là trung điểm của AH nên 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

• Có N là trung điểm của HA và P là trung điểm của CD, theo kết quả bài 4.12, trang 58, Sách giáo khoa Toán 10, tập một, ta có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Khi đó 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Do đó NB→.NP→=0⇒NB→⊥NP→

⇒ NB ⊥ NP.

Bài 4.31 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho tam giác ABC có A^<90°. Dựng ra phía ngoài tam giác hai tam giác vuông cân đỉnh A là ABD và ACE. Gọi M, N, P theo thứ tự là trung điểm BC, BD, CE. Chứng minh rằng:

a) AM vuông góc với DE;

b) BE vuông góc với CD;

c) Tam giác MNP là một tam giác vuông cân.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

a) +) Vì M là trung điểm của BC nên AB→+AC→=2AM→

⇒AM→=12AB→+AC→

+) Theo quy tắc ba điểm ta có: DE→=AE→−AD→

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Mà AB ⊥ AD nên AB→.AD→=0

Và AC ⊥ AE nên AC→.AE→=0

Do đó AM→.DE→=12AB→.AE→−AC→.AD→

Ta có:

• AB→.AE→=AB.AE.cosBAE^

Và AC→.AD→=AC.AD.cosCAD^

• AB = AD (do ∆ABD vuông cân tại A)

Và AC = AE (do ∆ACE vuông cân tại A)

• BAE^=BAC^+CAE^=BAC^+90°

Và CAD^=BAC^+BAD^=BAC^+90°

⇒BAE^=CAD^

Do đó 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

b) Ta có: 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Ta có:

• AE→.AD→=AE.AD.cosDAE^

Và AB→.AC→=AB.AC.cosBAC^

• AB = AD và AC = AE

DAE^=360°-DAB^-BAC^-CAE^⇒DAE^=360°-90°- BAC^-90°⇒DAE^=180° -BAC^⇒cosDAE ^=cos(180°-BAC^) = -cosBAC^

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

c) Ta có: 

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

⇒ BE = CD                             (1)

Xét tam giác BCD có M, N lần lượt là trung điểm của BC, BD

Nên MN là đường trung bình của ∆BCD

⇒MN=12CD và MN // CD    (2)

Chứng minh tương tự ta cũng có:

MP là đường trung bình của ∆BCE

⇒MP=12BE và MP // BE      (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra MN = MP.

Vì BE ⊥ CD (câu b), MN // CD và MP // BE

Nên MN ⊥ MP

⇒NMP^=90°

Tam giác MNP có MN = MP và NMP^=90°

Suy ra tam giác MNP là tam giác vuông cân tại M.

Bài 4.32 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho hai vectơ a→ và b→ thoả mãn a→=6,b→=8 và a→+b→=10.

a) Tính tích vô hướng a→.a→+b→.

b) Tính số đo của góc giữa hai vectơ a→ và a→+b→.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi ba điểm A, B, C sao cho AB→=a→,BC→=b→

Khi đó a→+b→=AB→+BC→=AC→

Và AB = 6, BC = 8 và AC = 10.

Xét tam giác ABC có:

• AB2 + BC2 = 62 + 82 =100

AC2 = 102 = 100

⇒ AB2 + BC2 = AC2

Do đó tam giác ABC vuông tại B (định lí Pythagore đảo)

• cosBAC^=ABAC=610=35 

a) Ta có a→.a→+b→=AB→.AC→

=AB.ACcosBAC^

=6.10.35=36

Vậy a→.a→+b→=36.

b) cosa→;a→+b→=cosBAC^=35

⇒BAC^≈53°7'48''

Vậy a→;a→+b→≈53°7'48''.

Bài 4.33 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho tam giác ABC không cân. Gọi D, E, F theo thứ tự là chân các đường cao kẻ từ A, B, C; gọi M, N, P tương ứng là trung điềm các cạnh BC, CA, AB. Chứng minh rằng

MD→.BC→+NE→.CA→+PF→.AB→=0

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi H và O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.

• Vì D, M lần lượt là hình chiếu của H và O lên BC, nên MD→ là hình chiếu của OH→ trên giá của BC→

Theo định lí hình chiếu (được giới thiệu ở phần Nhận xét của Ví dụ 2, trang 62, Sách Bài tập Toán 10, tập một) ta có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Chứng minh tương tự ta cũng có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Từ (1), (2) và (3) ta có:

MD→.BC→+NE→.CA→+PF→.AB→

=OH→.OC→−OH→.OB→+OH→.OA→−OH→.OC→+OH→.OB→−OH→.OA→

= 0

Vậy MD→.BC→+NE→.CA→+PF→.AB→=0.

Bài 4.34 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Trong mặt phẳng toạ độ Oxy cho hai điểm A(2; 1) và B(4; 3).

a) Tìm toạ độ của điểm C thuộc trục hoành sao cho tam giác ABC vuông tại A. Tính chu vi và diện tích của tam giác ABC.

b) Tìm toạ độ của điểm D sao cho tam giác ABD vuông cân tại A.

Lời giải:

a) Vì tam giác ABC vuông tại A nên AB ⊥ AC hay AB→⊥AC→

Do đó AB→.AC→=0

Giả sử C(x; 0) là điểm thuộc trục hoành.

Với A(2; 1), B(4; 3) và C(x; 0) ta có:

AB→=2;2 và AC→=x−2;−1

Khi đó AB→.AC→=0 Û 2(x – 2) + 2(–1) = 0

⇒ 2x – 4 – 2 = 0

⇒ 2x = 6

⇒ x = 3

Vậy C(3; 0).

⇒AC→=1;−1

Ta có:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

(theo định lí Pythagore)

Khi đó chu vi tam giác ABC là:

AB + AC + BC = 22+2+10=32+10(đơn vị độ dài)

Diện tích tam giác ABC là:

12.AB.AC=12.22.2=2 (đơn vị diện tích)

b) Tam giác ABD vuông cân tại A nên AB ⊥ AD và AB = AD

• Với AB ⊥ AD ta có AB→⊥AD→

Mà AB→⊥AC→ (theo câu a)

Nên AD→ cùng phương với AC→

Gọi D(a; b) là tọa độ điểm D cần tìm.

⇒AD→=a−2;b−1

Mà AC→=1;−1

Do đó AD→ cùng phương với AC→ khi và chỉ khi:

a−21=b−1−1 Û a – 2 = 1 – b

⇒ b – 1 = 2 – a               (4)

• Với AB = AD ta có AB2 = AD2

⇔222=a−22+b−12 

⇒ 8 = (a – 2)2 + (2 – a)2 (do b – 1 = 2 – a)

⇒ 8 = 2.(a – 2)2

⇒ (a – 2)2 = 4

⇔a−2=2a−2=−2

⇔a=4a=0

Với a = 4 thì b – 1 = 2 – 4 ⇒ b = –1 ta có điểm D1(4; –1).

Với a = 0 thì b – 1 = 2 – 0 ⇒ b = 3 ta có điểm D2(0; 3).

Vậy có hai điểm D thỏa mãn yêu cầu đề bài là D1(4; –1) và D2(0; 3).

Bài 4.35 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Trong mặt phẳng toạ độ Oxy cho hai điểm A(1; 4) và C(9; 2) là hai đỉnh của hình vuông ABCD. Tìm toạ độ các đỉnh B, D, biết rằng tung độ của B là một số âm.

Lời giải:

Sách bài tập Toán 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ - Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi I là giao điểm của AC và BD

Vì ABCD là hình vuông nên ta có: I là trung điểm của AC; AC = BD và AC ⊥ BD tại I.

• I là trung điểm của AC nên:

xI=1+92=5yI=4+22=3Þ I(5; 3)

Giả sử B(x; y) (y < 0) và D(a; b)

Vì I là trung điểm của BD nên ta có:

5=x+a23=y+b2⇒a=10−xb=6−y ⇒ D(10 – x; 6 – y)

Với A(1; 4); C(9; 2); B(x; y) và D(10 – x; 6 – y) ta có:

AC→=8;−2 và BD→=10−2x;6−2y

• AC ⊥ BD ⇔AC→⊥BD→⇔AC→.BD→=0

⇒ 8.(10 – 2x) + (–2).(6 – 2y) = 0

⇒ 80 – 16x – 12 + 4y = 0

⇒ 4y = 16x – 68

⇒ y = 4x – 17 (với y < 0)

• AC = BD ⇒ AC2 = BD2

⇒ 82 + (–2)2 = (10 – 2x)2 + (6 – 2y)2

⇒ 64 + 4 = (10 – 2x)2 + [6 – 2(4x – 17)]2

⇒ (10 – 2x)2 + (6 – 8x + 34)2 = 68

⇒ (10 – 2x)2 + (40 – 8x)2 = 68

⇒ 4.(x – 5)2 + 64.(x – 5)2 = 68

⇒ (x – 5)2 = 1

⇔x−5=1x−5=−1

⇔x=6x=4

Với x = 6 ta có y = 4.6 – 17 = 7 (không thỏa mãn y < 0)

Với x = 4 ta có y = 4.4 – 17 = –1 (thỏa mãn y < 0)

Khi đó ta có điểm B(4; –1)

Mà D(10 – x; 6 – y) nên D(6; 7).

Vậy B(4; –1) và D(6; 7).

Xem thêm lời giải sách bài tập Toán lớp 10 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Giải SBT Toán 10 trang 66 Tập 1

1 847 09/12/2022


Xem thêm các chương trình khác: