Giải Toán 10 (t1) [Chương 4] Bài 4 – TỔNG VÀ HIỆU CỦA HAI VÉCTƠ. (bộ Cánh diều)

Chia sẻ nếu thấy hay:

Sau đây là Hướng dẫn và lời giải chi tiết các bài tập của Bài 4 – Chương 4, trong sách giáo khoa môn Toán lớp 10 – tập 1, thuộc bộ sách Cánh diều.

Luyện tập 1 (Trang 84 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho tam giác $ABC.$ Gọi $M, N, P$ lần lượt là trung điểm của $BC, CA, AB.$ Chứng minh: $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC} = \overrightarrow{AN}.$

Giải

Luyện tập 1 - Trang 84 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Vì $M$ là trung điểm của $BC$ nên: $\overrightarrow{BM} = \overrightarrow{MC}.$

Do đó: $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC} = \overrightarrow{PB}+\overrightarrow{BM} = \overrightarrow{PM}.$ (1)

Mặt khác, $PM$ là đường trung bình của tam giác $ABC$ nên $PM//AC$ và $PM=\frac{1}{2}AC.$ Lại có, $AN=\frac{1}{2}AC$ (vì $N$ là trung điểm của $AC).$

Từ đó suy ra: $\overrightarrow{PM} = \overrightarrow{AN}.$ (2)

Từ (1)(2) suy ra: $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC} = \overrightarrow{AN}.$

Luyện tập 2 (Trang 84 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Hãy giải thích hướng đi của thuyền ở Hình 48.

Luyện tập 2 - Trang 84 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Giải

Thuyền di chuyển theo hướng của véctơ màu đỏ, phù hợp với quy tắc hình bình hành.

Luyện tập 3 (Trang 85 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho hình bình hành $ABCD$ và điểm $E$ bất kỳ. Chứng minh: $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CE} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AE}.$

Giải

Luyện tập 3 - Trang 85 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Dựa vào tính chất giao hoán và kết hợp của phép cộng các véctơ, ta có: $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CE} + \overrightarrow{AD} = (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD}) + \overrightarrow{CE}$ (1)

Dựa vào quy tắc hình bình hành, ta có: $ \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} =\overrightarrow{AC}.$

Do đó: $(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD}) + \overrightarrow{CE} = \overrightarrow{AC} + \overrightarrow{CE} = \overrightarrow{AE}. $ (2)

Từ (1)(2) suy ra: $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CE} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AE}.$

Luyện tập 4 (Trang 86 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho tam giác $ABC$ có $M$ là trung điểm của $AC,$ $N$ là trung điểm của $BC$ và $AB=a.$ Tính độ dài véctơ $\overrightarrow{CM} – \overrightarrow{NB}.$

Giải

Luyện tập 4 - Trang 86 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Ta có:

$$\overrightarrow{CM} – \overrightarrow{NB} = \overrightarrow{CM} + \overrightarrow{BN}$$

$$\;\;\; = \overrightarrow{CM} + \overrightarrow{NC} = \overrightarrow{NC} + \overrightarrow{CM} = \overrightarrow{NM}.$$

Vậy $|\overrightarrow{CM} – \overrightarrow{NB}| = |\overrightarrow{NM}| = NM$

Mà $NM$ là đường trung bình của tam giác $ABC$ nên $NM=\frac{1}{2}AB = \frac{a}{2}.$

Tóm lại, $|\overrightarrow{CM} – \overrightarrow{NB}| = \frac{a}{2}.$

Bài tập 1 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho ba điểm $M, N, P.$ Véctơ $\vec{u} = \overrightarrow{NP} + \overrightarrow{MN}$ bằng véctơ nào sau đây?

A. $\overrightarrow{PN}.$

B. $\overrightarrow{PM}.$

C. $\overrightarrow{MP}.$

D. $\overrightarrow{NM}.$

Giải

Ta có: $\overrightarrow{NP} + \overrightarrow{MN} = \overrightarrow{MN} + \overrightarrow{NP} = \overrightarrow{MP}.$

Do đó, ta chọn đáp án C.

Bài tập 2 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho ba điểm $D, E, G.$ Véctơ $\vec{v} = \overrightarrow{DE} + (-\overrightarrow{DG})$ bằng véctơ nào sau đây?

A. $\overrightarrow{EG}.$

B. $\overrightarrow{GE}.$

C. $\overrightarrow{GD}.$

D. $\overrightarrow{ED}.$

Giải

Ta có: $\overrightarrow{DE} + (-\overrightarrow{DG}) = \overrightarrow{DE}+ \overrightarrow{GD} = \overrightarrow{GD}+ \overrightarrow{DE} = \overrightarrow{GE}.$

Vậy ta chọn đáp án B.

Bài tập 3 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho bốn điểm $A, B, C, D.$ Chứng minh:

$$\mathbf{a)}\; \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CD} = \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{CB};$$

$$\mathbf{b)}\; \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA} = \vec{0}.$$

Giải

a) Ta có:

$$\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CD} = \overrightarrow{AC} + \overrightarrow{CB} + \overrightarrow{CD}$$

$$\;\;\; = (\overrightarrow{AC} + \overrightarrow{CD}) + \overrightarrow{CB} = \overrightarrow{AD} + \overrightarrow{CB}.$$

b) Ta có:

$$\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA}$$

$$= (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC}) + (\overrightarrow{CD} + \overrightarrow{DA})$$

$$= \overrightarrow{AC} + \overrightarrow{CA}$$

$$= \overrightarrow{AA} = \vec{0}.$$

Bài tập 4 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho hình bình hành $ABCD,$ gọi $O$ là giao điểm của $AC$ và $BD.$ Các khẳng định sau đúng hay sai?

$$\mathbf{a)}\; |\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD}| = |\overrightarrow{AC}|;$$

$$\mathbf{b)}\; \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BD}= \overrightarrow{CB};$$

$$\mathbf{c)}\; \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}= \overrightarrow{OC} + \overrightarrow{OD}.$$

Giải

Bài tập 4 - Trang 87 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

a) ĐÚNG.

Giải thích: Vì $ABCD$ là hình bình hành nên $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AC}.$ Do đó, $ |\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD}| = |\overrightarrow{AC}| $

b) SAI.

Giải thích: Ta có $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BD} = \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BC} = -\overrightarrow{CB}$

c) SAI.

Giải thích: $\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} = -\overrightarrow{OC} + (-\overrightarrow{OD}) = -(\overrightarrow{OC}+ \overrightarrow{OD}).$

Bài tập 5 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho đường tròn tâm $O.$ Giả sử $A, B$ là hai điểm nằm trên đường tròn. Tìm điều kiện cần và đủ để hai véctơ $\overrightarrow{OA}$ và $\overrightarrow{OB}$ đối nhau.

Giải

Vì $A, B$ nằm trên đường tròn nên $OA = OB$ (cùng bằng bán kính). Do đó, để hai véctơ $\overrightarrow{OA}$ và $\overrightarrow{OB}$ đối nhau thì điều kiện cần và đủ là $AB$ là đường kính của đường tròn (vì khi đó, $A, O, B$ thẳng hàng).

Bài tập 6 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho $ABCD$ là hình bình hành. Chứng minh $\overrightarrow{MB} – \overrightarrow{MA} = \overrightarrow{MC} – \overrightarrow{MD}$ với mọi điểm $M$ trong mặt phẳng.

Giải

Bài tập 6 - Trang 87 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Ta có:

$\overrightarrow{MB} – \overrightarrow{MA} = \overrightarrow{MB} + \overrightarrow{AM} = \overrightarrow{AB}$

$\overrightarrow{MC} – \overrightarrow{MD} = \overrightarrow{MC} + \overrightarrow{DM} = \overrightarrow{DC}$

$\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}$

Từ các điều trên, ta có: $\overrightarrow{MB} – \overrightarrow{MA} = \overrightarrow{MC} – \overrightarrow{MD}.$

Bài tập 7 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho hình vuông $ABCD$ có cạnh $a.$ Tính độ dài của các véctơ sau:

a) $\overrightarrow{DA} + \overrightarrow{DC};$

b) $\overrightarrow{AB} – \overrightarrow{AD};$

c) $\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}$ với $O$ là giao điểm của $AC$ và $BD.$

Giải

Bài tập 7 - Trang 87 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều

a) Vì $ABCD$ là hình vuông nên nó cũng là hình bình hành. Do đó, theo quy tắc hình bình hành thì: $\overrightarrow{DA}+ \overrightarrow{DC} = \overrightarrow{DB}.$

Suy ra: $|\overrightarrow{DA}+ \overrightarrow{DC}| = |\overrightarrow{DB}| = DB.$

Áp dụng định lý Pythagore cho tam giác $ABD$ vuông tại $D,$ ta được: $DB = \sqrt{AD^2+AB^2} = \sqrt{a^2+a^2} = a\sqrt{2}.$

Vậy $|\overrightarrow{DA}+ \overrightarrow{DC}| = a\sqrt{2}.$

b)Ta có: $\overrightarrow{AB} – \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{DA} = \overrightarrow{DB}.$

Suy ra: $|\overrightarrow{AB} – \overrightarrow{AD}| = |\overrightarrow{DB}| = DB = a\sqrt{2}.$

c) Vì $ABCD$ là hình vuông có $O$ là giao điểm của hai đường chéo nên $O$ là trung điểm của $AC.$

Do đó, $\overrightarrow{OA} = \overrightarrow{CO}$

Suy ra: $\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} = \overrightarrow{CO} + \overrightarrow{OB} = \overrightarrow{CB}$

Vậy $| \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} | = |\overrightarrow{CB}| = CB = a.$

Bài tập 8 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Cho ba lực $\overrightarrow{F_1} = \overrightarrow{OA}, \overrightarrow{F_2} = \overrightarrow{OB}$ và $\overrightarrow{F_3} = \overrightarrow{OC}$ cùng tác động vào một vật tại điểm $O$ và vật đứng yên. Cho biết cường độ $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}$ đều là $120\;N$ và $\widehat{AOB} = 120^o.$ Tìm cường độ và hướng của lực $\overrightarrow{F_3}.$

Giải

Bài tập 8 - Trang 87 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều

Vì ba lực $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}, \overrightarrow{F_3}$ cùng tác động vào vật tại điểm $O$ và vật đứng yên nên: $\overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2} + \overrightarrow{F_3} = \vec{0}$

$\Rightarrow \overrightarrow{F_3} = -(\overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2})$ (1)

Vậy cần phải tính $ \overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2} .$

Vẽ điểm $D$ sao cho $OADB$ là hình bình hành.

Theo đề bài thì cường độ $\overrightarrow{F_1}, \overrightarrow{F_2}$ đều bằng $120\;N$ nên $OA = OB = 120.$ Do đó, $OADB$ là hình thoi.

Suy ra: $OD$ là tia phân giác của góc $AOB.$

$$\Rightarrow \widehat{AOD} = \frac{1}{2}\widehat{AOB} =\frac{1}{2}\cdot 120^o= 60^o.$$

Tam giác cân $AOD$ có $\widehat{AOD} = 60^o$ nên là tam giác đều. Do đó, $OD = OA = 120.$

Ta có: $ \overrightarrow{F_1} + \overrightarrow{F_2} = \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} = \overrightarrow{OD}$ (2)

Từ (1)(2) suy ra: $ \overrightarrow{F_3} = -\overrightarrow{OD}$

Vậy lực $\overrightarrow{F_3}$ có hướng ngược với hướng của $\overrightarrow{OD}$ và có cường độ: $|\overrightarrow{F_3}| = |\overrightarrow{OD}| = 120\;N.$

Bài tập 9 (Trang 87 / Toán 10 – tập 1 / Cánh diều) Một dòng sông chảy từ phía bắc xuống phía nam với vận tốc là $10\;km/h.$ Một chiếc ca nô chuyển động từ phía đông sang phía tây với vận tốc $40\;km/h$ so với mặt nước. Tìm vận tốc của ca nô so với bờ sông.

Giải

Bài tập 9 - Trang 87 - Toán 10 tập 1 - bộ Cánh diều.

Trong hình vẽ trên, $O$ là vị trí của ca nô, $\overrightarrow{OA}$ biểu thị vận tốc của dòng nước (từ bắc xuống nam), $\overrightarrow{OB}$ biểu thị vận tốc của ca nô (từ đông sang tây).

Khi đó, $OA = 10, OB = 40$ và véctơ vận tốc của ca nô so với bờ sông là: $\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}$

Vẽ điểm $C$ sao cho $AOBC$ là hình bình hành. Khi đó, vì $OA \perp OB$ nên $AOBC$ là hình chữ nhật. Suy ra: $OC = AB = \sqrt{40^2+10^2} = 10\sqrt{17}.$

Ta có: $\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB} = \overrightarrow{OC}$ (quy tắc hình bình hành)

Nên: $|\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OB}| = |\overrightarrow{OC}| = OC = 10\sqrt{17}. $

Vậy vận tốc của ca nô so với bờ sông là: $10\sqrt{17}\;km/h.$

Chia sẻ nếu thấy hay:
0 0 đánh giá
Đánh giá bài viết
Theo dõi
Thông báo của
guest

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.

0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
0
Rất thích suy nghĩ của bạn, hãy bình luận.x