BÀI 1.
Để giải quyết các vấn đề liên quan đến véc-tơ và các phép toán trong không gian, chúng ta sẽ thực hiện từng bước một cách chi tiết. Dưới đây là các bước cơ bản để giải quyết các bài toán liên quan đến véc-tơ trong không gian:
Bước 1: Xác định các điểm và véc-tơ
Trước tiên, chúng ta cần xác định các điểm trong không gian và các véc-tơ liên quan. Các điểm thường được ký hiệu là , , v.v. Các véc-tơ có thể được xác định từ hai điểm và như sau:
Bước 2: Tính toán các phép toán với véc-tơ
a) Tính độ dài của véc-tơ
Độ dài của véc-tơ được tính bằng công thức:
b) Tính toán tổng và hiệu của hai véc-tơ
Tổng của hai véc-tơ và :
Hiệu của hai véc-tơ và :
c) Tích vô hướng của hai véc-tơ
Tích vô hướng của hai véc-tơ và :
d) Tích có hướng của hai véc-tơ
Tích có hướng của hai véc-tơ và :
Bước 3: Áp dụng vào bài toán cụ thể
Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng các phép toán trên vào bài toán cụ thể. Giả sử chúng ta có hai điểm và .
a) Xác định véc-tơ
b) Tính độ dài của véc-tơ
c) Tính tích vô hướng của và
d) Tính tích có hướng của và
Kết luận
Qua các bước trên, chúng ta đã xác định và tính toán các phép toán liên quan đến véc-tơ trong không gian. Các kết quả cụ thể đã được tính toán chi tiết và chính xác.
Câu 1.
Trong hình hộp ABCD.A'B'C'D', ta xét các vectơ liên quan đến các đỉnh của hình hộp.
A. :
- Đây là khẳng định sai vì tổng của ba vectơ này không phải là vectơ null.
B. :
- Đây là khẳng định sai vì tổng của ba vectơ này không bằng .
C. :
- Đây là khẳng định sai vì tổng của ba vectơ này không bằng .
D. :
- Ta có thể kiểm tra bằng cách vẽ hình hoặc suy luận logic:
- (vì trong hình bình hành ABCD, ).
- Thêm vào đó, là vectơ thẳng đứng từ B lên B', không ảnh hưởng đến vectơ trên mặt phẳng ABCD.
- Do đó, là khẳng định đúng.
Vậy khẳng định đúng là:
D. .
Câu 2.
Để tính độ dài của véctơ , ta thực hiện các bước sau:
1. Tìm các véctơ đã cho:
-
-
-
-
2. Tính hiệu và tổng các véctơ:
-
-
- Sau đó cộng hai kết quả trên lại.
3. Tính độ dài của véctơ kết quả:
Ta sẽ làm từng bước một:
Bước 1: Tìm các véctơ đã cho
Giả sử đỉnh chóp S có tọa độ (0, 0, h), và các đỉnh đáy ABCD có tọa độ như sau:
- A(0, 0, 0)
- B(a, 0, 0)
- C(a, a, 0)
- D(0, a, 0)
Do đó:
-
-
-
-
Bước 2: Tính hiệu và tổng các véctơ
-
-
Cộng hai kết quả trên lại:
Bước 3: Tính độ dài của véctơ kết quả
Độ dài của véctơ là:
Vậy đáp án đúng là:
Câu 3.
Để tìm số vectơ khác có điểm đầu, điểm cuối là các đỉnh của hình hộp và cùng phương với vectơ , chúng ta cần xác định các vectơ có cùng phương với .
Trong hình hộp ABCD.EFGH, vectơ là vectơ chỉ từ đỉnh A đến đỉnh D. Các vectơ cùng phương với sẽ là các vectơ chỉ từ một đỉnh này đến đỉnh khác trên cùng đường thẳng hoặc song song với đường thẳng đó.
Các vectơ cùng phương với bao gồm:
-
-
-
-
-
-
-
Như vậy, tổng cộng có 7 vectơ khác có điểm đầu, điểm cuối là các đỉnh của hình hộp và cùng phương với vectơ .
Đáp án đúng là: B. 7.
Câu 4.
Để tìm góc giữa hai vectơ và trong hình chóp S.ABC, ta cần xác định góc giữa chúng.
Góc giữa hai vectơ và chính là góc giữa hai đường thẳng SB và SC. Trong hình chóp S.ABC, góc giữa hai đường thẳng SB và SC chính là góc SBC.
Do đó, góc giữa và là góc SBC.
Vậy đáp án đúng là: A. SBC
Lập luận từng bước:
1. Xác định góc giữa hai vectơ và là góc giữa hai đường thẳng SB và SC.
2. Trong hình chóp S.ABC, góc giữa hai đường thẳng SB và SC chính là góc SBC.
3. Kết luận: Góc giữa và là góc SBC.
Câu 5.
Trước tiên, ta cần hiểu rằng trong một tứ diện đều, tất cả các cạnh đều có cùng độ dài và các góc giữa các cạnh cũng giống nhau.
Gọi góc giữa hai véc tơ và là . Trong tứ diện đều, góc giữa hai cạnh chung đỉnh là 60°, nhưng góc giữa hai cạnh không chung đỉnh (như và ) là 120°.
Tích vô hướng của hai véc tơ và được tính theo công thức:
Áp dụng vào bài toán này:
Biết rằng và , ta có:
Vậy đáp án đúng là:
D. .