Giải SGK Toán 10 (Chân trời sáng tạo) Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ

1900.edu.vn xin giới thiệu giải bài tập Toán lớp 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài 4. Mời các bạn đón xem:

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ

1. Góc giữa hai vectơ

Hoạt động khám phá 1 trang 98 Toán lớp 10 Tập 1Cho hình vuông ABCD có tâm I (Hình 1).

Cho hình vuông ABCD có tâm I (Hình 1). Tính góc IDC

a) Tính IDC^.

b) Tìm hai vectơ cùng có điểm đầu là D và điểm cuối lần lượt là I và C.

c) Tìm hai vectơ cùng có điểm đầu là D và lần lượt bằng IB và AB.

Lời giải:

a) Hình vuông ABCD có tâm I nên IA = IB = IC = ID và AC  BC tại I.

Do đó tam giác IDC vuông cân tại I.

Khi đó IDC^ = 45o.

b) Vectơ có điểm đầu là D, điểm cuối là I là vectơ DI.

Vectơ có điểm đầu là D, điểm cuối là C là vectơ DC.

c) Vectơ có điểm đầu là D và bằng vectơ IB là vectơ DI.

Vectơ có điểm đầu là D và bằng vectơ AB là vectơ DC.

Thực hành 1 trang 99 Toán lớp 10 Tập 1Cho tam giác đều ABC có H là trung điểm của cạnh BC. Tìm các góc: AB,AC,AB,BC,AH,BC,BH,BC,HB,BC.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Dựng hình bình hành ABCD.

Do tam giác ABC đều nên BAC^ = 60o, do đó AB,AC = 60o.

Do ABCD là hình bình hành nên BC=AD.

Do đó AB,BC=AB,AD.

Do ABCD là hình bình hành nên ABC^+BAD^=180°.

Do đó BAD^=180°ABC^ = 180o - 60o = 120o.

Khi đó AB,AD = 120o hay AB,BC = 120o.

Tam giác ABC đều có H là trung điểm của BC nên AH vừa là đường trung tuyến, vừa là đường cao trong tam giác ABC.

Do đó AH  BC nên AH,BC = 90o.

Hai vectơ BH và BC cùng hướng nên BH,BC = 0o.

Hai vectơ HB và BC ngược hướng nên HB,BC = 180o.

2. Tích vô hướng của hai vectơ

Hoạt động khám phá 2 trang 99 Toán lớp 10 Tập 1Một người dùng một lực F kéo môt chiếc xe đi quãng đường dài 100 m. Tính công sinh bởi lực F, biết rằng góc giữa vectơ F và hướng di chuyển là 45°. (Công A (đơn vị: J) bằng tích của ba đại lượng: cường độ của lực F, độ dài quãng đường và côsin của góc giữa hai vectơ F và độ dịch chuyển d).

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Lời giải:

Công sinh bởi lực F bằng:

F.d.cosF,d = 10 . 100 . cos 45o ≈ 707 J.

Vậy công sinh bởi lực F khoảng 707 J.

Thực hành 2 trang 100 Toán lớp 10 Tập 1Cho tam giác ABC vuông cân tại A, cạnh huyền bằng 2. Tính các tích vô hướng: AB.AC,  AC.  BC,  BA.BC.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do tam giác ABC vuông cân tại A nên AB  AC.

Do đó ABACAB.AC=0.

Áp dụng định lí Pythagore vào tam giác ABC vuông cân tại A ta có:

AB2 + AC2 = BC2

2AB2 = 2

 AB2 = 1

 AB = 1 (do AB là độ dài đoạn thẳng nên AB > 0)

Tam giác vuông cân tại A nên ABC^=ACB^ = 45o.

Ta có AC.BC=CA.CB=CA.CB.

CA.CB=CA.CB.cosCA.CB = 1 . 2 . cos ACB^ = 1 . 2 . cos 45o = 1.

Do đó AC.BC = 1.

BA.BC=BA.BC.cosBA,BC = 1 . 2 . cos ABC^ = 1 . 2 . cos 45o = 1.

Do đó BA.BC = 1.

Thực hành 3 trang 100 Toán lớp 10 Tập 1Hai vectơ a và b có độ dài lần lượt là 3 và 8 và có tích vô hướng là 122. Tính góc giữa hai vectơ a và b.

Lời giải:

Ta có a.b=a.b.cosa,b=122

 3 . 8 . cosa,b=122

cosa,b=22

a,b = 45o.

Vậy góc giữa hai vectơ a và b bằng 45°.

Vận dụng 1 trang 100 Toán lớp 10 Tập 1Một người dùng một lực F có độ lớn là 20 N kéo một vật dịch chuyển một đoạn 50 m cùng hướng với F. Tính công sinh bởi lực F.

Lời giải:

Do vật dịch chuyển cùng hướng với F nên góc tạo bởi vectơ hướng di chuyển của vật và F bằng 0o.

Khi đó công sinh bởi lực F bằng:

20 . 50 . cos 0o = 1 000 J.

Vậy công sinh bởi lực F bằng 1 000 J.

3. Tính chất của tích vô hướng

Thực hành 4 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai vectơ i,  j vuông góc, cùng có độ dài bằng 1.

a) Tính: i+j2;  ij2;i+j.ij.

b) Cho a=2i+2j,  b=3i3j. Tính tích vô hướng a.b và tính góc a,  b.

Lời giải:

Do hai vectơ i,j vuông góc nên i.j=i.jcos90°=0.

a) Ta có i+j2=i2+2i.j+j2=i2+2i.j.cos90°+j2 = 12 + 2 . 0 + 12 = 2.

ij2=i22i.j+j2=i22i.j.cos90°+j2 = 12 - 2 . 0 + 12 = 2.

i+j.ij=i2j2 =  i2j2= 12 - 12 = 0.

b) a=2i+2j  =2i+jb=3i3j=3ij.

Do đó a.b=2i+j.3ij=6i+jij = 6 . 0 = 0.

Khi đó cos a,b = a.ba.b= 0 (do a > 0 và b > 0).

a,b = 90o.

Vận dụng 2 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Phân tử sulfur dioxide (SO2) có cấu tạo hình chữ V, góc liên kết OSO^ gần bằng 120°. Người ta biểu diễn sự phân cực giữa nguyên tử S với mỗi nguyên tử O bằng các vectơ μ1 và μ2 có cùng phương với liên kết cộng hóa trị, có chiều từ nguyên tử S về mỗi nguyên tử O và cùng có độ dài là 1,6 đơn vị (Hình 6). Cho biết vectơ tổng μ=μ1+μ2 được dùng để biểu diễn sự phân cực của cả phân tử SO2. Tính độ dài của μ.

Phân tử sulfur dioxide (SO2) có cấu tạo hình chữ V, góc liên kết OSO gần bằng 120 độ

Lời giải:

Do μ=μ1+μ2 nên μ=μ1+μ2.

Ta có μ1+μ22=μ1+μ22=μ12+2μ1.μ2+μ22

=1,62+2μ1.μ2.cosμ1,μ2+1,62

= 1,62 + 2 . 1,6 . 1,6 . cos 120o + 1,62

= 2,56

Do đó μ=μ1+μ2=2,56 = 1,6.

Vậy độ dài của μ bằng 1,6 đơn vị.

Bài tập

Bài 1 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho hình vuông ABCD có cạnh bằng a. Tính các tích vô hướng: AB.AD,AB.AC,AC.CB,AC.BD.

Lời giải:

Cho hình vuông ABCD có cạnh bằng a. Tính các tích vô hướng: vectơ AB . vectơAD, vectơ AB . vectơAC

AC là độ dài cạnh huyền của tam giác vuông cân có cạnh bằng a nên

AC = a2+a2=2a.

Ta có ABCD là hình vuông nên AC = BD = 2a.

Vì AB  AD nên ABAD  AB.AD = 0.

Tam giác ABC vuông cân tại B nên BAC^=BCA^ = 45o.

AB.AC=AB.AC.cosAB,AC = a . 2a. cos BAC^ = 2a2 . cos 45o = a2.

Do đó AB.AC = a2.

AC.CB=CA.CB=CA.CB.cosCA,CB 

= -2a . a . cos BCA^ = 2a2 . cos 45o = -a2.

Do đó AC.CB = -a2.

Do ABCD là hình vuông nên AC  BD.

Do đó ACBD nên AC.BD=0.

Bài 2 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho hình chữ nhật ABCD có tâm O và cho AD = a, AB = 2a. Tính:

a) AB.AO

b) AB.AD

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

a) AC là độ dài cạnh huyền của tam giác vuông có độ dài hai cạnh lần lượt là 2a và a.

Do đó AC = 2a2+a2=5a (do AC là độ dài đoạn thẳng nên AC > 0).

Hình chữ nhật ABCD có tâm O nên O là trung điểm của AC.

Do đó AO = 12AC = 5a2.

Tam giác ABC vuông tại B nên cosBAC^=ABAC=2a5a=25.

AB.AO=AB.AO.cosAB,AO = 2a . 5a2 . cos BAO^ = = 2a . 5a2 . 25 = 2a2.

Vậy AB.AO=2a2.

b) Do AB  AD nên ABAD do đó AB.AD=0.

Bài 3 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho ba điểm O, A, B thẳng hàng và OA = a, OB = b. Tính tích vô hướng OA.OB trong hai trường hợp:

a) Điểm O nằm ngoài đoạn thẳng AB;

b) Điểm O nằm trong đoạn thẳng AB.

Lời giải:

a)

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do O nằm ngoài đoạn thẳng AB nên hai vectơ OA và OB cùng hướng.

Do đó OA,OB = 0o.

Khi đó OA.OB=OA.OB.cosOA,OB = a . b . cos 0o = a.b.

b)

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do O nằm trong đoạn thẳng AB nên hai vectơ OA và OB ngược hướng.

Do đó OA,OB = 180o.

Khi đó OA.OB=OA.OB.cosOA,OB = a . b . cos 180o = -a.b.

Bài 4 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho đoạn thẳng AB có O là trung điểm và cho điểm M tùy ý. Chứng minh rằng: MA.MB=MO2OA2.

Lời giải:

Giải Toán 10 Bài 4: Tích vô hướng của hai vectơ - Chân trời sáng tạo (ảnh 1)

Do O là trung điểm của AB nên OA=OB.

Khi đó MA.MB=MO+OA.MO+OB=MO+OA.MOOA

=MO2OA2 = MO2 - OA2.

Vậy MA.MB = MO2 - OA2.

Bài 5 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Một người dùng một lực F có độ lớn là 90 N làm một vật dịch chuyển một đoạn 100 m. Biết lực F hợp với hướng dịch chuyển một góc 60°. Tính công sinh bởi lực F.

Lời giải:

Công sinh bởi lực F bằng: F.d=F.d.cosF,d= 90 . 100 . cos 60o = 4 500 J.

Vậy công sinh bởi lực F bằng 4 500 J.

Bài 6 trang 101 Toán lớp 10 Tập 1Cho hai vectơ có độ dài lần lượt là 3 và 4 và có tích vô hướng là – 6. Tính góc giữa hai vectơ đó.

Lời giải:

Gọi hai vectơ đó lần lượt là a và b.

Khi đó ta có a.b=a.b.cosa,b = -6.

 3 . 4 . cosa,b = -6

cosa,b=12

a,b = 120o.

Vậy góc giữa hai vectơ đó bằng 120o.

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

Bài 2: Tổng và hiệu của hai vectơ

Bài 3: Tích của một số với một 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

Câu hỏi liên quan

AC là độ dài cạnh huyền của tam giác vuông cân có cạnh bằng a nên
Xem thêm
Dựng hình bình hành ABCD.
Xem thêm
Do hai vectơ i, j vuông góc
Xem thêm
Do O là trung điểm của AB
Xem thêm
a) Hình vuông ABCD có tâm I nên IA = IB = IC = ID
Xem thêm
Vậy góc giữa hai vectơ đó bằng 120độ
Xem thêm
Do tam giác ABC vuông cân tại A nên AB vuông góc AC.
Xem thêm
Vậy độ dài của vectơ u bằng 1,6 đơn vị.
Xem thêm
a) AC là độ dài cạnh huyền của tam giác vuông có độ dài hai cạnh lần lượt là 2a và a.
Xem thêm
Vậy góc giữa hai vectơ a và b bằng 45°.
Xem thêm
Xem tất cả hỏi đáp với chuyên mục: Tích vô hướng của hai vectơ CTST
Bình luận (0)

Đăng nhập để có thể bình luận

Chưa có bình luận nào. Bạn hãy là người đầu tiên cho tôi biết ý kiến!