50 bài toán về tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ (có đáp

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải – Toán lớp 12

I. LÝ THUYẾT

1. Tích vô hướng của hai vectơ

a) Tích vô hướng của hai vectơ

Trong không gian Oxyz, tích vô hướng của hai vectơ a→=a1; a2; a3và b→=b1; b2; b3 được xác định bởi công thức:

a→.b→=a1b1+a2b2+a3b3

b) Ứng dụng của tích vô hướng

+ Cho vectơ a→=a1; a2; a3, khi đó độ dài của vectơ a→ được tính theo công thức:

a→=  a12+a22+a22

+ Cho hai điểm AxA; yA; zA và BxB; yB; zB. Khi đó khoảng cách giữa hai điểm A, B chính là độ dài của vectơ AB→. Do đó ta có

+ Cho vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3. Khi đó góc giữa hai vectơ a→ và b→ được tính theo công thức:

cos(a→,  b→)  = a→.b→a→.b→  =  a1b1+a2b2+a3b3a12+a22+a32.b12+b22+b32

(với a→,  b→≠0→)

+ Hai vectơ vuông góc: Cho vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3. Khi đó:

a→⊥b→   ⇔  a→.b→=0  ⇔a1b1+a2b2+a3b3=0

2. Tích có hướng của hai vectơ

a) Tích có hướng của hai vectơ

Trong không gian Oxyz cho hai vectơ a→=(a1;a2;a3), b→=(b1; b2; b3). Tích có hướng của hai vectơ a→ và b→, kí hiệu là a→,b→, được xác định bởi

 a→,b→  =  a2a3b2b3  ;  a3a1b3b1  ;  a1a2b1b2=a2b3−a3b2;a3b1−a1b3;a1b2−a2b1

Chú ý: Tích có hướng của hai vectơ là một vectơ, tích vô hướng của hai vectơ là một số.

b) Tính chất của tích có hướng:

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Từ đó suy ra 4 điểm A, B, C, D là 4 đỉnh của một tứ diện khi 3 vectơ AB→; AC→; AD→ không đồng phẳng hay AB→,AC→.AD→≠0 và 4 điểm A, B, C, D đồng phẳng khi AB→,AC→.AD→=0.

3. Ứng dụng của tích có hướng

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ VÍ DỤ MINH HỌA

1. Tích vô hướng của hai vectơ

Dạng 1: Tính biểu thức tọa độ tích vô hướng

Phương pháp giải:

Cho hai vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3, khi đó: a→.b→=a1b1+a2b2+a3b3

Ví dụ 1: Trong không gian Oxyz, cho u→=−1;3;2, v→=−3;−1;2. Khi đó u→.v→ bằng

A. 10

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải

u→.v→=−1.−3+3.−1+2.2=3−3+4=4

Chọn D.

Dạng 2: Tính độ dài của một vectơ

Phương pháp giải: Cho vectơ a→=a1; a2; a3, khi đó độ dài của vectơ a→ được tính theo công thức:

Rất hay:  Top 5 cách trị viêm amidan tại nhà dễ dàng áp dụng

a→=  a12+a22+a22

Ví dụ 2: Trong không gian Oxyz cho vectơ a→=2; 4; 1. Độ dài vectơ a→ là

A. 21

B. 7

C. 21

D. 7

Hướng dẫn giải:

Độ dài vectơ a→ là:

a→=  22+42+12=21

Chọn A.

Dạng 3: Khoảng cách giữa hai điểm

Phương pháp giải: Cho hai điểm AxA; yA; zA và BxB; yB; zB. Khi đó khoảng cách giữa hai điểm A, B chính là độ dài của vectơ AB→. Do đó ta có

Ví dụ 3: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho điểm A (1; 2; 3), trên trục Oz lấy điểm M sao cho AM=5. Tọa độ của điểm M là

A. M (0; 0; 3).

B. M (0; 0; 2).

C. M (0; 0; -3).

D. M (0; 3; 0).

Hướng dẫn giải

Do M∈Oz⇒M (0; 0; m)

AM=0−12+0−22+m−32=(m−3)2+5

Mặt khác AM=5 nên

(m−3)2+5=5⇔m−32+5=5

⇔m – 3 = 0 ⇔m = 3

Suy ra M (0; 0; 3).

Chọn A.

Dạng 4: Góc giữa hai vectơ

Phương pháp giải: Cho vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3. Khi đó góc giữa hai vectơ a→ và b→ được tính theo công thức:

cos(a→,  b→)  = a→.b→a→.b→ =  a1b1+a2b2+a3b3a12+a22+a32.b12+b22+b32

(với a→,  b→≠0→)

Ví dụ 4: Trong không gian Oxyz, cho bốn điểm A (1; 0; 0), B (0; 1; 0), C (0; 0; 1) và D (-2; 1; -1). Tính góc giữa hai vectơ AB→ và CD→.

A. 450

B. 600

C. 900

D. 1350

Hướng dẫn giải

Gọi φ là góc tạo bởi hai vectơ AB→ và CD→.

Ta có:

AB→=−1;1;0,  CD→=−2;1;−2

Khi đó:

cosφ=cosAB→,CD→=−1.−2+1.1+0.−2−12+12+02.−22+12+−22=12⇒φ=450

Chọn A.

Dạng 5: Tìm điều kiện để hai vectơ vuông góc

Phương pháp giải: Cho vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3. Khi đó:

a→⊥b→   ⇔  a→.b→=0  ⇔a1b1+a2b2+a3b3=0

Ví dụ 5: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho các vec tơa→=−1;1;0,b→=1;1;0 và c→=1;1;1. Mệnh đề nào dưới đây sai?

A. c→⊥b→

B. c→=3

C. a→⊥b→

D. a→=2

Hướng dẫn giải

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Chọn A.

2. Tích có hướng của hai vectơ

Tích có hướng của hai vectơ thường sử dụng để tính diện tích tam giác; tính thể tích khối tứ diện, thể tích hình hộp; chứng minh các vectơ đồng phẳng – không đồng phẳng, chứng minh các vectơ cùng phương.

Rất hay:  4 Cách mở camera trên laptop Windows 7/8/10/11 nhanh nhất

Dạng 1: Tính tích có hướng của hai vectơ

Phương pháp giải: Cho hai vectơ a→=a1; a2; a3 và b→=b1; b2; b3, khi đó:

 a→,b→  =  a2a3b2b3  ;  a3a1b3b1  ;  a1a2b1b2=a2b3−a3b2;a3b1−a1b3;a1b2−a2b1

Ví dụ 1: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho a→=3;2;1, b→=3;2;5. Khi đó a→,b→ có tọa độ bằng

A. 8;−12;5

B. 8;−12;0

C. 0;8;12

D. 0;8;−12

Hướng dẫn giải

a→=3;2;1b→=3;2;5⇒a→,b→=2.5−2.1;  1.3−3.5;  3.2−3.2=8; −12; 0

Chọn B.

Dạng 2: Tìm điều kiện để ba vectơ đồng phẳng

Phương pháp giải: a→,  b→ và c→ đồng phẳng [a→,  b→] .c→=0

Ví dụ 2: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho vectơ a→=1;m;2;  b→=m+1;2;1;  c→=0;m−2;2. Giá trị của m để a→,  b→,  c→ đồng phẳng là

A. 25

B. −25

C. 15

D. 1.

Hướng dẫn giải

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Chọn A.

Dạng 3: Tính diện tích một số hình phẳng

Phương pháp giải:

Áp dụng các công thức sau:

+) Diện tích hình bình hành ABCD:

SABCD=AB→,AD→

+) Diện tích tam giác ABC:

SABC=12AB→,  AC→

Ví dụ 3: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho tam giác ABC với A (1; 2; 1), B (2; 1; 3) và C (3; 2; 2). Diện tích tam giác ABC bằng

A. 112

B. 3

C. 132

D. 142

Hướng dẫn giải

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Chọn D.

Dạng 4: Tính thể tích khối hộp và tứ diện

Phương pháp giải:

Áp dụng các công thức sau:

+) Thể tích khối hộp ABCD. A’B’C’D’:

VABCD.A’B’C’D’  =  [AB→,  AD→].AA’→

+) Thể tích tứ diện ABCD:

VABCD=16[AB→,  AC→] .AD→

Ví dụ 4: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho tứ diện ABCD với A (1; 2; 1), B (2; 1; 3), C (3; 2; 2), D (1; 1; 1). Thể tích của tứ diện ABCD bằng

A. 1

B. 2

C. 12

D. 3.

Hướng dẫn giải

Tích vô hướng và tích có hướng của hai vectơ và cách giải - Toán lớp 12 (ảnh 1)

Chọn C.

III. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Câu 1: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai điểm A (1; 0; -2), B (2; 1; -1). Độ dài của đoạn thẳng AB là

Rất hay:  Tổng hợp 5 cách luộc trứng lòng đào thơm ngon, kích thích vị giác

A. 2 

B. 18

C. 27

D. 3

Câu 2: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho hai vectơ a→=1; −2; 0 và b→=−2; 3;1. Khẳng định nào sau đây là sai?

A. a→.b→=−8

B. a→+b→=−1; 1; −1

C. b→=14

D. 2a→=2; −4; 0

Câu 3: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hai vectơ a→=2;4;−2b→=3;−1;6. TínhP=a→.b→.

A. P = -10

B. P = -40

C. P = 16

D. P = -34

Câu 4: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho hai vectơ a→=2;1;0 vàb→=−1;0;−2. Tính cosa→,b→.

A. cosa→,b→=−225

B. cosa→,b→=−25

C. cosa→,b→=225

D. cosa→,b→=25

Câu 5: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho a→=1;−2;1,b→=2;−4;2. Khi đó a→,b→ có tọa độ bằng

A. (0 ; 0 ; 0).

B. (1 ; 1 ; 1)

C. (2 ; 8 ; 2)

D. (1 ; -2 ; 1).

Câu 6: Cho bốn véc tơ a→=−1;1;0,b→=1;1;0 ,c→=1;1;1, d→=2;0;1. Chọn mệnh đề đúng.

A.a→, b→, c→ đồng phẳng.

B. a→, b→, d→ đồng phẳng.

C. a→, c→, d→ đồng phẳng.

D. d→, b→, c→ đồng phẳng.

Câu 7: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz cho tam giác ABC biết A (1; 1; 1), B (4; 3; 2), C (5; 2; 1). Diện tích tam giác ABC là

A. 424

B. 42

C. 242

D. 422

Câu 8: Trong không gian với hệ trục tọa độ Oxyz, cho tứ diện ABCD có A (1; 0; 1), B (2; 0; -1), C (0; 1; 3), D (3; 1; 1). Thể tích khối tứ diện ABCD là

A.V=23

B. V=43

C. V = 4

D. V = 2.

Câu 9: Trong không gian với hệ tọa độ Oxyz, cho hình hộp ABCD. A’B’C’D’ có A (-1; 0; 2), B (1; 1; -1), D (0; 1; 1), A’ (2; -1; 0). Thể tích V của khối hình hộp ABCD. A’B’C’D’ là

A. V = 1.

B. V = 4.

C. V = 5.

D. V = 6.

Câu 10: Cho ba vectơ a→=4;2;5,b→=3;1;3,c→=2;0;1. Chọn mệnh đề đúng:

A. Ba vectơ đồng phẳng

B. Ba vectơ không đồng phẳng.

C. Ba vectơ cùng phương

D. c→=a→,b→

ĐÁP ÁN