X

Lý thuyết Toán 10 Cánh diều

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) - Cánh diều


Haylamdo biên soạn và sưu tầm với tóm tắt lý thuyết Toán 10 Bài 6: Tích vô hướng của hai vectơ sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Toán 10.

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) - Cánh diều

Lý thuyết Tích vô hướng của hai vectơ

1. Định nghĩa

1.1. Tích vô hướng của hai vectơ có cùng điểm đầu

- Góc giữa hai vecto OA, OB là góc giữa hai tia OA, OB và được kí hiệu là OA,OB

- Tích vô hướng của hai vecto OAOB là một số thực, kí hiệu là OA.OB, được xác định bởi công thức: OA.OB=|OA|.|OB|.cosOA,OB.

Ví dụ: Cho tam giác ABC đều cạnh 2a có đường cao AH. Tính tích vô hướng của AB.AC.

Hướng dẫn giải:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Vì tam giác ABC đều nên BAC^= 60°

AB,AC = BAC^ = 60°

Ta có:

AB.AC = |AB|.|AC|.cosAB,AC

AB.AC = AB.AC.cosBAC^ = AB.AC.cos60° = 2a.2a.12 = 2a2.

1.2. Tích vô hướng của hai vectơ tùy ý

Định nghĩa:

Cho hai vecto a, b khác 0. Lấy một điểm O và vẽ vecto OA=a,OB=b(Hình vẽ).

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

+ Góc giữa hai vecto a, b, kí hiệu a,b, là góc giữa hai vecto OA, OB.

+ Tích vô hướng của hai vecto ab, kí hiệu a.blà tích vô hướng của hai vecto OAOB. Như vậy, tích vô hướng của hai vecto ab là một số thực được xác định bởi công thức: a.b=|a|.|b|.cosa,b.

Quy ước: Tích vô hướng của một vecto bất kì với vecto là số 0.

Chú ý:

+) a,b=b,a

+) Nếu a,b = 90° thì ta nói hai vecto a, b vuông góc với nhau, kí hiệu ab hoặc ba. Khi đó a.b=|a|.|b|.cos90°=0.

+) Tích vô hướng của hai vecto cùng hướng bằng tích hai độ dài của chúng.

+) Tích vô hướng của hai vecto ngược hướng bằng số đối của tích hai độ dài của chúng.

Ví dụ: Cho tam giác vuông cân ABC có AB = AC = a. Tính các tích vô hướng AB.AC,AC.CB.

Hướng dẫn giải:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

+ Vì tam giác ABC vuông cân, mà AB = AC

⇒ Tam giác ABC vuông cân tại A.

⇒ AB ⊥ AC

AB.AC = |AB|.|AC|.cos90° = |AB|.|AC|.0 = 0

+ Ta có: BC = AB2+AC2 = a2+a2= a2.

AC.CB = |AC|.|CB|cosAC,CB = a. a2.cos135°

= a. a2.-22= -a2.

2. Tính chất

Với hai vecto bất kì a, b và số thực k tùy ý, ta có:

+) a.b=b.a(tính chất giao hoán);

+) a.b+c=a.b+a.c(tính chất phân phối);

+) kab=ka.b=a.kb;

+) a2 ≥ 0, a2 = 0 ⟺ a=0.

Trong đó, kí hiệu a.a=a2và biểu thức này được gọi là bình phương vô hướng của vecto .

Ví dụ: Cho 4 điểm A, B, C, D bất kì. Chứng minh: AB.CD+BC.AD+CA.BD=0.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

AB.CD=AB.CA+AD=AB.CA+AB.AD (tính chất phân phối)

BC.AD=AD.BA+AC=BA.AD+AC.AD=-AB.AD+AC.AD (tính chất phân phối)

CA.BD=CA.BA+AD=CA.BA+CA.AD=-CA.AB-AC.AD (tính chất phân phối)

AB.CD+BC.AD+CA.BD

=AB.CA+AB.AD-AB.AD+AC.AD-CA.AB-AC.AD

=AB.CA-CA.AB+AB.AD-AB.AD+AC.AD-AC.AD (tính chất giao hoán và kết hợp)

= 0

AB.CD+BC.AD+CA.BD=0(đpcm).

3. Một số ứng dụng

3.1. Tính độ dài của đoạn thẳng

Nhận xét:

Với hai điểm A, B phân biệt, ta có: AB2=|AB|2.

Do đó độ dài đoạn thẳng AB được tính như sau: AB = AB2

3.2. Chứng minh hai đường thẳng vuông góc

Nhận xét:

+ Cho hai vecto bất kì abkhác vecto 0. Ta có: a.b = 0⟺ab.

Hai đường thẳng AB và CD vuông góc với nhau khi và chỉ khi AB.CD=0

+ Hai đường thẳng a và b vuông góc khi và chỉ khi u.v=0, trong đó u≠ 0, v≠ 0, giá của vecto u song song hoặc trùng với đường thẳng a và giá của vecto v song song hoặc trùng với đường thẳng b.

Ví dụ: Cho hai vecto ab vuông góc với nhau và |a| = 1, |b| = 2. Chứng minh hai vecto 2a-ba+b vuông góc với nhau.

Hướng dẫn giải:

a b vuông góc với nhau ⟺ a.b=0.

Ta có:

2a-ba+b=2a2+2a.b-a.b-b2=2a2+a.b-b2

=2|a|2+a.b-|b|2

= 2.12 + 0 - 22= 0

Vì tích của hai vecto 2a-b a+bbằng 0 nên chúng vuông góc với nhau.

Bài tập Tích vô hướng của hai vectơ

Bài 1: Cho tam giác ABC, biết AB = a, AC = 2a, A^ = 60°. Sử dụng các kiến thức về vecto, tính độ dài cạnh BC.

Hướng dẫn giải:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Áp dụng quy tắc hiệu hai vecto ta có:

BC=AC-AB

BC2=AC-AB2=AC2-2AC.AB+AB2

Ta có:

AC2=|AC|2 = AC2 = (2a)2 = 4a2

AB2=|AB|2 = AB2 = a2

AC.AB= |AC|.|AB|.cosAC,AB= AC.AB.cosBAC^

= 2a.a.cos60° = 2.a.a.12= a2

BC2= 4a2 – 2a2 + a2 = 3a2

⟹ BC2 = |BC|2 = BC2= 3a2

⟹ BC = 3a2= a3.

Bài 2: Cho đoạn thẳng AB có trung điểm O, điểm M tùy ý khác O, A, B và không thuộc AB, biết 4OM2 = AB2. Sử dụng các kiến thức về vecto, chứng minh MA ⊥ MB.

Hướng dẫn giải:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Ta có:

4OM2 = AB2 ⟺(2OM)2 = AB2

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Bài 3: Cho tam giác ABC bất kì có I là trung điểm của AB. Chứng minh đẳng thức:

CA2 + CB2 = 2CI2 + AB22.

Hướng dẫn giải:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Ta có:

Tích vô hướng của hai vectơ (Lý thuyết Toán lớp 10) | Cánh diều

Học tốt Tích vô hướng của hai vectơ

Các bài học để học tốt Tích vô hướng của hai vectơ Toán lớp 10 hay khác:

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Toán lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác: