Câu 2.
Để giải quyết từng phần của câu hỏi, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
Phần a) $\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SC} + \overrightarrow{SD} = \overrightarrow{0}$
- Vì đáy ABCD là hình vuông nên tâm O của hình vuông là trung điểm của cả hai đường chéo AC và BD.
- Mặt bên SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy, do đó S nằm trên đường thẳng vuông góc với đáy đi qua trung điểm của AB.
- Ta có:
\[
\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SC} + \overrightarrow{SD}
\]
- Ta thấy rằng $\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SB}$ và $\overrightarrow{SC} + \overrightarrow{SD}$ đều hướng về tâm O của hình vuông ABCD.
- Do tính chất đối xứng của hình chóp và hình vuông, tổng của các vectơ từ đỉnh S đến các đỉnh của đáy sẽ là vectơ null:
\[
\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SC} + \overrightarrow{SD} = \overrightarrow{0}
\]
Phần b) $(\overrightarrow{DC}, \overrightarrow{BS}) = 60^\circ$
- Ta biết rằng $\overrightarrow{DC}$ là vectơ chỉ từ D đến C, và $\overrightarrow{BS}$ là vectơ chỉ từ B đến S.
- Vì SAB là tam giác đều, góc giữa $\overrightarrow{BA}$ và $\overrightarrow{BS}$ là $60^\circ$.
- Do tính chất đối xứng và vuông góc của hình chóp, góc giữa $\overrightarrow{DC}$ và $\overrightarrow{BS}$ cũng là $60^\circ$.
Phần c) $\overrightarrow{SB} \cdot \overrightarrow{BC} = 0$
- Ta biết rằng $\overrightarrow{BC}$ là vectơ chỉ từ B đến C, và $\overrightarrow{SB}$ là vectơ chỉ từ S đến B.
- Vì SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy, $\overrightarrow{SB}$ vuông góc với đáy ABCD.
- Do đó, $\overrightarrow{SB}$ vuông góc với mọi vectơ nằm trong đáy, bao gồm cả $\overrightarrow{BC}$:
\[
\overrightarrow{SB} \cdot \overrightarrow{BC} = 0
\]
Phần d) Độ dài vectơ $\overrightarrow{SD}$ bằng $2\sqrt{2}$
- Ta biết rằng đáy ABCD là hình vuông cạnh 4, do đó độ dài đường chéo AC hoặc BD là:
\[
AC = BD = 4\sqrt{2}
\]
- Vì SAB là tam giác đều, độ dài SB = SA = 4.
- Độ dài SD có thể tính bằng cách sử dụng Pythagoras trong tam giác SBD (vuông tại B):
\[
SD = \sqrt{SB^2 + BD^2} = \sqrt{4^2 + (4\sqrt{2})^2} = \sqrt{16 + 32} = \sqrt{48} = 4\sqrt{3}
\]
Tuy nhiên, theo đề bài, độ dài vectơ $\overrightarrow{SD}$ bằng $2\sqrt{2}$, điều này có thể là do lỗi trong đề bài hoặc hiểu sai về vị trí của S. Chúng ta sẽ giữ nguyên kết quả đã tính toán.
Kết luận:
- Phần a) đúng vì $\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SC} + \overrightarrow{SD} = \overrightarrow{0}$.
- Phần b) đúng vì $(\overrightarrow{DC}, \overrightarrow{BS}) = 60^\circ$.
- Phần c) đúng vì $\overrightarrow{SB} \cdot \overrightarrow{BC} = 0$.
- Phần d) không đúng vì độ dài vectơ $\overrightarrow{SD}$ là $4\sqrt{3}$, không phải $2\sqrt{2}$.
Câu 3.
Trước tiên, ta xác định tọa độ của các đỉnh của hình chóp S.ABCD trong hệ tọa độ Oxyz đã cho.
- Điểm A trùng với gốc tọa độ O, do đó tọa độ của A là \( A(0, 0, 0) \).
- Điểm B nằm trên trục Ox, vì \( AB = 1 \), nên tọa độ của B là \( B(1, 0, 0) \).
- Điểm D nằm trên trục Oy, vì \( AD = 2 \), nên tọa độ của D là \( D(0, 2, 0) \).
- Điểm C là giao điểm của các đường thẳng song song với AB và AD, do đó tọa độ của C là \( C(1, 2, 0) \).
- Điểm S nằm trên trục Oz, vì \( SA = 3 \), nên tọa độ của S là \( S(0, 0, 3) \).
Bây giờ, ta kiểm tra lại các đáp án đã cho:
a) Tọa độ \( D(0;2;0) \). Đúng, vì D nằm trên trục Oy và \( AD = 2 \).
b) Tọa độ \( C(1;2;0) \). Đúng, vì C là giao điểm của các đường thẳng song song với AB và AD.
c) Tọa độ \( S(2;0;0) \). Sai, vì S nằm trên trục Oz và \( SA = 3 \), nên tọa độ của S là \( S(0, 0, 3) \).
d) Tọa độ \( I(1;1;0) \). Sai, vì I không được xác định trong bài toán này.
Vậy, các đáp án đúng là:
a) Tọa độ \( D(0;2;0) \).
b) Tọa độ \( C(1;2;0) \).
Đáp số: a) Tọa độ \( D(0;2;0) \). b) Tọa độ \( C(1;2;0) \).