Câu 3.
a) Ta có:
\[ \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{CO} = \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CO} = \overrightarrow{OC} + \overrightarrow{CO} = \overrightarrow{0}. \]
Vậy khẳng định này là đúng.
b) Ta có:
\[ \overrightarrow{AO} = -\overrightarrow{OA} \quad \text{và} \quad \overrightarrow{BO} = -\overrightarrow{OB}. \]
Do đó:
\[ \overrightarrow{AO} \cdot \overrightarrow{BO} = (-\overrightarrow{OA}) \cdot (-\overrightarrow{OB}) = \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB}. \]
Trong hình vuông OABC, OA và OB vuông góc với nhau, nên:
\[ \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} = 0. \]
Vậy khẳng định này là đúng.
c) Ta có:
\[ \overrightarrow{OB} = \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{AB} \quad \text{và} \quad \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC}. \]
Do đó:
\[ \overrightarrow{OB} \cdot \overrightarrow{AC} = (\overrightarrow{OA} + \overrightarrow{AB}) \cdot (\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC}). \]
Mở rộng tích vô hướng:
\[ \overrightarrow{OB} \cdot \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC}. \]
Trong hình vuông OABC, OA vuông góc với AB và BC, nên:
\[ \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{AB} = 0 \quad \text{và} \quad \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{BC} = 0. \]
Cạnh AB và BC vuông góc với nhau, nên:
\[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{BC} = 0. \]
Do đó:
\[ \overrightarrow{OB} \cdot \overrightarrow{AC} = 0 + 0 + |\overrightarrow{AB}|^2 + 0 = |\overrightarrow{AB}|^2 = (5a)^2 = 25a^2. \]
Vậy khẳng định này là sai vì $\overrightarrow{OB} \cdot \overrightarrow{AC} = 25a^2$, không phải $20a^2$.
d) Trọng tâm G của tam giác ABC chia mỗi đường trung tuyến thành tỉ số 2:1. Do đó, G nằm trên đường thẳng nối C với trung điểm của AB, và G cách C một khoảng $\frac{2}{3}$ chiều dài đường trung tuyến từ C đến AB. Vì vậy, góc giữa $\overrightarrow{GA}$ và $\overrightarrow{CG}$ không phải là $30^\circ$. Khẳng định này là sai.
Đáp án:
a) Đúng
b) Đúng
c) Sai
d) Sai
Câu 4.
Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần biết thêm thông tin về điểm M là trung điểm của đoạn thẳng nào. Tuy nhiên, giả sử rằng M là trung điểm của cạnh CD, ta sẽ tiến hành giải bài toán như sau:
1. Xác định tọa độ các đỉnh của hình vuông ABCD:
- Gọi A(0, 0), B(6a, 0), C(6a, 6a), D(0, 6a).
2. Tìm tọa độ của điểm M:
- Vì M là trung điểm của cạnh CD, ta có:
\[
M\left(\frac{0 + 6a}{2}, \frac{6a + 6a}{2}\right) = M(3a, 6a)
\]
3. Tính diện tích tam giác ABM:
- Diện tích tam giác ABM có thể tính bằng công thức:
\[
S_{ABM} = \frac{1}{2} \times \text{cạnh đáy} \times \text{chiều cao}
\]
- Cạnh đáy AB = 6a.
- Chiều cao từ M xuống AB là khoảng cách từ M đến đường thẳng AB, tức là 6a.
- Vậy diện tích tam giác ABM là:
\[
S_{ABM} = \frac{1}{2} \times 6a \times 6a = 18a^2
\]
4. Tính diện tích tam giác ADM:
- Diện tích tam giác ADM cũng có thể tính bằng công thức:
\[
S_{ADM} = \frac{1}{2} \times \text{cạnh đáy} \times \text{chiều cao}
\]
- Cạnh đáy AD = 6a.
- Chiều cao từ M xuống AD là khoảng cách từ M đến đường thẳng AD, tức là 3a.
- Vậy diện tích tam giác ADM là:
\[
S_{ADM} = \frac{1}{2} \times 6a \times 3a = 9a^2
\]
5. Tính diện tích tam giác BCM:
- Diện tích tam giác BCM cũng có thể tính bằng công thức:
\[
S_{BCM} = \frac{1}{2} \times \text{cạnh đáy} \times \text{chiều cao}
\]
- Cạnh đáy BC = 6a.
- Chiều cao từ M xuống BC là khoảng cách từ M đến đường thẳng BC, tức là 3a.
- Vậy diện tích tam giác BCM là:
\[
S_{BCM} = \frac{1}{2} \times 6a \times 3a = 9a^2
\]
6. Tổng diện tích các tam giác ABM, ADM, BCM:
- Tổng diện tích các tam giác là:
\[
S_{ABM} + S_{ADM} + S_{BCM} = 18a^2 + 9a^2 + 9a^2 = 36a^2
\]
7. Diện tích hình vuông ABCD:
- Diện tích hình vuông ABCD là:
\[
S_{ABCD} = 6a \times 6a = 36a^2
\]
Như vậy, tổng diện tích các tam giác ABM, ADM, BCM bằng diện tích hình vuông ABCD, tức là 36a².