Sau đây là Hướng dẫn và lời giải chi tiết các bài tập của Bài 3 – Chương 5, trong sách giáo khoa môn Toán lớp 10 – tập 1, thuộc bộ sách Chân trời sáng tạo.
Thực hành 1 (Trang 95 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho hai vectơ $\vec{a}, \vec{b}$ và một điểm $M$ như Hình 3.

a) Hãy vẽ các vectơ $\overrightarrow{MN} = 3\vec{a},$ $\overrightarrow{MP} = -3\vec{b}.$
b) Cho biết mỗi ô vuông có cạnh bằng $1.$ Tính $|3\vec{b}|,$ $|-3\vec{b}|,$ $|2\vec{a}+2\vec{b}|.$
Giải
a)

b) Mỗi ô vuông có cạnh bằng $1$ nên: $|\vec{a}| = 2,$ $|\vec{b}| = \sqrt{2}$ và $|\vec{a}+\vec{b}| = \sqrt{3^2+1^2} = \sqrt{10}.$
Do đó:
$|3\vec{b}| =|3|\cdot |\vec{b}| = 3|\vec{b}| = 3\sqrt{2}.$
$|-3\vec{b}| =|-3|\cdot |\vec{b}|= 3|\vec{b}| = 3\sqrt{2}. $
$|2\vec{a}+2\vec{b}| = |2(\vec{a} + \vec{b})| = 2|\vec{a}+\vec{b}| = 2\sqrt{10}.$
Thực hành 2 (Trang 95 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho tam giác $ABC$ và một điểm $M$ tùy ý. Chứng minh $G$ là trọng tâm của tam giác $ABC$ khi và chỉ khi $\overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB}+\overrightarrow{MC} = 3\overrightarrow{MG}.$
Giải
$G$ là trọng tâm của tam giác $ABC$
$\Leftrightarrow \overrightarrow{GA} +\overrightarrow{GB} +\overrightarrow{GC} = \vec{0}$
$\Leftrightarrow (\overrightarrow{MA} – \overrightarrow{MG}) +(\overrightarrow{MB} – \overrightarrow{MG}) +(\overrightarrow{MC}-\overrightarrow{MG}) = \vec{0}$
$\Leftrightarrow (\overrightarrow{MA} +\overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MC}) -3\overrightarrow{MG} = \vec{0}$
$\Leftrightarrow \overrightarrow{MA} +\overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MC} = 3\overrightarrow{MG}$
Vậy ta có điều phải chứng minh.
Vận dụng (Trang 95 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Một con tàu chở hàng $A$ đang đi về hướng tây với tốc độ $20$ hải lý/giờ. Cùng lúc đó, một con tàu chở khách $B$ đang đi về hướng đông với tốc độ $50$ hải lý/giờ. Biểu diễn vectơ vận tốc $\vec{b}$ của tàu $B$ theo vectơ vận tốc $\vec{a}$ của tàu $A.$

Giải
Tàu $A$ và tàu $B$ đi cùng phương, ngược hướng nên $\vec{a}$ và $\vec{b}$ là hai vectơ ngược hướng. Do đó, $\vec{b} = k\vec{a}$ với $k < 0\;\;\;(1)$
Theo đề: $|\vec{a}| = 20,$ $|\vec{b}| = 50.$
Vì $\vec{b} = k\vec{a}$ nên $|\vec{b} = |k|\cdot |\vec{a}|$
Do đó: $50 = |k|\cdot 20$ $\Leftrightarrow |k| = \dfrac{5}{2}\;\;\;(2)$
Từ $(1)$ và $(2)$ suy ra: $k = \dfrac{-5}{2}.$
Vậy $\vec{b} = \dfrac{-5}{2}\vec{a}.$
Thực hành 3 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho tứ giác $ABCD$ có $I$ và $J$ lần lượt là trung điểm của $AB$ và $CD.$ Cho điểm $G$ thỏa mãn $\overrightarrow{GA}+ \overrightarrow{GB}+ \overrightarrow{GC}+ \overrightarrow{GD}=\vec{0}.$ Chứng minh ba điểm $I, G, J$ thẳng hàng.
Giải
Vì $I$ là trung điểm của $AB$ nên $\overrightarrow{GA} +\overrightarrow{GB} = 2\overrightarrow{GI}.$
Vì $J$ là trung điểm của $CD$ nên $\overrightarrow{GC}+\overrightarrow{GD} = 2\overrightarrow{GJ}.$
Theo đề ta có:
$\overrightarrow{GA}+ \overrightarrow{GB}+ \overrightarrow{GC}+ \overrightarrow{GD}=\vec{0}$
$\Leftrightarrow 2\overrightarrow{GI} + 2\overrightarrow{GJ} = \vec{0}$
$\Leftrightarrow 2\overrightarrow{GI} = -2\overrightarrow{GJ}$
$\Leftrightarrow \overrightarrow{GI} =-\overrightarrow{GJ}$
Do đó, ba điểm $I, J, G$ thẳng hàng.
Bài tập 1 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho hình bình hành $ABCD$ có $O$ là giao điểm hai đường chéo. Với $M$ là điểm tùy ý, chứng minh rằng:
a) $\overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MC} + \overrightarrow{MD} = 4\overrightarrow{MO}.$
b) $\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} +\overrightarrow{AD} = 2\overrightarrow{AC}.$
Giải

a) Vì $O$ là giao điểm hai đường chéo của hình bình hành $ABCD$ nên $O$ là trung điểm của $AC$ và của $BD.$ Suy ra: $\overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MC} = 2\overrightarrow{MO}$ và $\overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MD} = 2\overrightarrow{MO}.$
Do đó:
$ \overrightarrow{MA} + \overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MC} + \overrightarrow{MD} $
$= (\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MC}) + (\overrightarrow{MB} +\overrightarrow{MD})$
$= 2\overrightarrow{MO} + 2\overrightarrow{MO}$
$= 4\overrightarrow{MO}.$
b) Theo quy tắc hình bình hành: $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AC}.$
Do đó:
$ \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} +\overrightarrow{AD}$
$= (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD}) + \overrightarrow{AC}$
$= \overrightarrow{AC} + \overrightarrow{AC}$
$= 2\overrightarrow{AC}.$
Bài tập 2 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho tứ giác $ABCD.$ Gọi $M$ và $N$ lần lượt là trung điểm của các cạnh $AB$ và $CD.$ Chứng minh rằng:
a) $\overrightarrow{AC} +\overrightarrow{BD} = 2\overrightarrow{MN};$
b) $\overrightarrow{AC} +\overrightarrow{BD} = \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AD}.$
Giải

a) Ta có:
$\overrightarrow{AC} +\overrightarrow{BD}$
$= (\overrightarrow{AM} + \overrightarrow{MC}) + (\overrightarrow{BM}+\overrightarrow{MD})$
$= (\overrightarrow{AM} + \overrightarrow{BM}) + (\overrightarrow{MC}+\overrightarrow{MD})$
$= \vec{0} + 2\overrightarrow{MN}$ (Vì $M$ là trung điểm của $AB$ và $N$ là trung điểm của $CD)$
$= 2\overrightarrow{MN}.$
Ta có điều phải chứng minh.
b) Ta có:
$ \overrightarrow{AC} +\overrightarrow{BD} $
$= (\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}) + (\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{AD})$
$= (\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BA}) + (\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{AD})$
$= \vec{0}+(\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{AD})$ (vì $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BA}$ là hai vectơ đối nhau)
$= \overrightarrow{BC}+\overrightarrow{AD}.$
Ta có điều phải chứng minh.
Bài tập 3 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho hai điểm phân biệt $A$ và $B.$ Xác định điểm $M$ sao cho $\overrightarrow{MA}+4\overrightarrow{MB}=\vec{0}.$
Giải
Ta có: $\overrightarrow{MA} + 4\overrightarrow{MB} = \vec{0}$ $\Leftrightarrow \overrightarrow{MA} + 4(\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{AB}) = \vec{0}$ $\Leftrightarrow 5\overrightarrow{MA} + 4\overrightarrow{AB} = \vec{0}$ $\Leftrightarrow 5\overrightarrow{MA} = -4\overrightarrow{AB}$ $\Leftrightarrow 5\overrightarrow{MA} = 4\overrightarrow{BA}$ $\Leftrightarrow \overrightarrow{MA} = \dfrac{4}{5}\overrightarrow{BA}.$
Do đó, vectơ $\overrightarrow{MA}$ và $\overrightarrow{BA}$ cùng phương, cùng hướng và $|\overrightarrow{MA}| = \dfrac{4}{5}|\overrightarrow{BA}|.$
Vậy điểm $M$ nằm giữa hai điểm $A$ và $B$ sao cho $MA = \dfrac{4}{5}BA.$
Bài tập 4 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho 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 $\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB} + \overrightarrow{MC} +\overrightarrow{MD} = 4\overrightarrow{MG}.$
Giải

Vì $E$ là trung điểm của $AB$ nên $\overrightarrow{MA}+ \overrightarrow{MB} = 2\overrightarrow{ME}.$
Vì $F$ là trung điểm của $CD$ nên $\overrightarrow{MC}+ \overrightarrow{MD} = 2\overrightarrow{MF}.$
Vì $G$ là trung điểm của $EF$ nên $\overrightarrow{ME}+ \overrightarrow{MF} = 2\overrightarrow{MG}.$
Vậy:
$\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB} + \overrightarrow{MC} +\overrightarrow{MD}$
$= 2\overrightarrow{ME} + 2\overrightarrow{MF}$
$= 2(\overrightarrow{ME} + \overrightarrow{MF})$
$= 2(2\overrightarrow{MG})$
$=4\overrightarrow{MG}.$
Ta có điều phải chứng minh.
Bài tập 5 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Máy 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 $\vec{b}$ của máy bay $B$ theo vectơ vận tốc $A$ của máy bay $A.$

Giải
Hai vectơ $\vec{a}$ và $\vec{b}$ cùng phương, ngược hướng nên: $\vec{b} = k\vec{a},$ với $k<0.$
Suy ra: $|\vec{b}| = |k|\cdot |\vec{a}| = -k\cdot |\vec{a}|\;\;\;(1)$
Theo đề: $|\vec{a}| = 600\;(km/h)$ và $|\vec{b}| = 800\;(km/h).$ Thay vào $(1)$ ta được: $800 = -k\cdot 600.$
Do đó: $k = \dfrac{-800}{600} = \dfrac{-4}{3}.$
Vậy $\vec{b} = \dfrac{-4}{3}\vec{a}.$
Bài tập 6 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho hai điểm phân biệt $A$ và $B.$
a) Xác định điểm $O$ sao cho $\overrightarrow{OA}+ 3\overrightarrow{OB} = \vec{0}.$
b) Chứng minh rằng với mọi điểm $M,$ ta có $\overrightarrow{MA} + 3\overrightarrow{MB} = 4\overrightarrow{MO}.$
Giải
a) Ta có: $\overrightarrow{OA}+ 3\overrightarrow{OB} = \vec{0}$ $\Leftrightarrow \overrightarrow{OA} + 3(\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{AB}) = \vec{0}$ $\Leftrightarrow 4\overrightarrow{OA} + 3\overrightarrow{AB} = \vec{0}$ $\Leftrightarrow 3\overrightarrow{AB} = -4\overrightarrow{OA}$ $\Leftrightarrow 3\overrightarrow{AB} = 4\overrightarrow{AO}$ $\Leftrightarrow \overrightarrow{AO} = \dfrac{3}{4}\overrightarrow{AB}.$
Vậy $O$ nằm giữa $A$ và $B$ sao cho $AO = \dfrac{3}{4}AB.$
b) Ta có:
$\overrightarrow{OA}+ 3\overrightarrow{OB} = \vec{0}$
$\Leftrightarrow (\overrightarrow{MA} – \overrightarrow{MO}) + 3(\overrightarrow{MB}-\overrightarrow{MO}) = \vec{0} $
$\Leftrightarrow \overrightarrow{MA}+ 3\overrightarrow{MB}-4\overrightarrow{MO} = \vec{0} $
$\Leftrightarrow \overrightarrow{MA}+ 3\overrightarrow{MB}=4\overrightarrow{MO}$
Ta có điều phải chứng minh.
Bài tập 7 (Trang 96 / Toán 10 – tập 1 / Chân trời sáng tạo) Cho tam giác $ABC.$
a) Xác định các điểm $M, N, P$ thỏa mãn: $\overrightarrow{MB} = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC},$ $\overrightarrow{AN} = 3\overrightarrow{NB},$ $\overrightarrow{CP} = \overrightarrow{PA}.$
b) Biểu thị mỗi vectơ $\overrightarrow{MN},$ $\overrightarrow{MP}$ theo hai vectơ $\overrightarrow{BC},$ $\overrightarrow{BA}.$
c) Chứng minh $M, N, P$ thẳng hàng.
Giải

a) Điểm $M$ thuộc tia đối của tia $BC$ sao cho $MB = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC}.$
Điểm $N$ thuộc đoạn thẳng $AB$ sao cho $AN = 3\overrightarrow{NB}.$
Điểm $P$ là trung điểm của $AC.$
b)
+) $\overrightarrow{MN} = \overrightarrow{MB}+\overrightarrow{BN}$ $= \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC} + \dfrac{1}{4}\overrightarrow{BA}.$
+) $\overrightarrow{MP} = \overrightarrow{MC}+\overrightarrow{CP}$ $= \dfrac{3}{2}\overrightarrow{BC} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{CA}$ $= \dfrac{3}{2}\overrightarrow{BC} + \dfrac{1}{2}(\overrightarrow{BA} – \overrightarrow{BC})$ $= \overrightarrow{BC}+\dfrac{1}{2}\overrightarrow{BA}.$
c) Ta có: $\overrightarrow{MN} = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC} + \dfrac{1}{4}\overrightarrow{BA}$ $= \dfrac{1}{2}\left(\overrightarrow{BC} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BA}\right)$ $= \dfrac{1}{2}\overrightarrow{MP}.$
Suy ra $M, N, P$ thẳng hàng.