Slide bài giảng Toán 12 chân trời Bài 1: Vectơ và các phép toán trong không gian

Tóm lược nội dung

BÀI 1: VECTOR VÀ CÁC PHÉP TOÁN TRONG KHÔNG GIAN

1. VECTƠ TRONG KHÔNG GIAN: 

Giải hoạt động 1 trang 41 toán 12 tập 1 ctst

Nhắc lại định nghĩa vectơ trong mặt phẳng. Có thể định nghĩa vectơ trong không gian như đã định nghĩa vectơ trong mặt phẳng không?

Trả lời rút gọn: 

Định nghĩa vectơ: Vectơ là một đoạn thẳng có hướng.

Có thể định nghĩa vectơ trong không gian như định nghĩa vectơ trong mặt phẳng bằng cách sử dụng đoạn thẳng có hướng trong không gian. 

Giải thực hành 1 trang 42 toán 12 tập 1 ctst

Trong phần khởi động, tìm vectơ biểu diễn độ dịch chuyển tín hiệu vô tuyến từ vị trí A của máy bay đến vị trí S của trạm kiểm soát.

Trả lời rút gọn: 

Vectơ

Giải thực hành 2 trang 42 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD. 

a) Chỉ ra các vectơ có điểm đầu là S và điểm cuối là các đỉnh của đa giác đáy.

b) Tìm các vectơ có độ dài bằng độ dài của vectơ .

c) Tìm các vectơ đối của vectơ

Trả lời rút gọn: 

a) Các vectơ có điểm đầu là S và điểm cuối là các đỉnh của đa giác đáy là:

b) Các vectơ có độ dài bằng độ dài của vectơ là: :

c) Các vectơ đối của vectơ là:

Giải vận dụng 1 trang 43 toán 12 tập 1 ctst

Trong Hình 4, cho biết ba vectơ biểu diễn lực căng của các sợi dây cáp AB, AC, AD tác dụng lên vật nặng. Giá của ba vectơ này có cùng nằm trên một mặt phẳng không ?

Trả lời rút gọn: 

Giá của ba vectơ là ba cạnh bên của một hình chóp tam giác nên không cùng nằm trên một mặt phẳng. 

2. TỔNG VÀ HIỆU CỦA HAI VECTƠ:

Giải hoạt động 2 trang 43 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp  

a) Trong mặt phẳng , tìm các vectơ tổng .

Trong mặt phẳng , tìm các vectơ tổng .

b) Tìm mối liên hệ giữa các cặp vectơ ,

c) Giải thích tại sao

Trả lời rút gọn: 

a)

b) ;  .

c) Vì:

Giải hoạt động 3 trang 44 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp  

a) Tìm các vectơ tổng .

b) Dùng kết quả của câu a và tính chất kết hợp của phép cộng vectơ để chứng minh .

Trả lời rút gọn: 

a) .

b) .

Giải thực hành 3 trang 45 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp . Tìm các vectơ: 

a)                          b)

Trả lời rút gọn: 

a)                         b)

Giải hoạt động 4 trang 45 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp  

a) Trong mặt phẳng , tìm các vectơ hiệu .

Trong mặt phẳng , tìm các vectơ hiệu .

b) Tìm mối liên hệ giữa các cặp vectơ

c) Giải thích tại sao

Trả lời rút gọn: 

a) .

b)

c) Vì:

Giải thực hành 4 trang 46 toán 12 tập 1 ctst

Cho tứ diện ABCD có M và N lần lượt là trung điểm của AB và CD. Tìm các vectơ: 

a)                          b)

Trả lời rút gọn: 

a) Ta có:

Do M,N lần lượt là trung điểm của AB và CD nên ta có: 

b) Ta có:

Giải thực hành 5 trang 46 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình lập phương có cạnh bằng đơn vị. Tìm độ dài các vectơ sau đây: 

a)                  b)

Trả lời rút gọn: 

a) .

b) .

Giải vận dụng 2 trang 46 toán 12 tập 1 ctst

Ba lực cùng tác động vào một vật có phương đôi một vuông góc và có độ lớn lần lượt là 2 N; 3 N; 4 N (Hình 17). Tính độ lớn hợp lực của ba lực đã cho.

Trả lời rút gọn: 

Độ lớn của hợp lực là: .

3. TÍCH CỦA MỘT SÔ VỚI MỘT VECTƠ: 

Giải hoạt động 5 trang 46 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp có cắt nhau tại O. (Hình 18)

a) Tìm vectơ

B) Cho biết mối quan hệ giữa các vectơ tìm được ở câu a) và vectơ

Trả lời rút gọn: 

a) .

b)

Giải thực hành 6 trang 47 toán 12 tập 1 ctst
Cho hình lăng trụ có M là trung điểm của (Hình 20). Đặt Chứng minh

Trả lời rút gọn: 

                             =

Giải vận dụng 3 trang 48 toán 12 tập 1 ctst

Một chiếc đèn chùm treo có khối lượng được thiế kế với đĩa đèn được giữ bởi bốn đoạn xích SA, SB, SC,SD sao cho S.ABCD là hình chóp tứ giác đều có (Hình 22).

a) Sử dụng công thức trong đó là gia tốc rơi tự do có độ lớn 10 m/s², tìm độ lớn của trọng lực tác động lên chiếc đèn chùm. 

b) Tìm độ lớn của lực căng cho mỗi sợi xích.

Trả lời rút gọn: 

a) Độ lớn của trọng lực tác động lên chiếc đèn chùm là: 

.

b) Gọi độ lớn của lực căng trên mỗi sợi xích là x (N).

Ta có: (N).

Vậy độ lớn của lực căng trên mỗi sợi xích là khoảng 14,43 N.

4. TÍCH VÔ HƯỚNG CỦA HAI VECTƠ: 

Giải hoạt động 6 trang 48 toán 12 tập 1 ctst

a) Nhắc lại định nghĩa góc giữa hai vectơ và trong mặt phẳng.

b) Làm thế nào để định nghĩa góc giữa hai vectơ và trong không gian?

Trả lời rút gọn: 

a) Cho hai vectơ và đều khác . Từ một điểm A bất kì ta vẽ , . Góc với số đo từ 0° đến 180° được gọi là góc giữa hai vectơ và . Ta kí hiệu góc giữa hai vectơ .

b) Để định nghĩa góc giữa hai vectơ và trong không gian, ta sử dụng định nghĩa tương tự như trong mặt phẳng.

Giải thực hành 7 trang 49 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình lập phương . Xác định góc .

Trả lời rút gọn: 

(O là tâm của hình vuông ABCD);

Giải hoạt động 7 trang 49 toán 12 tập 1 ctst

Trong không gian, cho và thỏa mãn Lấy một điểm A bất kì, gọi B và C là hai điểm sao cho (Hình 25). Giả sử

a) Tính các góc .

b) Trong mặt phẳng (ABC), tính tích vô hướng  

Trả lời rút gọn: 

a)

b)

Giải thực hành 8 trang 50 toán 12 tập 1 ctst

Cho lập phương có cạnh bằng 1.

a) Tính các tích vô hướng

b) Tính góc (kết quả làm tròn đến phút)

Trả lời rút gọn: 

a)

Ta có ⊥

b) Ta có:

Vậy

Giải vận dụng 4 trang 50 toán 12 tập 1 ctst

Một em nhỏ cân nặng m = 25kg trượt trên cầu trượt dài 3,5m. Biết rằng, cầu trượt có góc nghiêng so với phương trình nằm ngang là 30° (Hình 27).

a) Tính độ lớn của trọng lực tác dụng lên em nhỏ, cho biết vectơ gia tốc rơi tự do có độ lớn là m/s²

b) Cho biết công A (J) sinh bởi một lực có độ dịch chuyển được tính bới công thức . Hãy tính công sinh bởi trọng lực khi em nhỏ trượt hết chiều dài cầu trượt.

Trả lời rút gọn: 

a) Độ lớn của trọng lực tác dụng lên em nhỏ là:  

b) Công sinh bởi trọng lực khi em nhỏ trượt hết chiều dài cầu trượt là: 

5. GIẢI BÀI TẬP CUỐI SÁCH GIÁO KHOA: 

Giải bài 1 trang 50 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình hộp . Chứng minh rằng:

a)

b)

c)

Trả lời rút gọn: 

a) Ta có: mà

b)

c)

Giải bài 2 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình bình hành ABCD. Gọi S là một điểm không thuộc mặt phẳng chứa hình bình hành. Chứng minh rằng

Trả lời rút gọn: 

Gọi O = AC ∩ BD O là trung điểm của AC và BD. 

Ta có:

Từ (1) và (2)

Giải bài 3 trang 51 toán 12 tập 1 ctst 

Ba lực có điểm đặt tại một đỉnh của hình lập phương, cùng phương với ba cạnh và cùng có cường độ là 5 N. Tính cường độ của hợp lực.

Trả lời rút gọn: 

Giả sử hình lập phương có cạnh bằng 5 và ba lực đó cùng đặt tại điểm A. Khi đó:

Vậy cường độ của hợp lực là: 

Giải bài 4 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình chópS.ABCD. Gọi I là trọng tâm của tam giác ABC và J trọng tâm của tam giác ADC. Chứng minh 2

Trả lời rút gọn: 

Vì I và J lần lượt là trọng tâm của tam giác ABC, ADC

Giải bài 5 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C’ có Chứng minh rằng :

Trả lời rút gọn: 

Ta có:

Giải bài 6 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Nếu một vật có khối lượng m (kg) thì lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật được xác định theo công thức , trong đó là gia tốc rơi tự do có độ lớn là m/s². Tính độ lớn của lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên một quả táo có khối lượng 102 gam (Hình 27).

Trả lời rút gọn: 

Độ lớn của lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên một quả táo là: 

Giải bài 7 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Trong điện trường đều, lực tĩnh điện (đơn vị: N) tác dụng lên điện tích điểm có điện tích q (đơn vị: C) được tính theo công thức trong đó là cường độ điện trường (đơn vị: N/C). Tính độ lớn của lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích điểm khi 10^-9 C và độ lớn điện trường E = 10⁵ N/C (Hình 29). 

Trả lời rút gọn: 

Độ lớn của lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích điểm là: 

(N).

Giải bài 8 trang 51 toán 12 tập 1 ctst

Một tĩnh điện lực ác động lên điện tích điểm M trong điện trường đều làm cho M dịch chuyển theo đường gấp khúc MNP (Hình 30). Biết C, vectơ điện trường có độ lớn N/C và mm. Tính công A sinh bởi lực tĩnh điện .

Trả lời rút gọn: 

Công A sinh bởi lực tĩnh điện là:

(J)