1. Trang chủ
  2. » Tất cả

lý thuyết toán lớp 10 chương 5 vectơ chân trời sáng tạo

33 10 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Bài 3 Tích của một số với một vectơ A Lý thuyết 1 Tích của một số với một vectơ và các tính chất Cho số k ≠ 0 và a 0 Tích của số k với a 0 là một vectơ, kí hiệu là ka Vectơ ka cùng hướng với a nếu k[.]

Bài Tích số với vectơ A Lý thuyết Tích số với vectơ tính chất Cho số k ≠ a  Tích số k với a  vectơ, kí hiệu ka Suy DE // AC 2DE = AC Vì k = > nên vectơ cần tìm hướng với DE có độ dài 2DE Ta có AC hướng với DE 2DE = AC Do 2DE = AC Vectơ ka hướng với a k > 0, ngược hướng với a k < có độ dài k.a + Vectơ − CA : Ta quy ước 0a = k0 = Ta có F trung điểm CA Người ta cịn gọi tích số với vectơ tích vectơ với số Do FA = CF = Ví dụ: Cho tam giác ABC có D, E, F trung điểm cạnh AB, BC, CA Tìm CA 1 < 0, nên vectơ cần tìm ngược hướng với CA có độ dài CA 2 vectơ bằng: 2DE; − CA; − 2EC Vì k = − Hướng dẫn giải Ta có AF, FC ngược hướng với CA AF = FC = CA Do AF = FC = − CA + Vectơ −2EC : Ta có E trung điểm BC + Vectơ 2DE : Tam giác ABC có D, E trung điểm AB, BC Do DE đường trung bình tam giác ABC Do CB = 2EC Vì k = –2 < 0, nên vectơ cần tìm ngược hướng với EC có độ dài 2EC Ta có CB ngược hướng với EC CB = 2EC Do CB = −2EC Tính chất:  3MG + GA + GB + GC = 3MG Với hai vectơ a b bất kì, với số thực h k, ta có:  GA + GB + GC = ( ) +) k a + b = ka + kb ; ⇔ G trọng tâm tam giác ABC (đpcm) +) ( h + k ) a = + ka ; Điều kiện để hai vectơ phương +) h ( ka ) = ( hk ) a ; Hai vectơ a b ( b  ) phương có số k cho a = kb Nhận xét: Ba điểm phân biệt A, B, C thẳng hàng có số k ≠ để AB = kAC +) 1.a = a ; +) ( −1).a = −a Ví dụ: Ta có: a) ( x + y ) = 6x + 6y ; Chú ý: Cho hai vectơ a b không phương Với c tồn cặp b) ( + x ) u = 3u + xu ; số thực (m; n) cho c = ma + nb ( ) c) −5i = 6.( −5 )  i = −30i ; Ví dụ: Cho tam giác ABC Lấy điểm M, N, P cho MB = 3MC , NA + 3NC = , PA + PB = d) 2c − 7c = ( − ) c = −5c Ví dụ: Cho tam giác ABC Chứng minh G trọng tâm tam giác ABC MA + MB + MC = 3MG b) Biểu diễn MN theo AB, AC Hướng dẫn giải c) Chứng minh rằng: điểm M, N, P thẳng hàng Ta có MA + MB + MC = 3MG  MG + GA + MG + GB + MG + GC = 3MG a) Biểu diễn MP theo AB, AC Hướng dẫn giải (quy tắc ba điểm) Vậy MP = AB − AC (1) b) Ta có NA + 3NC =  NA = −3NC Do NA = −3 NC hay NA = 3NC a) Ta có MB = 3MC  MB = MC  MB = 3MC Khi ta có AN = AC Mà MB, MC hướng (do k = > 0) Mà NA, NC ngược hướng (do k = ‒3 < 0) Do ba điểm B, C, M thẳng hàng C nằm B, M cho MB = 3MC Do ba điểm A, N, C thẳng hàng N nằm hai điểm A C cho AN = Ta có PA + PB = nên P trung điểm AB Do AP = AB Mà AP, AB hướng Suy AP = AB Ta có: MB = MC + CB  MB = MB + CA + AB 3  MB = −AC + AB  MB = AB − AC 2 3 Ta có AM = AB + BM = AB − MB = AB − AB + AC = − AB + AC 2 2 1 3 Ta có MP = AP − AM = AB + AB − AC = AB − AC 2 2 Suy AN = AC 3 Ta có MN = AN − AM = AC + AB − AC = AB − AC 2 Vậy MN = AB − AC (2) c) Từ (1), ta suy 2MP = 2AB − 3AC Từ (2), ta suy 4MN = 2AB − 3AC Do ta có 2MP = 4MN hay MP = 2MN Vậy ba điểm M, N, P thẳng hàng B Bài tập tự luyện AC Bài Cho tứ giác ABCD Gọi M, N trung điểm cạnh AB, CD O trung điểm MN Chứng minh OA + OB + OC + OD = Hướng dẫn giải  OA + OB + OC + OD = Bài Cho hình bình hành ABCD Gọi M trung điểm cạnh BC Hãy biểu thị AM theo hai vecto AB AD Hướng dẫn giải Gọi E điểm đối xứng với A qua M Khi M trung điểm BC AE Suy tứ giác ABEC hình bình hành Gọi E F điểm đối xứng với O qua M N Suy M trung điểm AB EO; N trung điểm DC OF Khi tứ giác OAEB OCFD hình bình hành  OA + OB = OE (quy tắc hình bình hành hình bình hành OAEB)  AB + AC = AE (quy tắc hình bình hành) Mà AE = 2AM (M trung điểm AE)  AB + AC = 2AM  AM = Xét hình bình hành ABCD có: AC = AB + AD (quy tắc hình bình hành) Và OD + OC = OF (quy tắc hình bình hành hình bình hành OCFD)  OA + OB + OC + OD = OE + OF Vì O trung điểm MN nên OM = ON, mà OM = ME, ON = MF Do OE = OF hay O trung điểm EF Suy OE + OF = AB + AC  AM =  AM = ( AB + AB + AD ) = AB + AB + AD 2AB + AD 2AB AD = + = AB + AD 2 2 Vậy AM = AB + AD Bài Cho tam giác ABC a) Hãy xác định điểm M để MA + MB + 2MC = b) Chứng minh với điểm O, ta có: OA + OB + 2OC = 4OM Vậy điểm M nằm G C cho GM = GC ( ) ( Hướng dẫn giải = OM + MA + OM + MB + 2OM + 2MC a) Gọi G trọng tâm tam giác ABC suy GA + GB + GC = = OM + OM + 2OM + MA + MB + 2MC Ta có: MA + MB + 2MC = = 4OM + (vì MA + MB + 2MC = ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )  MG + GA + MG + GB + MG + GC = = 4OM  MG + GA + MG + GB + 2MG + 2GC = Vậy với điểm O, ta có: OA + OB + 2OC = 4OM ( ) ( )  MG + MG + 2MG + GA + GB + GC + GC =  4MG + GC = (vì GA + GB + GC = )  4MG = −GC  −4GM = −GC  GM = GC Do vecto GM hướng với vecto GC GM = GC ) ( b) Ta có: OA + OB + 2OC = OM + MA + OM + MB + OM + MC ) Bài Tích vơ hướng hai vectơ A Lý thuyết Góc hai vectơ Cho hai vectơ a b khác Từ điểm O ta vẽ OA = a , OB = b Ví dụ: Cho hình thoi ABCD có O giao điểm hai đường chéo BAD = 60 Tính số đo góc: ( ) ( ) ( ) ( ) a) OD, CD b) OB, AO c) OC, AC Góc AOB với số đo từ 0° đến 180° gọi góc hai vectơ a b ( ) Ta kí hiệu góc hai vectơ a b a, b d) OA, AC Hướng dẫn giải ( ) Nếu a, b = 90 ta nói a b vng góc với nhau, kí hiệu a ⊥ b Chú ý: ( ) ( ) + Từ định nghĩa, ta có a, b = b, a + Góc hai vectơ hướng khác ln 0° + Góc hai vectơ ngược hướng khác ln 180° a) Vì O giao điểm hai đường chéo nên O trung điểm BD (tính chất hình thoi) + Trong trường hợp có hai vectơ a b ta quy ước số đo góc hai vectơ tùy ý (từ 0° đến 180°) Suy OD = BO Mà OD, BO hướng Do OD = BO (1) Do BOC = 90 Vì ABCD hình thoi nên ta có CD // BA CD = BA Vậy OB, AO = BOC = 90 Mà CD, BA hướng ( ) ( Do CD = BA (2) ( ) c) Vì OC, AC hướng nên OC, AC = 0 ) ( ) ( ) d) Vì OA, AC ngược hướng nên OA, AC = 180 Từ (1) (2), ta suy OD, CD = BO, BA = OBA Tích vơ hướng hai vectơ Vì ABCD hình thoi nên AB = AD Cho hai vectơ a b khác Do tam giác ABD cân A Tích vơ hướng a b số, kí hiệu a.b , xác định công thức: Mà BAD = 60 ( ) a.b = a b cos a, b Suy tam giác ABD Do DBA = 60 hay OBA = 60 ( Chú ý: a) Trường hợp có hai vectơ a b , ta quy ước a.b = ) Vậy OD, CD = OBA = 60 b) Với hai vectơ a b , ta có a ⊥ b  a.b = b) Vì O giao điểm hai đường chéo nên O trung điểm AC (tính chất hình thoi) c) Khi a = b tích vơ hướng a.b kí hiệu a gọi bình phương vơ Do AO = OC hướng vectơ a Mà AO, OC hướng Ta có a = a a cos 0 = a Vậy bình phương vơ hướng vectơ ln bình phương độ dài vectơ Do AO = OC ( ) ( ) Ta suy OB, AO = OB, OC = BOC Ví dụ: Cho tam giác ABC vng cân A, có AB = AC = a Tính tích vơ hướng: AB.AC, AC.BC, BA.BC Vì ABCD hình thoi nên hai đường chéo AC BD vng góc với Hướng dẫn giải ⇒ BC = a ( ) Ta có: AC.BC = AC BC cos AC, BC = AC.BC.cos 45 = a.a 2 = a2 - Tam giác ABC cân A Ta suy ACB = ABC Tam giác ABC vuông A: ACB + ABC = 90 - Tam giác ABC vuông cân A nên AB ⊥ AC  2ABC = 90 Do AB ⊥ AC Do ABC = 45 Vậy AB.AC = ( ) Suy BA, BC = ABC = 45 ( ) ( ) - Vẽ BD = AC Khi ta có AC, BC = BD, BC = CBD ( ) Ta có BA.BC = BA BC cos BA, BC = BA.BC.cos 45 = a.a Vì BD = AC nên ta có ABDC hình bình hành Mà BAC = 90 AB = AC (tam giác ABC vuông cân A) = a2 Chú ý: Trong Vật lí, tích vơ hướng F d biểu diễn công A sinh lực F thực độ dịch chuyển d Ta có cơng thức: A = F.d Do ABDC hình vng Ví dụ: Một người dùng lực F có độ lớn 150 N kéo thùng gỗ trượt sàn nhà Ta suy đường chéo BC phân giác ABD Do CBD = ABD 90 = = 45 2 ( ) Khi ta có AC, BC = CBD = 45 sợi dây có phương hợp góc 45° so với phương ngang Tính cơng sinh lực F thùng gỗ trượt 40 m Hướng dẫn giải Gọi A, d công sinh lực F độ dịch chuyển thùng gỗ Theo đề, ta có lực F hợp với phương ngang (hướng dịch chuyển) góc 45° Tam giác ABC vng cân A: BC2 = AB2 + AC2 (Định lý Py ‒ ta ‒ go) ( ) Suy F, d = 45 ⇔ BC2 = a2 + a2 = 2a2 ( ) Ta có A = F.d = F d cos F, d = 150.40.cos 45 = 3000 (J) Vậy công sinh lực F 3000 (J) = AC2 + AB2 − 2.AC.AB.cos BAC Tính chất tích vơ hướng = AC2 + AB2 – 2AC.AB.cosA Với ba vectơ a, b, c số k, ta có: ( Vậy BC2 = AC2 + AB2 – 2AC.AB.cosA hay a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA ) ( ka ).b = k ( a.b ) = a.( kb ) a b + c = a.b + a.c ; a.b = b.a ; Ví dụ: Áp dụng tính chất tích vơ hướng, chứng minh rằng: (a − b) = a − 2a.b + b B Bài tập tự luyện Bài Cho tam giác ABC cạnh a trọng tâm G Tính: a) AB.AC b) AG.AB Hướng dẫn giải ( Hướng dẫn giải ) ( )( ) Ta có: a − b = a − b a − b = a.a − a.b − a.b + b.b = a − 2a.b + b Vậy ta có điều phải chứng minh Nhận xét: Chứng minh tương tự, ta có: (a + b) = a + 2a.b + b ; ( a + b )( a − b ) = a − b2 a) Tam giác ABC nên ta có AB = AC = BC = a BAC = 60 Ví dụ: Cho tam giác ABC có a = BC, b = AC, c = AB Tính cạnh BC theo hai cạnh cịn lại góc A cách sử dụng tính chất vectơ tích vơ hướng hai vectơ ( ) Ta có AB.AC = AB AC cos AB, AC = AB.AC.cos BAC = a.a.cos60 = a2 b) Vì G trọng tâm tam giác ABC Hướng dẫn giải ( ) 2 Ta có BC2 = BC = AC − AB = AC + AB − 2.AC.AB ( = AC2 + AB2 − AC AB cos AC, AB ) Nên AG đường trung tuyến tam giác ABC Do AG đường phân giác đường cao tam giác ABC Ta suy GAB = ( ) MC.AB = MC MB − MA = MC.MB − MC.MA (3) BAC 60 = = 30 2 Lấy (1) + (2) + (3) vế theo vế, ta được: MA.BC + MB.CA + MC.AB = Gọi I giao điểm AG BC Vậy ta có điều phải chứng minh Ta suy I trung điểm BC Do BI = Bài Cho hai vectơ a b thỏa mãn a = b = hai vectơ u = a − 3b v = a + b BC a = 2 vng góc với Xác định góc hai vectơ a b Tam giác ABI vuông I: AI2 = AB2 – BI2 (Định lý Py ‒ ta ‒ go) Theo đề ta có: u ⊥ v  u.v = 2  a  3a  AI = a −   = 2 ( ) 2    a − 3b  a + b =   a  AI = 2  a + a.b − 3a.b − 3b = 5 Tam giác ABC có G trọng tâm Ta suy AG = Hướng dẫn giải  a AI = 3 ( ) a a2 Ta có: AG.AB = AG AB cos AG, AB = AG.AB.cosGAB = a.cos30 = 2 2 13 a − a.b − b = 5 ( ) 13  12 − a b cos a, b − 3.12 = 5 − Bài Cho tam giác ABC điểm M tùy ý Chứng minh rằng: MA.BC + MB.CA + MC.AB = Hướng dẫn giải ( ) ( ) 13 13 − 1.1.cos a, b = 5 ( )  cos a, b = −1 ( )  a, b = 180 Ta có MA.BC = MA MC − MB = MA.MC − MA.MB (1) ( ) MB.CA = MB MA − MC = MB.MA − MB.MC (2) Vậy góc hai vectơ a b 180° Chú ý: Từ tính chất kết hợp, ta xác định tổng ba vectơ a, b, c , kí ( ) hiệu a + b + c với a + b + c = a + b + c Chú ý: Cho vectơ tùy ý a = AB ( ) Ta có a + ( −a ) = AB + −AB = AB + BA = AA = Chú ý: Khi cộng vectơ theo quy tắc ba điểm, điểm cuối vectơ thứ phải Tổng hai vectơ đối vectơ-không: a + ( −a ) = điểm đầu vectơ thứ hai Quy tắc hình bình hành Nếu OACB hình bình hành ta có OA + OB = OC Hiệu hai vectơ Tính chất phép cộng vectơ Phép cộng vectơ có tính chất sau: + Tính chất giao hốn: a + b = b + a ( ) ( ) + Tính chất kết hợp: a + b + c = a + b + c + Với a , ta ln có: a + = + a = a ( ) Cho hai vectơ a b Hiệu hai vectơ a b vectơ a + −b kí hiệu a − b Phép tốn tìm hiệu hai vectơ gọi phép trừ vectơ Chú ý: Cho ba điểm O, A, B, ta có: OB − OA = AB +) 1.a = a ; +) ( −1).a = −a 10 Điều kiện để hai vectơ phương Tính chất vectơ trung điểm đoạn thẳng trọng tâm tam giác Hai vectơ a b ( b  ) phương có số k cho a = kb Điểm M trung điểm đoạn thẳng AB MA + MB = Nhận xét: Ba điểm phân biệt A, B, C thẳng hàng có số k ≠ để AB = kAC Điểm G trọng tâm tam giác ABC GA + GB + GC = Tích số với vectơ tính chất Cho số k ≠ a  Tích số k với a  vectơ, kí hiệu ka Vectơ ka hướng với a k > 0, ngược hướng với a k < có độ dài Chú ý: Cho hai vectơ a b không phương Với c tồn k a cặp số thực (m; n) cho c = ma + nb Ta quy ước 0a = k0 = 11 Góc hai vectơ Người ta cịn gọi tích số với vectơ tích vectơ với số Cho hai vectơ a b khác Từ điểm O ta vẽ OA = a , OB = b Tính chất: Với hai vectơ a b bất kì, với số thực h k, ta có: ( ) +) k a + b = ka + kb ; +) ( h + k ) a = + ka ; +) h ( ka ) = ( hk ) a ; Góc AOB với số đo từ 0° đến 180° gọi góc hai vectơ a b ... 25 km/h Suy AB = AB = 25 Ta có độ lớn vận tốc dòng nước 10 km/h Suy BC = BC = 10 Ơn tập chương V Tam giác ABC vng B: AC2 = AB2 + BC2 (Định lý Py ‒ ta ‒ go) A Lý thuyết ⇔ AC2 = 252 + 102 = 7 25. .. gọi vectơ- khơng, kí hiệu Chú ý: + Quy ước: vectơ- khơng có độ dài + Vectơ- không phương, hướng với vectơ Hai vectơ a b gọi đối chúng ngược hướng có độ dài, kí hiệu a = −b Khi vectơ b gọi vectơ. .. MC = MB.MA − MB.MC (2) Vậy góc hai vectơ a b 180° Bài Tổng hiệu hai vectơ A Lý thuyết Tổng hai vectơ Ví dụ: Cho điểm A, B, C, D, E, F phân biệt Thực phép cộng vectơ: AC + CD; BC + CB; DC + CE

Ngày đăng: 25/11/2022, 23:38

Xem thêm: