Câu 9:
Để tính độ dài của véctơ $\overrightarrow{x} = \overrightarrow{A^\prime C^\prime} - \overrightarrow{A^\prime A}$, ta thực hiện các bước sau:
1. Xác định các véctơ:
- Véctơ $\overrightarrow{A^\prime C^\prime}$ là véctơ từ đỉnh $A^\prime$ đến đỉnh $C^\prime$. Độ dài của véctơ này là đường chéo của mặt đáy của hình lập phương, do đó $\left|\overrightarrow{A^\prime C^\prime}\right| = a\sqrt{2}$.
- Véctơ $\overrightarrow{A^\prime A}$ là véctơ từ đỉnh $A^\prime$ xuống đỉnh $A$. Độ dài của véctơ này là cạnh của hình lập phương, do đó $\left|\overrightarrow{A^\prime A}\right| = a$.
2. Tính véctơ $\overrightarrow{x}$:
- Ta có $\overrightarrow{x} = \overrightarrow{A^\prime C^\prime} - \overrightarrow{A^\prime A}$.
- Véctơ $\overrightarrow{A^\prime C^\prime}$ nằm trên mặt đáy của hình lập phương và véctơ $\overrightarrow{A^\prime A}$ thẳng đứng xuống dưới. Do đó, véctơ $\overrightarrow{x}$ sẽ là đường chéo của hình lập phương.
3. Độ dài của véctơ $\overrightarrow{x}$:
- Độ dài của đường chéo của hình lập phương là $a\sqrt{3}$.
Vậy độ dài của véctơ $\overrightarrow{x}$ là $a\sqrt{3}$.
Đáp án đúng là: D. $a\sqrt{3}$.
Câu 10:
Trước tiên, ta xác định các vectơ liên quan đến các điểm M, N, P và các đỉnh của tứ diện S.ABC.
- M là trung điểm của SA, do đó $\overrightarrow{SM} = \frac{1}{2}\overrightarrow{SA}$.
- N là trung điểm của SB, do đó $\overrightarrow{SN} = \frac{1}{2}\overrightarrow{SB}$.
- P là trung điểm của SC, do đó $\overrightarrow{SP} = \frac{1}{2}\overrightarrow{SC}$.
Bây giờ, ta sẽ tìm các vectơ $\overrightarrow{PN}$ và $\overrightarrow{PM}$.
- $\overrightarrow{PN} = \overrightarrow{PS} + \overrightarrow{SN} = -\overrightarrow{SP} + \overrightarrow{SN} = -\frac{1}{2}\overrightarrow{SC} + \frac{1}{2}\overrightarrow{SB} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{SB} - \overrightarrow{SC})$.
- $\overrightarrow{PM} = \overrightarrow{PS} + \overrightarrow{SM} = -\overrightarrow{SP} + \overrightarrow{SM} = -\frac{1}{2}\overrightarrow{SC} + \frac{1}{2}\overrightarrow{SA} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{SA} - \overrightarrow{SC})$.
Tiếp theo, ta tính $\overrightarrow{PN} - \overrightarrow{PM}$:
$\overrightarrow{PN} - \overrightarrow{PM} = \frac{1}{2}(\overrightarrow{SB} - \overrightarrow{SC}) - \frac{1}{2}(\overrightarrow{SA} - \overrightarrow{SC}) = \frac{1}{2}(\overrightarrow{SB} - \overrightarrow{SA}) = \frac{1}{2}\overrightarrow{AB}$.
Do đó, ta có:
$\overrightarrow{AB} = 2(\overrightarrow{PN} - \overrightarrow{PM})$.
Vậy khẳng định đúng là:
D. $\overrightarrow{AB} = 2(\overrightarrow{PN} - \overrightarrow{PM})$.
Câu 11:
Trước tiên, ta xác định các thông tin đã cho:
- Tứ diện S.ABC có đáy là tam giác đều cạnh \(a\).
- \(SB\) vuông góc với đáy và \(SB = \sqrt{3}a\).
Ta cần tìm góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\).
Bước 1: Xác định tọa độ các điểm trong hệ tọa độ Oxyz.
- Gọi \(A(0, 0, 0)\), \(B(a, 0, 0)\), \(C\left(\frac{a}{2}, \frac{a\sqrt{3}}{2}, 0\right)\).
- Vì \(SB\) vuông góc với đáy và \(SB = \sqrt{3}a\), nên \(S(0, 0, \sqrt{3}a)\).
Bước 2: Tìm các vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\).
- \(\overrightarrow{AB} = B - A = (a, 0, 0)\)
- \(\overrightarrow{AS} = S - A = (0, 0, \sqrt{3}a)\)
Bước 3: Tính tích vô hướng của hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\).
- \(\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AS} = (a, 0, 0) \cdot (0, 0, \sqrt{3}a) = a \cdot 0 + 0 \cdot 0 + 0 \cdot \sqrt{3}a = 0\)
Bước 4: Tính độ dài của các vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\).
- \(|\overrightarrow{AB}| = \sqrt{a^2 + 0^2 + 0^2} = a\)
- \(|\overrightarrow{AS}| = \sqrt{0^2 + 0^2 + (\sqrt{3}a)^2} = \sqrt{3}a\)
Bước 5: Áp dụng công thức tính cosin của góc giữa hai vectơ.
- \(\cos \theta = \frac{\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AS}}{|\overrightarrow{AB}| |\overrightarrow{AS}|} = \frac{0}{a \cdot \sqrt{3}a} = 0\)
Bước 6: Xác định góc \(\theta\).
- \(\cos \theta = 0\) suy ra \(\theta = 90^\circ\)
Vậy góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\) là \(90^\circ\).
Đáp án đúng là: D. \(90^\circ\).
Câu 12:
Ta có $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AC}=|\overrightarrow{AB}|.|\overrightarrow{AC}|.cos\widehat{BAC}$.
Thay các giá trị đã cho vào, ta có $6=4.|\overrightarrow{AC}|.cos60^0$.
Giải ra ta được $|\overrightarrow{AC}|=3$.
Vậy độ dài $\overrightarrow{AC}$ là 3.
Đáp án đúng là: A