Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Toán lớp 12 Bài 2: Toạ độ của vectơ trong không gian chi tiết sách Toán 12 Tập 1 Chân trời sáng tạo giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Toán 12. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Toán 12 Bài 2: Toạ độ của vectơ trong không gian
Lời giải:
Xây dựng hệ tọa độ trong không gian tương tự như trong mặt phẳng, sử dụng bộ ba số để xác định hoành độ, tung độ và cao độ.
1. Hệ tọa độ trong không gian
Hoạt động khám phá 1 trang 52 Toán 12 Tập 1: Cho hình lập phương OABC.O'A'B'C' có cạnh bằng 1. Đặt .
a) Nêu nhận xét về phương và độ dài của ba vectơ .
b) Nêu nhận xét về ba trục tọa độ .
Lời giải:
a) Ba vectơ có phương đôi một vuông góc với nhau và có cùng độ dài bằng 1.
b) Ba trục tọa độ có cùng gốc tọa độ là O và có vectơ đơn vị lần lượt là .
Lời giải:
Trục Ox có vectơ đơn vị là .
Trục Oy có vectơ đơn vị là .
Trục Oz có vectơ đơn vị là .
a) Hãy vẽ ba vectơ đơn vị lần lượt trên ba trục tọa độ Ox, Oy, Oz (mỗi vectơ đơn vị có độ dài bằng 1 m).
b) Biểu diễn các vectơ theo .
Lời giải:
a)
b) ; ; ;
Có .
2. Tọa độ của điểm và vectơ
Lời giải:
Vì và cùng hướng, OA = 3 nên .
Tương tự, ta có: .
Vì OABC.O'A'B'C' là hình hộp chữ nhật nên theo quy tắc hình hộp, ta có:
.
Lời giải:
Vì và cùng hướng và OB = 5 nên .
Tương tự, ta có .
Theo quy tắc hình bình hành, ta có: .
Theo quy tắc hình hộp, ta có: .
Do đó B(5; 0; 0), C(5; 5; 0), C'(5; 5; 5).
Lời giải:
Ta có .
Mà nên .
a) Vẽ hệ trục tọa độ Oxyz có gốc O trùng với điểm A, các điểm B, D, S lần lượt nằm trên các tia Ox, Oy, Oz và chỉ ra các vectơ đơn vị trên các trục tọa độ.
b) Trong hệ tọa độ nói trên, tìm tọa độ các vectơ và với M là trung điểm của cạnh SC.
Lời giải:
a)
Ba vectơ đơn vị trên ba trục tọa độ lần lượt là với độ dài của lần lượt bằng .
b) Ta có: .
Do đó , , .
Theo quy tắc hình bình hành, ta có .
Vì M là trung điểm của SC nên .
Do đó .
Lời giải:
Vì N (Oxy) nên N(x; y; 0).
Xét NBO vuông tại B, ta có: và x2 + y2 = ON2 (1).
Xét OMC có ON = MC = OM.sin65° = 14. sin65° ≈ 12,67 (2).
Từ (1) và (2), ta có hệ:
Suy ra N(6,68; 10,77; 0). Do đó
Xét OMC vuông tại C, ta có:
Suy ra C(0; 0; 5,92). Do đó .
Ta có .
Vậy M(6,68; 10,77; 5,92).
Bài tập
Bài 1 trang 56 Toán 12 Tập 1: Trong không gian Oxyz, biết
a) . Tìm tọa độ các vectơ .
b) . Tìm tọa độ điểm M, N.
Lời giải:
a) .
b) .
Bài 2 trang 56 Toán 12 Tập 1: Trong không gian Oxyz, biết:
a) , . Tính theo các vectơ .
b) . Tính theo các vectơ .
Lời giải:
a) , .
b) .
a) Xác định một hệ tọa độ dựa trên gợi ý của hình vẽ và chỉ ra các vectơ đơn vị trên các trục tọa độ.
b) Tìm tọa độ các điểm A, B, C, S.
Lời giải:
a)
Các vectơ đơn vị trên ba trục Ox, Oy, Oz lần lượt là với độ dài của lần lượt bằng .
b) Vì B trùng với gốc tọa độ nên B(0; 0; 0).
Vì và cùng hướng và BA = 2 nên . Suy ra A(0; 2; 0).
Vì và cùng hướng và BC = 3 nên . Suy ra C(3; 0; 0).
Gọi E là hình chiếu của S lên trục Oz.
Ta có BE = AS = 2.
Vì và cùng hướng và BE = 2 nên .
Theo quy tắc hình bình hành ta có:
. Suy ra S(0; 2; 2).
Lời giải:
Các vectơ đơn vị trên các trục Ox, Oy, Oz lần lượt là với E là điểm thuộc tia Oy sao cho OE = 1 và H là điểm thuộc tia Oz sao cho OH = 1.
Vì ABC đều và AO BC nên O là trung điểm của BC.
Mà BC = 2 nên OB = OC = 1 và .
Vì và ngược hướng và OB = 1 nên . Suy ra B(−1; 0; 0).
Vì và cùng hướng và OC = 1 nên . Suy ra C(1; 0; 0).
Vì và cùng hướng và nên . Suy ra .
Theo quy tắc hình bình hành, ta có . Suy ra .
Lời giải:
Vì ABCD là hình thoi cạnh bằng 5, O là giao điểm của AC và BD nên O là trung điểm của AC và BD.
Xét OAB vuông tại O, có .
Vì và cùng hướng và OB = 3 nên .
Vì và cùng hướng và OA = 4 nên .
Ta có . Do đó .
Có AC = 2OA = 8 mà và cùng hướng nên . Do đó .
Có và cùng hướng và OS = 4 nên .
Có . Do đó .
Lại có . Do đó .
Vì M là trung điểm của SC nên .
Do đó .
Lời giải:
Vì và cùng hướng và OA = 10 nên .
Xét OBH vuông tại H, có BH = OB.sin30° = 7,5 m.
OH = OB.cos30° = m.
Vì và cùng hướng và nên .
Có BH = OK = 7,5.
Vì và cùng hướng và OK = 7,5 nên .
Vì
Vậy .
Lời giải:
Giả sử M(x; y; z).
H (Oxy) H(x; y; 0).
Vì OBHA là hình bình hành nên BH = OA.
Vì OCMH là hình bình hành nên OC = MH.
Xét MHO vuông tại H, có OH = OM.cos48° = 50. cos48° ≈ 33,46.
MH = OM.sin48° = 50. sin48° ≈ 37,16.
Xét OAH vuông tại A, có BH = OA = OH.cos64° = 33,46. cos64° ≈ 14,67.
Xét OBH vuông tại B, có .
Vì và cùng hướng và OA = 14,67 nên .
Vì và cùng hướng và OB = 30,07 nên .
Vì và cùng hướng và OC = 37,16 nên .
Áp dụng quy tắc hình bình hành, ta có:
Vậy M(14,67; 30,07; 27,16).
Xem thêm các bài giải bài tập Toán lớp 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 1. Vectơ và các phép toán trong không gian
Bài 2. Toạ độ của vectơ trong không gian
Bài 3. Biểu thức toạ độ của các phép toán vectơ
Bài 1. Khoảng biến thiên và khoảng tử phân vị của mẫu số liệu ghép nhóm
Bài 2. Phương sai và độ lệch chuẩn của mẫu số liệu ghép nhóm
Lý thuyết Toạ độ của vectơ trong không gian
1. Hệ trục tọa độ trong không gian
Trong không gian, cho ba trục Ox, Oy, Oz đôi một vuông góc. Gọi lần lượt là ba vecto đơn vị trên các trục Ox, Oy, Oz. Hệ ba trục như vậy được gọi là hệ trục tọa độ Descartes vuông góc Oxyz, hay đơn giản gọi là hệ tọa độ Oxyz. |
2. Tọa độ của điểm và vecto
a) Tọa độ của điểm
Trong không gian Oxyz, cho điểm M. Nếuthì ta gọi bộ ba số (x;y;z) là tọa độ điểm M đối với hệ trục tọa độ Oxyz và viết M = (x;y;z) hoặc M (x;y;z); x là hoành độ, y là tung độ, z là cao độ của điểm M. |
b) Tọa độ của vecto
Trong không gian Oxyz, cho . Nếu thì ta gọi bộ ba số là tọa độ của đối với hệ tọa độ Oxyz và viết hoặc . |
Ví dụ: Trong không gian Oxyz, cho hình lăng trụ tam giác ABC.A’B’C có A(1;0;2), B(3;2;5), C(7;-3;9)
a) Tìm tọa độ của
b) Tìm tọa độ của các điểm B’, C’.
Lời giải
a) Ta có: .
b) Gọi tọa độ của điểm B’ là (x,y,z) thì = (x - 3; y - 2; z - 5). Vì ABC.A’B’C’ là hình lăng trụ nên ABB’A’ là hình bình hành, suy ra =
Do đó hay x = 7, y = 2, z = 4.
Vậy B’(7;2;4).
Lập luận tương tự suy ra C’ (11;-3;8).