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

Hamchoi.vn trân trọng giới thiệu: lời 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. Mời các bạn đón xem:

410 lượt xem


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

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.

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 và 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 và 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 và 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.

Mà 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 + 12GA = GA + 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 và b ngược hướng và b=50;  a=20.

b=52a.

Vậy b=52a.

2. Điều kiện để hai vectơ cùng phương

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 và b là hai vectơ cùng hướng.

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

Do c=ab.b nên c=ab.b=ab.b=a.

Do đó độ dài của hai vectơ a và 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

Bài 1 trang 97 Toán lớp 10 Tập 1Cho 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 và OC là hai vectơ đối, OB và 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 và 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 và b ngược hướng và a = 600, b = 800.

Do đó b=800600a=43a hay b = 43a.

Mà hai vectơ a và 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 và 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 và 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 viết liên quan

410 lượt xem