Giải Toán 10 (Kết nối tri thức) Bài tập cuối chương 4

Hoidap.vietjack.com trân trọng giới thiệu: lời giải bài tập Toán lớp 10 Bài tập cuối chương 4 sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài tập cuối chương 4. Mời các bạn đón xem:

927
  Tải tài liệu

Giải bài tập Toán 10 Bài tập cuối chương 4

A. Trắc nghiệm

Bài 4.27 trang 71 Toán 10 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ, cặp vectơ nào sau đây có cùng phương?

A. u→=2;3 và v→=12;6.

B. a→=2;6 và b→=1;32.

C. i→=0;1 và j→=1;0.

D. c→=1;3 và d→=2;−6.

Lời giải

+) Xét hai vectơ u→=2;3 và v→=12;6:

Ta có: 212≠36 suy ra hai vectơ u→ và v→ không cùng phương.

 Do đó A sai.

+) Xét hai vectơ a→=2;6 và b→=1;32:

Ta có: 21=632=2 suy ra hai vectơ a→ và b→cùng phương.

Do đó B đúng.

+) Xét hai vectơ i→=0;1 và j→=1;0:

Ta có: 01≠10 và 10 không tồn tại suy ra hai vectơ i→ và j→ không cùng phương.

Do đó C sai.

+) Xét hai vectơ c→=1;3 và d→=2;−6:

Ta có: 12≠3−6 suy ra hai vectơ c→ và d→ không cùng phương.

Do đó D sai.

Vậy ta chọn phương án B.

Bài 4.28 trang 71 Toán 10 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ, cặp vectơ nào sau đây vuông góc với nhau?

A. u→=2;3 và v→=4;6.

B. a→=1;−1 và b→=−1;1.

C. z→=a;b và t→=−b;a.

D. n→=1;1 và k→=2;0.

Lời giải

+) Xét hai vectơ u→=2;3 và v→=4;6:

Ta có: u→.v→=2.4+3.6=8+18=26≠0. 

Suy ra hai vectơ u→,v→ không vuông góc. Do đó A sai.

+) Xét hai vectơ a→=1;−1 và b→=−1;1:

Ta có: a→.b→=1.−1+−1.1=−1+−1=−2≠0. 

Suy ra hai vectơ a→,b→ không vuông góc với nhau. Do đó B sai.

+) Xét hai vectơ z→=a;b và t→=−b;a:

Ta có: z→.t→=a.−b+b.a=−ab+ab=0. 

Suy ra hai vectơ z→,t→ vuông góc với nhau. Do đó C đúng.

+) Xét hai vectơ n→=1;1 và k→=2;0:

Ta có: n→.k→=1.2+1.0=2+0=2≠0. 

Suy ra hai vectơ n→,k→ không vuông góc. Do đó D sai.

Vậy ta chọn phương án C.

Bài 4.29 trang 71 Toán 10 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ, vectơ nào sau đây có độ dài bằng 1?

A. a→=1;1.

B. b→=1;−1.

C. c→=2;12.

D. d→=12;−12.

Lời giải

+) Xét vectơ a→=1;1⇒a→=12+12=2≠1. Do đó A sai.

+) Xét vectơ b→=1;−1⇒b→=12+−12=2≠1. Do đó B sai.

+) Xét vectơ c→=2;12⇒c→=22+122=174≠1. Do đó C sai.

+) Xét vectơ d→=12;−12⇒d→=122+−122=1. Do đó D đúng.

Vậy ta chọn phương án D.

Bài 4.30 trang 71 Toán 10 Tập 1: Góc giữa vectơ a→1;−1 và vectơ b→−2;0 có số đo bằng:

A. 90°.

B. 0°.

C. 135°.

D. 45°.

Lời giải

Góc giữa vectơ a(1; -1) và vectơ b(-2;0) có số đo bằng (ảnh 1)

Vậy ta chọn phương án C.

Bài 4.31 trang 71 Toán 10 Tập 1: Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. a→.b→c→=a→b→.c→.

B. a→.b→2=a→2.b→2.

C. a→.b→=a→.b→.sina→,b→.

D. a→b→−c→=a→.b→−a→.c→.

Lời giải

+) Xét phương án A:

a→.b→c→=a→.b→.c→.cosa→.b→,c→=a→.b→.cosa→,b→.c→.cosa→.b→,c→;

a→b→.c→=a→.b→.c→.cosa→,b→.c→=a→.b→.c→.cosb,c→.cosa→,b→.c→

Suy ra a→.b→c→≠a→b→.c→. Do đó A sai.

+) Xét phương án B:

a→.b→2=a→.b→.cosa→,b→2=a→2.b→2.cos2a→,b→

a→2.b→2=a→2.b→2.

Suy ra a→.b→2≠a→2.b→2. Do đó B sai.

+) Xét phương án C:

a→.b→=a→.b→.cosa→,b→≠a→.b→.sina→,b→.

Do đó C sai.

+)Xét phương án D:

Theo tính chất của tích vô hướng ta có:

 a→b→−c→=a→.b→−a→.c→ (tính chất phân phối đối với phép trừ).

Vậy ta chọn phương án D.

Bài 4.32 trang 71 Toán 10 Tập 1: Cho hình vuông ABCD có cạnh a. Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. AB→,BD→=45°.

B. AC→.BC→=a2.

C. AC→.BD→=a22.       

D. BA→.BD→=−a2.

Lời giải

Cho hình vuông ABCD có cạnh a. Khẳng định nào sau đây là đúng (ảnh 1)

ABCD là hình vuông cạnh a nên AB = BC = CD = DA = a;

Và BD=AC=AB2+BC2=a2+a2=a2 

Lấy điểm M và N sao cho ABDM, ABNC là các hình bình hành.

+) Vì ABDM là hình bình hành nên BD→=AM→

⇒AB→,BD→=AB→,AM→=BAM^=90°+45°=135°. 

Do đó A sai.

+) Vì ABNC là hình bình hành nên AC→=BN→

⇒AC→,BC→=BN→,BC→=CBN^=45°

⇒AC→.BC→=AC.BC.cosCBF^=a2.a.cos450=a2.

Do đó B đúng.

+) Ta có AC⊥BD⇒AC→⊥BD→⇒AC→.BD→=0.

Do đó C sai.

+) Ta có:

BA→.BD→=BA.BD.cosBA→,BD→=BA.BD.cosABD^=a.a2.cos450=a2. 

Do đó D sai.

B. Tự luận

Bài 4.33 trang 71 Toán 10 Tập 1: Trên cạnh BC của tam giác ABC lấy điểm M sao cho MB = 3MC.

a) Tìm mối liên hệ giữa hai vectơ MB→ và MC→.

b) Biểu thị vectơ AM→ theo hai vectơ AB→ và AC→.

Lời giải

Trên cạnh BC của tam giác ABC lấy điểm M sao cho MB = 3MC (ảnh 1)

a) Vì điểm M nằm trên cạnh BC nên hai vectơ MB→ và MC→ là hai vectơ ngược hướng.

Lại có MB = 3MC nên MB→=−3MC→.

Vậy MB→=−3MC→.

b) Theo câu a: MB→=−3MC→⇒MB→=3CM→=34BC→.

Ta có: AM→=AB→+BM→=AB→−MB→

=AB→+34BC→=AB→+34AC→−AB→  (quy tắc ba điểm)

=AB→+34AC→−34AB→=14AB→+34AC→

Vậy AM→=14AB→+34AC^.

Bài 4.34 trang 72 Toán 10 Tập 1: Cho hình bình hành ABCD. Chứng minh rằng với mọi điểm M, ta có:

MA→+MC→=MB→+MD→

Lời giải

Cho hình bình hành ABCD. Chứng minh rằng với mọi điểm M, ta có (ảnh 1)

Gọi O là giao điểm của AC và BD.

Suy ra O là trung điểm của AC và BD.

⇒OA→+OC→=0→ và OB→+OD→=0→

Ta có:

+) 

MA→+MC→=MO→+OA→+MO→+OC→=2MO→+OA→+OC→=2MO→

(Vì OA→+OC→=0→)

+) 

MB→+MD→=MO→+OB→+MO→+OD→=2MO→+OB→+OD→=2MO→

 (Vì OB→+OD→=0→)

Suy ra MA→+MC→=MB→+MD→.

Vậy MA→+MC→=MB→+MD→.

Bài 4.35 trang 72 Toán 10 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho A(2; 1), B(‒2; 5) và C(‒5; 2).

a) Tìm tọa độ của các vectơ BA→ và BC→.

b) Chứng minh rằng A, B, C là ba đỉnh của một tam giác vuông. Tính diện tích và chu vi của tam giác đó.

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

d) Tìm tọa độ của điểm D sao cho tứ giác BCAD là một hình bình hành.

Lời giải

a) Với A(2; 1), B(‒2; 5) và C(‒5; 2) ta có: BA→=4;−4 và BC→=−3;−3.

b) Ta có: 

BA→.BC→=4.−3+−4.−3=−12+12=0

⇒BA→⊥BC→

⇒BA⊥BC

⇒ΔABC vuông tại B.

Do BA→=4;−4⇒BA=42+−42=42;

BC→=−3;−3⇒BC=−32+−32=32.

Với A(2; 1) và C(‒5; 2) ta có:

AC→=−7;1⇒AC=−72+12=50=52 

Diện tích tam giác vuông ABC là:

SΔABC=12.AB.BC=12.42.32=12 (đơn vị diện tích)

Chu vi tam giác ABC là:

AB + BC + AC = 42+32+52=122 (đơn vị độ dài)

c)  Với A(2; 1), B(‒2; 5) và C(‒5; 2) ta có tọa độ trọng tâm G của tam giác ABC là:xG=2+−2+−53=−53yG=1+5+23=83⇒G−53;83

Vậy tọa độ trọng tâm của tam giác ABC là: G−53;83.

d)

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho A(2; 1), B(‒2; 5) và C(‒5; 2) (ảnh 1)

Để tứ giác BCAD là hình bình hành khi AC→=DB→

Giả sử D(x; y) là điểm cần tìm.

Với A(2; 1), B(‒2; 5) và C(‒5; 2) ta có: AC→=−7;1 và DB→=−2−x;5−y 

Do đó AC→=DB→

⇔−2−x=−75−y=1⇔x=5y=4⇒D5;4.

Vậy với D(5;4) thì tứ giác BCAD là một hình bình hành.

Bài 4.36 trang 72 Toán 10 Tập 1: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho A(1; 2), B(3; 4), C(‒1; ‒2) và D(6; 5).

a) Tìm tọa độ của các vectơ AB→ và CD→.

b) Hãy giải thích tại sao các vectơ AB→ và CD→ cùng phương.

c) Giả sử E là điểm có tọa độ (a; 1). Tìm a để vectơ AC→ và BE→ cùng phương.

d) Với a tìm được, hãy biểu thị vectơ AE→ theo các vectơ AB→ và AC→.

Lời giải

a) Với A(1; 2), B(3; 4), C(‒1; ‒2) và D(6; 5) ta có: AB→=2;2 và CD→=7;7.

b) Xét hai vectơ AB→=2;2 và CD→=7;7:

Ta có: 72=72 nên hai vectơ AB→ và CD→ cùng phương.

Vậy hai vectơ AB→ và CD→ cùng phương.

c) Với A(1; 2), B(3; 4), C(‒1; ‒2) và E(a; 1) ta có: AC→=−2;−4 và BE→=a−3;−3

Hai vectơ AC→ và BE→ cùng phương khi và chỉ khi a−3−2=−3−4 

Û (‒ 4).(a – 3) = (‒3). (‒2)

Û ‒ 4a + 12 = 6

Û 4a = 6

⇔a=32.

Vậy a=32 thì hai vectơ AC→ và BE→ cùng phương.

d) Với a=32⇒E32;1

Với A(1; 2) và E32;1 ⇒AE→=12;−1 

Ta có: AB→=2;2 và AC→=−2;−4

Tồn tại hai số thực m và n thỏa mãn: AE→=mAB→+nAC→

⇔12=m.2+n.−21=m.2+n.−4⇔2m−2n=122m−4n=1⇔m=0n=−14

⇒AE→=0.AB→−14AC→=−14AC→

Vậy AE→=−14AC→.

Bài 4.37 trang 72 Toán 10 Tập 1: Cho vectơ a→≠0→. Chứng minh rằng 1a→.a→ (hay còn được viết là a→a→) là một vectơ đơn vị, cùng hướng với vectơ a→.

Lời giải

Ta thấy 1a→>0a→≠0→ nên 1a→.a→ là vectơ cùng hướng với vectơ a→.

Độ dài của vectơ 1a→.a→ là: 1a→.a→=1a→.a→=1a→.a→=1

Vậy vectơ 1a→.a→ (hay còn được viết là a→a→) là một vectơ đơn vị, cùng hướng với vectơ a→.

Bài 4.38 trang 72 Toán 10 Tập 1: Cho ba vectơ a→,b→,u→ với a→=b→=1 và a→⊥b→. Xét một hệ trục Oxy với các vectơ đơn vị i→=a→,j→=b→. Chứng minh rằng:

a) Vectơ u→ có tọa độ là u→.a→;u→.b→.  

b) u→=u→.a→.a→+u→.b→.b→.

Lời giải

Cho ba vectơ a, vecto b, vecto u với | vecto a| = | vecto v| = 1 và vecto a vuông góc vecto b .  (ảnh 1)

Cho ba vectơ a, vecto b, vecto u với | vecto a| = | vecto v| = 1 và vecto a vuông góc vecto b .  (ảnh 1)

Bài 4.39 trang 72 Toán 10 Tập 1: Trên sông, một ca nô chuyển động thẳng đều theo hướng S15°E (xem chú thích ở Bài 3.8, trang 42) với vận tốc có độ lớn bằng 20km/h. Tính vận tốc riêng của ca nô, biết rằng nước trên sông chảy về hướng đông với vận tốc có độ lớn bằng 3 km/h.

Lời giải

Trên sông, một ca nô chuyển động thẳng đều theo hướng S15°E (ảnh 1)

Trong đó:

OE→ là hướng đông, OS→ là hướng nam, OW→ là hướng tây, ON→ là hướng bắc;

OA→ biểu diễn vectơ vận tốc của dòng nước v→n và OA=v→n=3;

OB→ là hướng S150E biểu diễn vectơ vận tốc chuyển động của ca nô v→cano tạo với OS→ một góc 15° và OB=v→cano=20;

Lấy điểm C sao cho OABC là hình bình hành. Khi đó OC→ biểu diễn vectơ vận tốc riêng của ca nô v→r.

Vì OB→ tạo với OS→ một góc 15° nên OB→ tạo với OA→ một góc là 90° ‒ 15° = 75° tức là AOB^=75° 

Xét tam giác OAB có: AB2 = OA2 + OB2 – 2.OA.OB.cosAOB^ 

Þ AB2 = 32 + 202 – 2.3.20.cos75°

Þ AB ≈ 19,44

Vì OABC là hình bình hành nên OC = AB (tính chất hình bình hành)

Suy ra v→r=OC≈19,44 (km/h)

Vậy vận tốc riêng của ca nô khoảng 19,45 km/h.

927
  Tải tài liệu