Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Công thức Tích vô hướng của hai vectơ (50 bài tập minh họa) HAY NHẤT 2024 gồm đầy đủ các phần: Lý thuyết, phương pháp giải, bài tập minh họa có lời giải chi tiết giúp học sinh làm tốt bài tập Toán 10 từ đó học tốt môn Toán. Mời các bạn đón xem:

 Công thức Tích vô hướng của hai vectơ (50 bài tập minh họa) HAY NHẤT 2024

I. Lí thuyết tổng hợp

- Định nghĩa: Cho hai vectơ $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ đều khác vectơ $\overrightarrow{0}$. Tích vô hướng của $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ là một số, kí hiệu là $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}$, được xác định bởi công thức: $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=\left|\overrightarrow{a}\right|.\left|\overrightarrow{b}\right|.\cos (\overrightarrow{a},\overrightarrow{b})$

- Chú ý:

+) Khi ít nhất một trong hai vectơ $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ bằng vectơ $\overrightarrow{0}$ ta quy ước: $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=0$.

+) Với hai vectơ $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ ($\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}\ne \overrightarrow{0}$), ta có: $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=0\iff \overrightarrow{a}\perp \overrightarrow{b}$.

+) Tích vô hướng $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{a}$ được kí hiệu là ${\overrightarrow{a}}^2$ và số này được gọi là bình phương vô hướng của $\overrightarrow{a}$, ta có:  ${\overrightarrow{a}}^2={\left|\overrightarrow{a}\right|}^2$

- Biểu thức tọa độ của tích vô hướng: Trong mặt phẳng Oxy, cho hai vectơ $\overrightarrow{a}=(a_1;a_2)$ và $\overrightarrow{b}=(b_1;b_2)$ đều khác $\overrightarrow{0}$.  Khi đó, ta có: $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=a_1.b_1+a_2.b_2$.

- Điều kiện để hai vectơ vuông góc: Cho hai vectơ $\overrightarrow{a}=(a_1;a_2)$ và $\overrightarrow{b}=(b_1;b_2)$ đều khác $\overrightarrow{0}$, khi đó:

$\overrightarrow{a}\perp \overrightarrow{b}\iff \overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=0\iff a_1.b_1+a_2.b_2=0$

II. Các công thức.

Cho hai vectơ $\overrightarrow{a}=(a_1;a_2)$ và $\overrightarrow{b}=(b_1;b_2)$ đều khác $\overrightarrow{0}$, ta có:

III. Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho hình vuông ABCD cạnh a, tâm O. Tính bình phương vô hướng của vectơ $\overrightarrow{OA}$ , tích vô hướng $\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{AD}$ và tích vô hướng $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{AB}$.

Lời giải:

Xét tam giác ABC vuông cân tại B (do ABCD là hình vuông) :

Ta có hình vuông ABCD tâm O $\Rightarrow$ O là trung điểm của đường chéo AC, BD.

Bài 2: Cho hai vectơ $\overrightarrow{a}=(4;5)$ và $\overrightarrow{b}=(3;7)$. Tính tích vô hướng $\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}$.

Lời giải:

Ta có:

$\overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=4.3+5.7=47$

Bài 3: Cho hai vectơ $\overrightarrow{u}=(5;4)$ và $\overrightarrow{v}=(3m;5)$. Tìm m để $\overrightarrow{u}\perp \overrightarrow{v}$.

Lời giải:

Ta có:

IV. Bài tập vận dụng 

Câu 1: Cho tứ diện ABCD có AC = (3/2)AD, ∠CAB = ∠DAB = 60°, CD = AD. Gọi α là góc giữa AB và CD. Chọn khẳng định đúng?

A. cosα = (3/4)                B. α = 60°                C. α = 30°                D. cosα = 1/4

Lời giải:

Chọn D

Câu 2: Cho tứ diện ABCD có AB = AC = AD và ∠BAC = ∠BAD = 60°, ∠CAD = 90°. Gọi I và J lần lượt là trung điểm của AB và CD . Hãy xác định góc giữa cặp vectơ AB→ và IJ→ ?

A. 120°                B. 90°                C. 60°                D. 45°

Lời giải:

Xét tam giác ICD có J là trung điểm đoạn CD ⇒ IJ→ = (1/2)(IC→ + ID→)

Tam giác ABC có AB = AC và ∠BAC = 60° nên tam giác ABC đều ⇒ CI ⊥ AB    (1)Tương tự, ta có tam giác ABD đều nên DI ⊥ AB    (2)

Từ ( 1) và (2) ta có

Chọn B

Câu 3: Cho hình chóp S. ABCD có đáy là hình vuông ABCD cạnh bằng a và các cạnh bên đều bằng a. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của AD và SD. Số đo của góc (MN ; SC) bằng

A. 45°                B. 30°                C. 90°                D.60°

Lời giải:

Do ABCD là hình vuông cạnh a ⇒ AC = a√2

Ta có : AC² = 2a²= SA² + SC²

⇒ tam giác SAC vuông taị S.

Từ giả thiết ta có MN là đường trung bình của tam giác DSA ⇒ MN→ = (1/2).SA→

Khi đó

Chọn C

Câu 4: Cho hình lập phương ABCD.EFGH có cạnh bằng a. Tính AB→.EG→

Lời giải:

Ta có: EGCA là hình bình hành nên EG→ = AC→ ⇒ AB→.EG→ = AB→.AC→

Mặt khác AC→ = AB→ + AD→ ( quy tắc hình hộp) .

Suy ra

Chọn B

Câu 5: Cho hình lập phương ABCD.A1B1C1D1 có cạnh a. Gọi M là trung điểm AD. Giá trị B₁M→.BD₁→ là:

Lời giải:

Chọn A

Câu 6: Cho tứ diện đều ABCD. Số đo góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng:

A. 60°                B. 30°                C. 90°                D. 45°

Lời giải:

+ Gọi M là trung điểm của CD

+ Tam giác ACD và tam giác BCD là tam giác đều ( vì ABCD là tứ diện đều) có AM ; BM là hai đường trung tuyến ứng với cạnh CD nên đồng thời là đường cao.

Suy ra AB→ ⊥ CD→ nên số đo góc giữa hai đường thẳng AB và CD bằng 90°.

Chọn C

Câu 7: Cho tứ diện ABCD đều cạnh bằng a. Gọi O là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác BCD. Góc giữa AO và CD bằng bao nhiêu ?

A. 0°                B. 30°                C. 90°                D. 60°

Lời giải:

Câu 8: Cho hai vectơ a→ và b→ thỏa mãn: . Gọi α là góc giữa hai vectơ a→ và b→. Chọn khẳng định đúng?

Lời giải:

Câu 9: Cho tứ diện ABCD. Tìm giá trị của k thích hợp thỏa mãn:

A. k = 1                B. k = 2                C. k = 0                D. k = 4

Lời giải:

Chọn đáp án C

Câu 10: Trong không gian cho tam giác ABC có trọng tâm G. Chọn hệ thức đúng?

A. AB² + AC² + BC² = 2.(GA² + GB² + GC²)

B. AB² + AC² + BC² = GA² + GB² + GC²

C. AB² + AC² + BC² = 4.(GA² + GB² + GC²)

D. AB² + AC² + BC² = 3.(GA² + GB² + GC²)

Lời giải:

Cách 1

Ta có

Tương tự ta suy ra được GA² + GB² + GC²

Chọn đáp án D.

V. Bài tập tự luyện 

Bài 1: Cho các vectơ u→(u₁;u₂;u₃) và v→(v₁;v₂;v₃), u→. v→=0 khi và chỉ khi:

   A. u₁v₁+u₂v₂+u₃v₃=0

   B. u₁+v₁+u₂+v₂+u₃+v₃=0

   C. u₁v₁+u₂v₂+u₃v₃=1

   D. u₁v₂+u₂v₃+u₃v₁=-1

Lời giải:

Đáp án : A

Bài 2: Cho hai vectơ a→ và b→ tạo với nhau góc 60⁰ và |a→| =2; |b→| =4. Khi đó |a→ + b→ | bằng:

   A. 2√7    B. 2√3

   C. 2√5   D. 2

Lời giải:

Đáp án : A

Giải thích :

|a→ + b→ |²=(a→ + b→ )²=|a→ |²+|b→ |²+2|a→ |.|b→ |.cos⁡(a→ + b→ )

=4+16+2.2.4.1/2=28

⇒|a→ + b→ |=2√7

Bài 3: Cho a→(-2;1;3), b→(1;2;m). Với giá trị nào của m để a→ vuông góc với b→ ?

   A. m=-1   B. m=1

   C. m=2   D. m=0

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

a→ vuông góc với b→ khi và chỉ khi a→ . b→=0

⇔-2.1+1.2+3.m=0⇔m=0

Bài 4: Tính cosin của góc giữa hai vectơ a→ và b→ biết a→(8;4;1), b→(2;-2;1)

   A. 1/2   B. √(2)/2

   C. √(3)/2   D. 1/3

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

cos⁡(a→ , b→)

Bài 5: Cho tam giác ABC với A(-1;-2;4), B(-4;-2;0), C(3;-2;1). Khi đó số đo của góc BACˆ bằng:

   A. 30⁰    B. 90⁰

   C. 60⁰   D. 45⁰

Lời giải:

Đáp án : B

Giải thích :

AB→=(-3;0; -4); AC→=(4;0;-3)

cos⁡BACˆ=cos⁡( AB→ ; AC→)

⇒BACˆ=90⁰

Bài 6: Cho bốn điểm A(1;0;0), B(0;1;0), C(0;0;1), D(-2;1;-1). Khi đó số đo của góc giữa hai đường thẳng AB và CD là :

   A. 30⁰    B. 45⁰

   C. 60⁰   D. 90⁰

Lời giải:

Đáp án : B

Giải thích :

AB→ =(-1;1;0); CD→ =(-2;1; -2)

Gọi góc giữa 2 đường thẳng AB và CD là α

⇒α=45⁰

Bài 7: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho hai vecto a→; b→. Trong các khẳng định sau, khẳng định nào đúng:

   A. a→ .|b→ |=|a→ |.b→ với mọi a→ ; b→

   B. ( a→ b→ )²=a→ ² . b→ ² với mọi a→ ; b→

   C. |a→ . b→ | ≤|a→ |.|b→ | với mọi a→ ; b→

   D. a→ . b→ =0 khi và chỉ khi a→ = 0→ hoặc b→ = 0→

Lời giải:

Đáp án : C

Giải thích :

VD: a→ =(2; -3;1), b→ =(1;1;1)

⇒|a→ |=√14; |b→ |=√3

a) a→ . |b→ |=(2√3; -3√3;√3)

|a→ |. b→ =(√14; √14; √14)

⇒ a→ . |b→ |≠| a→ | . b→

b) a→ b→ =2.1-3.1+1.1=0

a→ ² . b→ ²=14.3=52

⇒( a→ b→ )²≠ a→ ² . b→ ²

d) a→ b→ =0 nhưng a→ ≠ 0→ hoặc b→ ≠ 0→

Vậy a, b, d sai, c đúng.

Bài 8: Trong không gian Oxyz, cho a→(-1;2;-3), b→(3;3;4), c→(5;0-1). Giá trị của a→ (b→ + c→ ) là:

   A. 8   B. 11

   C. -8   D. -11

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

b→ + c→ =(8;3;3)

⇒ a→ (b→ + c→ )=-1.8+2.3-3.3=-11

Bài 9: Cho 3 điểm A(2; 1; -3), B(–2; 2; –6), C(5; 0; –1). Tích AB→. AC→ bằng:

   A. -6   B. 65

   C. -19    D. 33

Lời giải:

Đáp án : C

Giải thích :

AB→ =(-4;1; -3); AC→=(3; -1;2)

⇒ AB→ . AC→ =-4.3+1.(-1)-3.2=-19

Bài 10: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, điều kiện để a→ vuông góc với b→ là gì ?

   A. a→ . b→ =0   B. [ a→ , b→] = 0→

   C. a→ + b→ = 0→   D. a→ - b→ = 0→

Lời giải:

Đáp án : A

Giải thích :

Bài 11: Cho hai vecto a→; b→thay đổi nhưng luôn thỏa mãn |a→|=5; |b→ |=3. Giá trị lớn nhất của |a→ -2 b→ | là:

   A. 11   B. -1

   C. 1    D. √61

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

Ta có: |a→ - 2 b→ |² = ( a→ - 2 b→ )² = | a→ |² + 4| b→ |² - 4| a→ |.| b→ |.cos⁡( a→ ; b→ )

| a→ -2 b→ | lớn nhất ⇔ | a→ - 2 b→ |² lớn nhất ⇔cos⁡( a→ ; b→ )=0

Khi đó: | a→ - 2 b→ |²=| a→ |²+4| b→ |²=25+4.9=61

⇒|a→ - 2 b→ |=√61

Bài 12: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho ba vectơ a→(-1;1;0), b→(1;1;0), c→(1;1;1,). Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai ?

   A. | a→|= √2    B. c→ ⊥ b→

   C. a→ ⊥ b→   D. | c→ |=√3

Lời giải:

Đáp án : B

Giải thích :

Ta có: c→ . b→=1.1+1.1+0.1=2≠0

⇒ Hai vecto c→ ; b→ không vuông góc với nhau

Bài 13: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, cho tam giác ABC có AB→=(-3;0;4), AC→=(5;-2;4). Độ dài trung tuyến AM là:

   A. 3√2   B. 4√2

   C. 2√3   D. 5√3

Lời giải:

Đáp án : A

Giải thích :

Ta có: AB=|AB→ |=5; AC=|AC→ |=√45

cos⁡BACˆ =cos⁡(AB→ ; AC→ )

Ta có: BC²=AB²+AC² - 2AB.AC.cos⁡BACˆ =68

AM là trung tuyến

⇒AM=3√2

Bài 14: Cho | a→ |=2; | b→ |=5, góc giữa hai vectơ a→ và b→ bằng (2π)/3, u→ = k a→ - b→; v→ = a→ + 2 b→. Để u→ vuông góc với v→ thì k bằng?

   A. -45/6   B. 45/6

   C. 6/45   D. -6/45

Lời giải:

Đáp án : A

Giải thích :

u→ = k a→ - b→; v→ = a→ + 2 b→

⇒ u→ . v→ =(k a→ - b→ )(a→ +2 b→ )=k a→ ²-2 b→ ²+(2k-1) a→ . b→

Ta có: a→ . b→ =| a→ |.| b→ |.cos⁡( a→ ; b→ )=2.5.cos⁡(2π/3)=-5

⇒ u→ . v→ =4k-2.25+(2k-1).(-5)=-6k-45

Giả thiết: u→ và v→ vuông góc với nhau ⇒ u→ . v→ =0

⇒-6k-45=0 ⇔ k=(-45)/6

Bài 15: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho a→=(x;2;1), b→ =(2;1;2), Tìm x biết cos( a→ , b→ )=2/3.

   A. x=1/2   B. x=1/3

   C. x=3/2   D. x=1/4

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

Bài 16: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho A→ (-2;2;-1), B→ (-2;3;0), C→ (x;3;-1). Giá trị của x để tam giác ABC đều là:

   A. x=-1   B. x=-3

   C.   D. x=1

Lời giải:

Đáp án : C

Giải thích :

AB→ =(0;1;1); AC→ =(x+2;1;0); BC→ =(x+2;0;-1)

Tam giác ABC đều ⇔ BACˆ= ABCˆ=60⁰

Khi đó:

⇔(x+2)² + 1=2⇔(x+2)²=1

Bài 17: Cho hai vecto a→; b→ tạo với nhau một góc 60⁰. Biết độ dài của hai vecto đó lần lượt là 5 và 10. Độ dài của vecto hiệu a→ - b→ là:

   A. 15   B. 5

   C. 75   D. √(75)

Lời giải:

Đáp án : D

Giải thích :

Ta có: | a→ - b→ |²=( a→ - b→ )²=| a→ |²+| b→ |²-2| a→ |.| b→ |.cos⁡( a→ ; b→ )

=25+100-2.5.10.cos⁡60⁰ =75

⇒|a→ - b→ |=√75

Bài 18: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz,cho tam giác ABC với A(-4;3;5), B(-3;2;5) và C(5;-3;8). Tính cos⁡(AB→ ; BC→ ).

Lời giải:

Đáp án : C

Giải thích :

AB→ =(1; -1;0); BC→ =(8; -5;3)

Bài 19: Trong không gian với hệ toạ độ Oxyz, tam giác ABC có A(-1;-2;4), B(-4;-2;0), C(3;-2;1). Số đo của góc B là:

   A. 45⁰   B. 60⁰

   C. 30⁰   D. 120⁰

Lời giải:

Đáp án : A

Giải thích :

AB→=(-3; 0;-4); BC→=(7; 0;1)

⇒(AB→ ; BC→ )=135⁰

⇒ Bˆ=45⁰

Bài 20: Trong không gian Oxyz, cho hai điểm A(x; y; z), B(m, n, p) thay đổi nhưng luôn thỏa mãn điều kiện x²+y²+z²=4; m²+n²+p²=9. Vecto AB→ có độ dài nhỏ nhất là:

   A. 5   B. 1

   C. 13   D. Không tồn tại

Lời giải:

Đáp án : B

Giải thích :

Ta có: OA = 2; OB = 3

AB≤|OA-OB|=1

Dấu bằng xảy ra khi O nằm ngoài đoạn AB.

Xem các Phương pháp giải bài tập hay, chi tiết khác:

Các tính chất của tích vô hướng chi tiết nhất

Công thức tính độ dài vectơ chi tiết nhất

Công thức khoảng cách giữa hai điểm vectơ lớp 10

Tất tần tật về Định lí Côsin và hệ quả chi tiết nhất

Công thức tính độ dài đường trung tuyến chi tiết nhất