Giải Toán 10 Bài 3 (Chân trời sáng tạo): Tích của một số với một vectơ

Với giải bài tập Toán lớp 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ  sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài 3.

1 4725 lượt xem
Tải về


Giải bài tập Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ

1. Tích của một số với một vectơ và các tính chất

Giải Toán 10 trang 94 Tập 1

Hoạt động khám phá 1 trang 94 Toán lớp 10 Tập 1Cho vectơ a. Hãy xác định độ dài và hướng của hai vectơ  a+a,  a+a  (Hình 1).

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

Vectơ a+a có hướng từ A sang C.

Vectơ a+a có hướng từ D sang F.

Giải Toán 10 trang 95 Tập 1

Thực hành 1 trang 95 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai vectơ a,b  và một điểm M như Hình 3.

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

a) Hãy vẽ các vectơ MN=3a,  MP=3b .

b) Cho biết mỗi ô vuông có cạnh bằng 1. Tính: 3b,  3b,  2a+2b.

Lời giải:

a) Ta thấy 3 > 0 nên hai vectơ MN a cùng hướng.

Do đó từ M kẻ đường thẳng d song song với đường thẳng a.

Trên đường thẳng d, về bên phải điểm M chọn điểm N sao cho MN = 6.

Khi đó MN=3a.

Do -3 < 0 nên hai vectơ MP b ngược hướng.

Do đó từ M kẻ đường thẳng c song song với đường thẳng b.

Trên đường thẳng c, về bên trái điểm M chọn P sao cho MP = 3.

Khi đó MP=3b.

Ta có hình vẽ như sau:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

b) Ta thấy MP là độ dài cạnh huyền của 1 tam giác vuông cân có cạnh bằng 3.

Do đó MP = 32+32=32.

Ta thấy 3b 3b là hai vectơ đối nên 3b=3b=MP=32.

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Ta thấy b+a là độ cạnh huyền của 1 tam giác vuông có độ dài 2 cạnh góc vuông lần lượt là 1 và 3.

Khi đó b+a=32+12=10.

Do đó 2b+2a=2a+2b=210.

Vậy 3b=3b=32; 2a+2b=210.

Thực hành 2 trang 95 Toán lớp 10 Tập 1Cho tam giác ABC. Chứng minh G là trọng tâm của tam giác ABC khi và chỉ khi MA+MB+MC=3MG.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Phần thuận: G là trọng tâm của tam giác ABC thì MA+MB+MC=3MG.

Chứng minh:

Do G là trọng tâm của tam giác ABC nên GA+GB+GC=0.

Do đó MG+GA+MG+GB+MG+GC=3MG hay MA+MB+MC=3MG.

Phần đảo: Tam giác ABC có MA+MB+MC=3MG thì G là trọng tâm của tam giác ABC.

Chứng minh:

MA+MB+MC=3MG

MG+GA+MG+GB+MG+GC=3MG

GA+GB+GC=0

Dựng hình bình hành GBDC và gọi I là giao điểm của GD và BC.

Áp dụng quy tắc hình bình hành ta có GB+GC=GD.

GA+GB+GC=0 hay GA+GD=0.

Do đó GA=GD.

Khi đó GA=GD hay GA = GD.

Hình bình hành GBDC có I là giao điểm hai đường chéo GD và BC nên I là trung điểm của BC và I là trung điểm của GD.

Do I là trung điểm của GD nên GI = 12GD = 12GA.

GI = 12GA nên AI = GI + GA = 12GA + GA = 32GA hay AG = 23AI.

Tam giác ABC có AI là đường trung tuyến, lại có AG = 23AI nên G là trọng tâm của tam giác ABC.

Vậy ta có điều phải chứng minh.

Vận dụng trang 95 Toán lớp 10 Tập 1Một con tàu chở hàng A đang đi về hướng tây với tốc độ 20 hải lí/giờ. Cùng lúc đó, một con tàu chở khách B đang đi về hướng đông với tốc độ 50 hải lí/giờ. Biểu diễn vectơ vận tốc b của tàu B theo vectơ vận tốc a của tàu A.

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

Ta thấy hai vectơ a b ngược hướng và b=50;  a=20.

b=52a.

Vậy b=52a.

2. Điều kiện để hai vectơ cùng phương

Giải Toán 10 trang 96 Tập 1

Hoạt động khám phá 2 trang 96 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai vectơ a và b cùng phương, b khác 0 và cho c=ab.b. So sánh độ dài và hướng của hai vectơ a và c.

Lời giải:

Ta thấy với b khác 0 thì ab  0.

Do đó hai vectơ c b là hai vectơ cùng hướng.

a b là hai vectơ cùng phương nên hai vectơ a c cùng hướng khi hai vectơ a b cùng hướng; hai vectơ a c ngược hướng khi hai vectơ a b ngược hướng.

Do c=ab.b nên c=ab.b=ab.b=a.

Do đó độ dài của hai vectơ a c bằng nhau.

Thực hành 3 trang 96 Toán lớp 10 Tập 1Cho tứ giác ABCD có I và J lần lượt là trung điểm của AB và CD. Cho điểm G thỏa mãn GA+GB+GC+GD=0. Chứng minh ba điểm I, G, J thẳng hàng.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do I là trung điểm của AB nên GA+GB=2GI.

Do J là trung điểm của CD nên GC+GD=2GJ.

Do đó GA+GB+GC+GD=2GI+2GJ hay GI+GJ=0.

Do GI+GJ=0 nên G là trung điểm của IJ.

Vậy I, G, J thẳng hàng.

Bài tập

Giải Toán 10 trang 97 Tập 1

Bài 1 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1: Cho hình bình hành ABCD có O là giao điểm hai đường chéo. Với M là điểm tùy ý, chứng minh rằng:

a) MA+MB+MC+MD=4MO;

b) AB+AC+AD=2AC.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

a) Hình bình hành ABCD có O là giao điểm hai đường chéo nên OA = OC, OB = OD.

Khi đó OA OC là hai vectơ đối, OB OD là hai vectơ đối.

Do đó OA+OB+OC+OD=0.

Ta có

MA+MB+MC+MD=MO+OA+MO+OB+MO+OC+MO+OD

=4MO+OA+OB+OC+OD

=4MO

Vậy MA+MB+MC+MD=4MO.

b) Áp dụng quy tắc hình bình hành ta có AB+AD=AC.

Do đó AB+AD+AC=AC+AC hay AB+AC+AD=2AC.

Vậy AB+AC+AD=2AC.

Bài 2 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho tứ giác ABCD. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB và CD. Chứng minh rằng:

a) AC+BD=2MN;

b) AC+BD=BC+AD.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

a) Gọi O là giao điểm hai đường chéo của tứ giác ABCD.

Do M là trung điểm của AB nên OA+OB=2OM.

Do đó AO+BO=2MO.

Do N là trung điểm của CD nên OC+OD=2ON.

Do đó AO+BO+OC+OD=2MO+2ON.

hay AO+OC+BO+OD=2MN.

Do đó AC+BD=2MN.

b) Ta có AD=AC+CD

Do đó

BC+AD=BC+AC+CD=AC+BC+CD=AC+BD.

Vậy AC+BD=BC+AD.

Bài 3 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai điểm phân biệt A và B. Xác định điểm M sao cho MA+4MB=0.

Lời giải:

Do MA+4MB=0 nên MA=4MB do đó MA=4MB=4MB hay MA = 4MB.

Ta thấy -4 < 0 nên hai vectơ MA MB ngược hướng.

Do đó A và B nằm ở hai phía so với điểm M.

Ta thực hiện vẽ như sau:

Bước 1. Vẽ đường thẳng d, trên đường thẳng d xác định hai điểm M và B.

Bước 2. Trên đường thẳng d, xác định điểm A sao cho A và B nằm ở hai phía so với điểm M thỏa mãn MA = 4MB.

Ta có hình vẽ như sau:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Bài 4 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho tứ giác ABCD. Gọi E, F, G lần lượt là trung điểm của các đoạn thẳng AB, CD, EF. Lấy điểm M tùy ý, chứng minh rằng MA+MB+MC+MD=4MG.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do E là trung điểm của AB nên GA+GB=2GE.

Do F là trung điểm của CD nên GC+GD=2GF.

Do G là trung điểm của EF nên GE+GF=0.

Do đó GA+GB+GC+GD=2GE+2GF=2GE+GF=0.

Ta có

MA+MB+MC+MD=MG+GA+MG+GB+MG+GC+MG+GD

=4MG+GA+GB+GC+GD

=4MG

Vậy MA+MB+MC+MD=4MG.

Bài 5 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Máy bay A đang bay về hướng đông bắc với tốc độ 600 km/h. Cùng lúc đó, máy bay B đang bay về hướng tây nam với tốc độ 800 km/h. Biểu diễn vectơ vận tốc b của máy bay B theo vectơ vận tốc a của máy bay A.

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

Ta thấy hai vectơ a b ngược hướng và a = 600, b = 800.

Do đó b=800600a=43a hay b = 43a.

Mà hai vectơ a b ngược hướng nên b=43a.

Vậy b=43a.

Bài 6 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai điểm phân biệt A và B.

a) Xác định điểm O sao cho OA+3OB=0.

b) Chứng minh rằng với mọi điểm M, ta có MA+3MB=4MO.

Lời giải:

a) Do OA+3OB=0 nên OA=3OB do đó OA=3OB=3OB hay OA = 3OB.

Ta thấy -3 < 0 nên hai vectơ OA OB ngược hướng.

Do đó A và B nằm ở hai phía so với điểm O.

Ta thực hiện vẽ như sau:

Bước 1. Vẽ đường thẳng d, trên đường thẳng d xác định hai điểm O và B.

Bước 2. Trên đường thẳng d, xác định điểm A sao cho A và B nằm ở hai phía so với điểm O thỏa mãn OA = 3OB.

Ta có hình vẽ như sau:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

b)

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Ta có

MA+3MB=MO+OA+3MO+OB=4MO+OA+3OB=4MO.

Vậy MA+3MB=4MO.

Bài 7 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho tam giác ABC.

a) Xác định các điểm M, N, P thỏa mãn: MB=12BC,AN=3NB,CP=PA.

b) Biểu thị mỗi vectơ MN,  MP theo hai vectơ BC,  BA.

c) Chứng minh ba điểm M, N, P thẳng hàng.

Lời giải:

a) Do MB=12BC nên hai vectơ MB BC cùng hướng.

Do đó M và C nằm ở hai phía so với điểm B sao cho MB = 12BC.

Do AN=3NB nên AN+NB=4NB hay AB=4NB.

Do đó A và N nằm cùng phía so với điểm B sao cho NB = 14AB.

Do CP=PA nên CP+PA=2PA hay CA=2PA.

Do đó P và C nằm cùng phía so với điểm A sao cho PA = 12CA.

Ta có hình vẽ sau:

Giải Toán 10 Bài 3: Tích của một số với một vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

b) Ta có MN=BNBM.

Do AN=3NB nên NA=3BNBN+NA=4BN hay BA=4BN.

Do đó BN=14BA.

Do MB=12BC nên BM=12BC.

Do đó MN=BNBM=14BA+12BC.

Ta có MP=BPBM.

Do đó P và C nằm cùng phía so với điểm A và PA = 12CA nên P là trung điểm của CA.

Do đó BA+BC=2BPBP=12BA+BC.

Do đó MP=BPBM=12BA+BC+12BC=12BA+BC.

Ta thấy MN=14BA+12BC; MP=12BA+BC nên MP=2MN.

Do đó M, N, P thẳng hàng và N là trung điểm của MP.

Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ

Bài tập cuối chương 5

Bài 1: Số gần đúng và sai số

Bài 2: Mô tả và biểu diễn dữ liệu trên các bảng và biểu đồ

Bài 3: Các số đặc trưng đo xu thế trung tâm của mẫu số liệu

Xem thêm tài liệu Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 3: Tích của một số với một vectơ

1 4725 lượt xem
Tải về


Xem thêm các chương trình khác: