Toán 10 Kết nối tri thức Bài 10: Vecto trong mặt phẳng toạ độ

571

Toptailieu.vn giới thiệu Giải SGK Toán 10 Bài 10 (Kết nối tri thức): Vecto trong mặt phẳng toạ độ giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Toán 10. Mời các bạn đón xem:

Toán 10 Kết nối tri thức Bài 10: Vecto trong mặt phẳng toạ độ

Câu hỏi trang 60 Toán 10

Câu hỏi mở đầu trang 60 Toán 10: Một bản tin dự báo thời tiết thể hiện đường đi trong 12 giờ của một cơn bão trên một mặt phẳng tọa độ. Trong khoảng thời gian đó, tâm bāo di chuyển thẳng đều từ vị trí có tọa độ (13,8; 108,3) đến vị trí có toạ độ (14,1;106,3). Dựa vào thông tin trên, liệu ta có thể dự đoán được vị trí của tâm bão tại thời điểm bất kì trong khoảng thời gian 12 giờ đó hay không?

Câu hỏi mở đầu trang 60 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức (ảnh 2)

Lời giải:

Câu hỏi mở đầu trang 60 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức (ảnh 1)

Gọi M (x; y) là vị trí của tâm bão tại thời điểm t giờ.

Tâm bão chuyển động đều từ A (13,8; 108,3) đến B (14,1;106,3).

Khi đó ta có: AM=t12.AB

(x13,8;y108,3)=t12.(14,113,8;106,3108,3)(x13,8;y108,3)=t12.(0,3;2){x13,8=t40y108,3=t6{x=13,8+t40y=108,3t6

Vậy tại thời điểm t giờ, tâm bão ở vị trí M(13,8t40;108,3t6)

1. TOẠ ĐỘ CỦA VECTO

Hoạt động 1 trang 60 Toán 10: Trên trục số Ox, gọi A là điểm biểu diễn số 1 và đặt OA=i (H.4.32a). Gọi M là điểm biểu diễn số 4, N là điểm biểu diễn số 32. Hãy biểu thị mỗi vectơ OM,ON theo vectơ i.

Hoạt động 1 trang 60 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức (ảnh 1)

Phương pháp giải:

+)  a=k.b,(k>0) Vecto a và b cùng hướng, |a|=k.|b|(k>0) 

+)  a=k.b,(k<0) Vecto a và b ngược hướng, |a|=k.|b|(k<0) 

(b0)

Lời giải:

Dễ thấy:

vectơ OM cùng hướng với vectơ i và |OM|=4=4|i|

Do đó: OM=4.i

Tương tự, vectơ ON ngược hướng với vectơ i và |ON|=32=32|i|

Do đó: ON=32.i

Câu hỏi trang 61 Toán 10

Hoạt động 2 trang 61 Toán 10: Trong Hình 4.33:

a) Hãy biểu thị mỗi vectơ OM,ON theo các vectơ i,j.

b) Hãy biểu thị vectơ MN theo các vectơ OM,ON từ đó biểu thị vectơ MN theo các vectơ i,j.

Hoạt động 2 trang 61 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức (ảnh 1)

Phương pháp giải:

a) Quy tắc hình bình hành:

Tứ giác OAMB là hình bình hành thì OM=OA+OB

b) Quy tắc hiệu: MN=ONOM

Lời giải:

Dựng hình bình hành OAMB và OCND như hình dưới:

 

Khi đó: OM=OA+OB và ON=OC+OD.

Dễ thấy:

OA=3i;OB=5j và OC=2i;OD=52j

{OM=3i+5jON=2i+52j

b) Ta có: MN=ONOM (quy tắc hiệu)

MN=(2i+52j)(3i+5j)MN=(2i3i)+(52j5j)MN=5i52j

Vậy MN=5i52j.

Luyện tập 1 trang 61 Toán 10: Tìm tọa độ của 0

Lời giải:

Vì: 0=0.i+0.j nên 0 có tọa độ là (0;0).

2. BIỂU THỨC TOẠ ĐỘ CỦA CÁC PHÉP TOÁN VECTO

Hoạt động 3 trang 61 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho u=(2;3),v=(4;1),a=(8;12)

a) Hãy biểu thị mỗi vectơ u,v,a theo các vectơ i,j

b) Tìm tọa độ của các vectơ u+v,4.u

c) Tìm mối liên hệ giữa hai vectơ u,a

Phương pháp giải:

a) Vectơ a có tọa độ (x;y) thì a=x.i+y.j

b) Bước 1: Tính u+v,4.u theo các vectơ i,j

Bước 2: Suy ra tọa độ của các vectơ u+v,4.u

c) Quan sát biểu thị theo các vectơ i,j của các vectơ u,a để suy ra mối liên hệ.

Lời giải:

a) Ta có: u=(2;3)

u=2.i+(3).j

Tương tự ta có: v=(4;1),a=(8;12)

v=4.i+1.j;a=8.i+(12).j

b) Ta có: {u=2.i+(3).jv=4.i+1.j(theo câu a)

{u+v=(2.i+(3).j)+(4.i+1.j)4.u=4(2.i+(3).j){u+v=(2.i+4.i)+((3).j+1.j)4.u=4.2.i+4.(3).j{u+v=6.i+(2).j4.u=8.i+(12).j

c) Vì {4.u=8.i+(12).ja=8.i+(12).j nên ta suy ra 4.u=a

Câu hỏi trang 62 Toán 10

Hoạt động 4 trang 62 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho điểm M(xo;yo). Gọi P, Q tương ứng là hình chiếu vuông góc của M trên trục hoành Ox và trục tung Oy (H.4.35)

a) Trên trục Ox, điểm P biểu diễn số nào? Biểu thị OP theo i và tính độ dài của OP theo xo.

b) Trên trục Oy, điểm Q biểu diễn số nào? Biểu thị OQ theo j và tính độ dài của OQ theo yo.

c) Dựa vào hình chữ nhật OPMQ, tính độ dài của OM theo xo,yo.

d) Biểu thị OM theo các vectơ i,j.

Phương pháp giải:

a) P biểu diễn hoành độ của điểm M.

b) Q biểu diễn tung độ của điểm M.

c) Tính độ dài của OM theo các cạnh của hình chữ nhật dựa vào định lí Pytago

d) Biểu thị OM theo các vectơ OPOQ (quy tắc hình bình hành)

Lời giải:

a) Vì P là hình chiếu vuông góc của M trên Ox nên điểm P biểu diễn hoành độ của điểm M là số xo

Ta có: vectơ OP cùng phương, cùng hướng với i và |OP|=xo=xo.|i|

OP=xo.i.

b) Vì Q là hình chiếu vuông góc của M trên Oy nên điểm Q biểu diễn tung độ của điểm M là số yo

Ta có: vectơ OQ cùng phương, cùng hướng với j và |OQ|=yo=yo.|j|

OQ=yo.j.

c) Ta có: OM=OM.

Mà OM2=OP2+MP2=OP2+OQ2=xo2+yo2

|OM|=xo2+yo2

d) Ta có: Tứ giác OPMQ là hình chữ nhật, cũng là hình bình hành  nên OM=OP+OQ

OM=xo.i+yo.j

Hoạt động 5 trang 62 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các điểm M(x;y) và N(x’; y’)

a) Tìm tọa độ của các vectơ OM,ON.

b) Biểu thị vectơ MN theo các vectơ OM,ON và tọa độ của MN.

c) Tìm độ dài của vectơ MN

Phương pháp giải:

a) Tọa độ của vectơ OM,ON chính là tọa độ của M, N

b) Biểu thị vectơ MN theo các vectơ OM,ON bằng quy tắc hiệu.

Tìm tọa độ của MN dựa vào biểu thị theo hiệu ở trên và tọa độ của vectơ OM,ON đã biết.

c) Độ dài của vectơ MN(a;b) là |MN|=a2+b2

Lời giải:

a) Vì điểm M có tọa độ (x; y) nên vectơ OM có tọa độ (x; y).

Và điểm N có tọa độ (x’; y’) nên vectơ ON có tọa độ (x’; y’).

b) Ta có:  MN=ONOM (quy tắc hiệu)

Mà OM có tọa độ (x; y); ON có tọa độ (x’; y’).

MN=(x;y)(x;y)=(xx;yy)

c) Vì MN có tọa độ (xx;yy) nên |MN|=(xx)2+(yy)2

Luyện tập 2 trang 63 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho hai điểm A(2; 1), B(3; 3).

a) Các điểm O, A, B có thẳng hàng hay không?

b) Tìm điểm M(x; y) để OABM là một hình hành.

Phương pháp giải:

a) Các điểm O, A, B thẳng hàng khi và chỉ khi hai vectơ OA,OB cùng phương

b) OABM là một hình hành khi và chỉ khi OA=MB

Lời giải:

a) Ta có: OA=(2;1) ( do A(2; 1)) và OB=(3;3) (do B (3; 3)).

Hai vectơ này không cùng phương (vì 2313).

Do đó các điểm O, A, B không cùng nằm trên một đường thẳng.

Vậy chúng không thẳng hàng.

b) Các điểm O, A, B không thẳng hàng nên OABM là một hình hành khi và chỉ khi OA=MB.

 

Do OA=(2;1),MB=(3x;3y) nên

OA=MB{2=3x1=3y{x=1y=2

Vậy điểm cần tìm là M (1; 2).

Vận dụng trang 64 Toán 10: Từ thông tin dự báo được đưa ra ở đầu bài học, hãy xác định tọa độ vị trí M của tâm bão tại thời điểm 9 giờ trong khoảng thời gian 12 giờ của dự báo.

Vận dụng trang 64 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức (ảnh 2)

Lời giải:

Gọi tọa độ điểm M là (x; y)

Theo dự báo, tại thời điểm 9 giờ, tâm bão đã đi được 912=34 khoảng cách từ A tới B.

Hay AM=34.ABAM=34.AB(*)

Mà AM=(x13,8;y108,3),AB=(14,113,8;106,3108,3)=(0,3;2)

Do đó (){x13,8=34.0,3y108,3=34.(2){x=14,025y=106,8

Vậy tọa độ điểm M là (14,025; 106,8)

BÀI TẬP

Câu hỏi trang 65 Toán 10

Bài 4.16 trang 65 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các điểm M(1; 3), N(4; 2)

a) Tính độ dài các đoạn thẳng OM, ON, MN.

b) Chứng minh rằng tam giác OMN vuông cân.

Phương pháp giải:

Độ dài vectơOM(x,y)là |OM|=x2+y2

Lời giải:

a) Ta có: M(1; 3) và N (4; 2)

OM(1;3),ON(4;2),MN=(41;23)=(3;1)

OM=|OM|=12+32=10,ON=|ON|=42+22=25,MN=|MN|=32+(1)2=10

b) Dễ thấy: OM=10=MNΔOMN cân tại M.

Lại có: OM2+MN2=10+10=20=ON2

 Theo định lí Pythagore đảo, ta có ΔOMNvuông tại M.

Vậy ΔOMN vuông cân tại M.

Bài 4.17 trang 65 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các vectơ a=3.i2.j,b=(4;1) và các điểm M (-3; 6), N(3; -3).

a) Tìm mối liên hệ giữa các vectơ MN và 2ab.

b) Các điểm O, M, N có thẳng hàng hay không?

c) Tìm điểm P(x; y) để OMNP là một hình bình hành.

Phương pháp giải:

b) Các điểm O, M, N thẳng hàng khi và chỉ khi hai vectơ OM,ON cùng phương

c) OMNP là một hình hành khi và chỉ khi OM=PN

Lời giải:

a) Ta có: b=(4;1) và a=3.i2.ja(3;2)

2ab=(2.34;2.(2)(1))=(2;3)

Lại có: M (-3; 6), N(3; -3)

MN=(3(3);36)=(6;9)

Dễ thấy:(6;9)=3.(2;3) MN=3(2ab)

b) Ta có: OM=(3;6) ( do M(-3; 6)) và ON=(3;3) (do N (3; -3)).

Hai vectơ này không cùng phương (vì 3363).

Do đó các điểm O, M, N không cùng nằm trên một đường thẳng.

Vậy chúng không thẳng hàng.

c) Các điểm O, M, N không thẳng hàng nên OMNP là một hình hành khi và chỉ khi OM=PN.

 

Do OM=(3;6),PN=(3x;3y)  nên

OM=PN{3=3x6=3y{x=6y=9

Vậy điểm cần tìm là P (6; -9).

Bài 4.18 trang 65 Toán 10: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho các điểm A(1; 3), B(2; 4), C(-3; 2).

a) Hãy giải thích vì sao các điểm A, B, C không thẳng hàng.

b) Tìm tọa độ trung điểm M của đoạn thẳng AB.

c) Tìm tọa độ trọng tâm G của tam giác ABC.

d) Tìm điểm D(x; y) để O(0; 0) là trọng tâm của tam giác ABD.

Phương pháp giải:

a) Các điểm A, B, C thẳng hàng khi và chỉ khi hai vectơ AB,AC cùng phương

b) Trung điểm M của đoạn thẳng AB có tọa độ là (xA+xB2;yA+yB2)

c) Trọng tâm G của tam giác ABC có tọa độ là (xA+xB+xC3;yA+yB+yC3)

d) Để O(0; 0) là trọng tâm của tam giác ABD thì (0;0)=(xA+xB+xD3;yA+yB+yD3)

Lời giải:

a) Ta có: AB=(21;43)=(1;1),AC=(31;23)=(4;1)

Hai vectơ này không cùng phương (vì 1411).

Do đó các điểm A, B, C không cùng nằm trên một đường thẳng.

Vậy chúng không thẳng hàng.

b) Trung điểm M của đoạn thẳng AB có tọa độ là (1+22;3+42)=(32;72)

c) Trọng tâm G của tam giác ABC có tọa độ là (1+2+(3)3;3+4+23)=(0;3)

d) Để O(0; 0) là trọng tâm của tam giác ABD thì (0;0)=(xA+xB+xD3;yA+yB+yD3)

(0;0)=(1+2+x3;3+4+y3)

(0;0)=(1+2+x;3+4+y)(0;0)=(x+3;y+7){0=x+30=y+7{x=3y=7

Vậy tọa độ điểm D là (-3; -7).

Bài 4.19 trang 65 Toán 10: Sự chuyển động của một tàu thủy được thể hiện trên một mặt phẳng tọa độ như sau:

Tàu khởi hành từ vị trí A(1; 2) chuyển động thẳng đều với vận tốc (tính theo giờ) được biểu thị bởi vectơ v=(3;4). Xác định vị trí của tàu (trên mặt phẳng tọa độ) tại thời điểm sau khi khởi hành 1,5 giờ.

Phương pháp giải:

Lập luận chỉ ra AB=1,5.v

Lời giải:

Gọi B(x; y) là vị trí của tàu (trên mặt phẳng tọa độ) tại thời điểm sau khi khởi hành 1,5 giờ.

Do tàu khởi hành từ A đi chuyển với vận tốc được biểu thị bởi vectơ v=(3;4) nên cứ sau mỗi giờ, tàu đi chuyển được một quãng bằng |v|.

Vậy sau 1,5 giờ tàu di chuyển tới B, ta được: AB=1,5.v

 (x1;y2)=1,5.(3;4){x1=4,5y2=6{x=5,5y=8

Vậy sau 1,5 tàu ở vị trí (trên mặt phẳng tọa độ) là B(5,5; 8).

Bài 4.20 trang 65 Toán 10: Trong hình 4.38, quân mã đang ở vị trí có tọa độ (1; 2). Hỏi sau một nước đi, quân mã có thể đến những vị trí nào?

Bài 4.20 trang 65 Toán 10 Tập 1 I Kết nối tri thức  (ảnh 1)

Phương pháp giải:

+) Quân mã đi theo đường chéo hình chữ nhật dài 3 ô, rộng 2 ô.

Bước 1: Đánh dấu các vị trí trên bàn cờ mà quân mã có thể đi ở nước cờ tiếp theo.

Bước 2: Chiếu vuông góc xuống các trục Ox, Oy để xác định tọa độ.

Lời giải:

a) Quân mã đi theo đường chéo hình chữ nhật có chiều dài 3 ô, chiều rộng 2 ô.

Do đó, từ vị trí hiện tại, quân mã có thể đi đến các vị trí A, B, C, D, E, F như dưới đây:

A có tọa độ (3; 3)

B có tọa độ (3; 1)

C có tọa độ (2; 0)

D có tọa độ (0; 0)

E có tọa độ (0; 4)

F có tọa độ (2; 4)

Vậy quân mã có thể đi đến các vị trí A(3;3), B(3;1), C(2;0), D(0;0), E(0;4), F(2;4).

Đánh giá

0

0 đánh giá