Câu 11:
Để giải bài toán này, ta cần tìm góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\).
1. Xác định các vectơ:
- Tam giác \(ABC\) là tam giác đều cạnh \(a\), do đó:
\[
\overrightarrow{AB} = (a, 0, 0)
\]
- \(SB\) vuông góc với đáy và \(SB = \sqrt{3}a\), do đó:
\[
\overrightarrow{SB} = (0, 0, \sqrt{3}a)
\]
- Vectơ \(\overrightarrow{AS}\) có thể được viết là:
\[
\overrightarrow{AS} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BS} = (a, 0, 0) + (0, 0, \sqrt{3}a) = (a, 0, \sqrt{3}a)
\]
2. Tính tích vô hướng:
Tích vô hướng của \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\) là:
\[
\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AS} = a \cdot a + 0 \cdot 0 + 0 \cdot \sqrt{3}a = a^2
\]
3. Tính độ dài các vectơ:
- Độ dài của \(\overrightarrow{AB}\) là:
\[
|\overrightarrow{AB}| = a
\]
- Độ dài của \(\overrightarrow{AS}\) là:
\[
|\overrightarrow{AS}| = \sqrt{a^2 + (\sqrt{3}a)^2} = \sqrt{a^2 + 3a^2} = \sqrt{4a^2} = 2a
\]
4. Tính góc giữa hai vectơ:
Sử dụng công thức tích vô hướng:
\[
\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AS} = |\overrightarrow{AB}| \cdot |\overrightarrow{AS}| \cdot \cos \theta
\]
\[
a^2 = a \cdot 2a \cdot \cos \theta
\]
\[
\cos \theta = \frac{a^2}{2a^2} = \frac{1}{2}
\]
Do đó, \(\theta = 60^\circ\).
Vậy góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AS}\) là \(60^\circ\). Đáp án đúng là \(A.~60^\circ\).
Câu 12:
Để tìm độ dài của vector \(\overrightarrow{AC}\), ta sử dụng thông tin đã cho và công thức liên quan đến tích vô hướng của hai vector.
Ta có:
- \(AB = 4\)
- \(\angle BAC = 60^\circ\)
- \(\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 6\)
Theo công thức tích vô hướng của hai vector, ta có:
\[
\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = AB \cdot AC \cdot \cos(\angle BAC)
\]
Thay các giá trị đã biết vào công thức:
\[
6 = 4 \cdot AC \cdot \cos(60^\circ)
\]
Biết rằng \(\cos(60^\circ) = \frac{1}{2}\), ta thay vào:
\[
6 = 4 \cdot AC \cdot \frac{1}{2}
\]
Rút gọn phương trình:
\[
6 = 2 \cdot AC
\]
Giải phương trình để tìm \(AC\):
\[
AC = \frac{6}{2} = 3
\]
Vậy độ dài của \(\overrightarrow{AC}\) là 3. Đáp án đúng là A. 3.
Câu 1:
Để giải quyết bài toán này, ta cần phân tích từng khẳng định một cách chi tiết.
Khẳng định a): Hai vectơ $\overrightarrow{AB},\overrightarrow{CD}$ là hai vectơ cùng phương, cùng hướng.
- Do ABCD là hình chữ nhật, nên $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{CD}$ là hai vectơ đối nhau. Cụ thể, $\overrightarrow{AB} = (a, 0, 0)$ và $\overrightarrow{CD} = (-a, 0, 0)$.
- Như vậy, $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{CD}$ là hai vectơ cùng phương nhưng ngược hướng.
Kết luận: Khẳng định a) sai.
Khẳng định b): Góc giữa hai vectơ $\overrightarrow{SC}$ và $\overrightarrow{AC}$ bằng $60^0.$
- Ta có $S$ vuông góc với mặt phẳng đáy, nên $S$ có tọa độ $(0, 0, 2a)$, $A(0, 0, 0)$, $C(a, 2a, 0)$.
- Vectơ $\overrightarrow{SC} = (a, 2a, -2a)$ và $\overrightarrow{AC} = (a, 2a, 0)$.
- Tích vô hướng $\overrightarrow{SC} \cdot \overrightarrow{AC} = a \cdot a + 2a \cdot 2a + (-2a) \cdot 0 = 5a^2$.
- Độ dài của $\overrightarrow{SC} = \sqrt{a^2 + (2a)^2 + (-2a)^2} = \sqrt{9a^2} = 3a$.
- Độ dài của $\overrightarrow{AC} = \sqrt{a^2 + (2a)^2} = \sqrt{5a^2} = a\sqrt{5}$.
- Cosine của góc giữa hai vectơ là $\cos \theta = \frac{\overrightarrow{SC} \cdot \overrightarrow{AC}}{|\overrightarrow{SC}| \cdot |\overrightarrow{AC}|} = \frac{5a^2}{3a \cdot a\sqrt{5}} = \frac{\sqrt{5}}{3}$.
- Do $\cos 60^\circ = \frac{1}{2}$, nên góc giữa $\overrightarrow{SC}$ và $\overrightarrow{AC}$ không phải là $60^\circ$.
Kết luận: Khẳng định b) sai.
Khẳng định c): Tích vô hướng $\overrightarrow{AM}.\overrightarrow{AB}=\frac{a^2}2.$
- Trung điểm $M$ của $SB$ có tọa độ $M = \left(\frac{a}{2}, 0, a\right)$.
- Vectơ $\overrightarrow{AM} = \left(\frac{a}{2}, 0, a\right)$.
- Vectơ $\overrightarrow{AB} = (a, 0, 0)$.
- Tích vô hướng $\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{AB} = \frac{a}{2} \cdot a + 0 \cdot 0 + a \cdot 0 = \frac{a^2}{2}$.
Kết luận: Khẳng định c) đúng.
Khẳng định d): Độ dài của vectơ $\overrightarrow{AM}-\overrightarrow{AN}$ là $\frac{a\sqrt3}2.$
- Trung điểm $N$ của $SD$ có tọa độ $N = \left(0, a, a\right)$.
- Vectơ $\overrightarrow{AN} = \left(0, a, a\right)$.
- Vectơ $\overrightarrow{AM} - \overrightarrow{AN} = \left(\frac{a}{2}, 0, a\right) - \left(0, a, a\right) = \left(\frac{a}{2}, -a, 0\right)$.
- Độ dài của $\overrightarrow{AM} - \overrightarrow{AN} = \sqrt{\left(\frac{a}{2}\right)^2 + (-a)^2 + 0^2} = \sqrt{\frac{a^2}{4} + a^2} = \sqrt{\frac{5a^2}{4}} = \frac{a\sqrt{5}}{2}$.
Kết luận: Khẳng định d) sai.
Tóm lại, chỉ có khẳng định c) là đúng.