Câu 4:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ phân tích từng phần một cách chi tiết.
a) Chứng minh \(\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SC} = \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SD}\)
Trước tiên, chúng ta cần xác định tọa độ của các điểm A, B, C, D và S.
- Điểm C có tọa độ \(C(2, 0, 0)\).
- Điểm D có tọa độ \(D(0, 2, 0)\).
Do ABCD là hình vuông và O là tâm của hình vuông, tọa độ của A và B có thể được xác định như sau:
- Điểm A đối xứng với C qua O, nên \(A(-2, 0, 0)\).
- Điểm B đối xứng với D qua O, nên \(B(0, -2, 0)\).
Điểm S có tọa độ \(S(0, 0, 2\sqrt{3})\).
Bây giờ, chúng ta tính các vectơ:
- \(\overrightarrow{SA} = A - S = (-2, 0, 0) - (0, 0, 2\sqrt{3}) = (-2, 0, -2\sqrt{3})\).
- \(\overrightarrow{SC} = C - S = (2, 0, 0) - (0, 0, 2\sqrt{3}) = (2, 0, -2\sqrt{3})\).
- \(\overrightarrow{SB} = B - S = (0, -2, 0) - (0, 0, 2\sqrt{3}) = (0, -2, -2\sqrt{3})\).
- \(\overrightarrow{SD} = D - S = (0, 2, 0) - (0, 0, 2\sqrt{3}) = (0, 2, -2\sqrt{3})\).
Tính tổng các vectơ:
- \(\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SC} = (-2, 0, -2\sqrt{3}) + (2, 0, -2\sqrt{3}) = (0, 0, -4\sqrt{3})\).
- \(\overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SD} = (0, -2, -2\sqrt{3}) + (0, 2, -2\sqrt{3}) = (0, 0, -4\sqrt{3})\).
Vậy, \(\overrightarrow{SA} + \overrightarrow{SC} = \overrightarrow{SB} + \overrightarrow{SD}\).
b) Chứng minh \(\overrightarrow{AB} = (2, 2, 0)\)
Tính vectơ \(\overrightarrow{AB}\):
- \(\overrightarrow{AB} = B - A = (0, -2, 0) - (-2, 0, 0) = (2, -2, 0)\).
Có vẻ có sự nhầm lẫn trong đề bài, vì \(\overrightarrow{AB} = (2, -2, 0)\) chứ không phải \((2, 2, 0)\).
c) Tọa độ trọng tâm tam giác SBC là \(G\left(\frac{2}{3}, \frac{-2}{3}, \frac{2}{3}\right)\)
Tọa độ trọng tâm \(G\) của tam giác với các đỉnh \(S(x_1, y_1, z_1)\), \(B(x_2, y_2, z_2)\), \(C(x_3, y_3, z_3)\) được tính bằng:
\[
G\left(\frac{x_1 + x_2 + x_3}{3}, \frac{y_1 + y_2 + y_3}{3}, \frac{z_1 + z_2 + z_3}{3}\right)
\]
Với \(S(0, 0, 2\sqrt{3})\), \(B(0, -2, 0)\), \(C(2, 0, 0)\):
\[
G\left(\frac{0 + 0 + 2}{3}, \frac{0 - 2 + 0}{3}, \frac{2\sqrt{3} + 0 + 0}{3}\right) = \left(\frac{2}{3}, \frac{-2}{3}, \frac{2\sqrt{3}}{3}\right)
\]
Có sự nhầm lẫn trong đề bài, vì tọa độ \(z\) của trọng tâm phải là \(\frac{2\sqrt{3}}{3}\) chứ không phải \(\frac{2}{3}\).
d) Lực tác dụng lên mỗi sợi dây là 15 N
Khối lượng của khung dây là 5 kg, nên trọng lượng \(P = mg = 5 \times 9,8 = 49\) N.
Vì có 4 sợi dây và lực phân bố đều, lực tác dụng lên mỗi sợi dây là:
\[
\frac{49}{4} \approx 12,25 \text{ N}
\]
Có sự nhầm lẫn trong đề bài, vì lực tác dụng lên mỗi sợi dây không phải là 15 N.
Kết luận: Có một số nhầm lẫn trong đề bài, nhưng các bước giải đã được thực hiện chính xác theo dữ liệu đã cho.