Cho hình chữ nhật ABCD có AB = 1, BC=căn 2. Gọi M là trung điểm của AD

Giải SBT Toán lớp 10 Bài 11: Tích vô hướng của hai vectơ

Bài 4.30 trang 65 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho hình chữ nhật ABCD có AB = 1, $BC=\sqrt{2}.$Gọi M là trung điểm của AD.

a) Chứng minh rằng các đường thẳng AC và BM vuông góc với nhau.

b) Gọi H là giao điểm của AC, BM. Gọi N là trung điểm của AH và P là trung điểm của CD. Chứng minh rằng tam giác NBP là một tam giác vuông.

Lời giải:

a) Đặt $\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{a},\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{b}$khi đó $\left.\overrightarrow{a}\right|=1$ và $\left.\overrightarrow{b}\right|=\sqrt{2}.$

Vì AB ⊥ AD nên $\overrightarrow{a}\perp \overrightarrow{b}\iff \overrightarrow{a}.\overrightarrow{b}=\overrightarrow{0}$

ABCD là hình chữ nhật nên cũng là hình bình hành nên ta có:

$\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}$(quy tắc hình bình hành)

M là trung điểm của AD nên $\overrightarrow{AM}=\frac{1}{2}\overrightarrow{AD}=\frac{1}{2}\overrightarrow{b}$

Suy ra $\overrightarrow{BM}=\overrightarrow{AM}-\overrightarrow{AB}=\frac{1}{2}\overrightarrow{b}-\overrightarrow{a}$

Khi đó $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{BM}=\left(\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}\right).\left(\frac{1}{2}\overrightarrow{b}-\overrightarrow{a}\right)$

Do đó $\overrightarrow{AC}.\overrightarrow{BM}=0\iff \overrightarrow{AC}\perp \overrightarrow{BM}$

Þ AC ⊥ BM.

b) • Xét tam giác ABC vuông tại C, theo định lí Pythagore ta có:

AC² = AB² + BC² = 1 + ${\left(\sqrt{2}\right)}^2$= 3

$\Rightarrow AC=\sqrt{3}$

Theo hệ thức lượng trong tam giác vuông ta có:

AB² = AH.AC 

Khi đó $\overrightarrow{HC}=\frac{2}{3}\overrightarrow{AC}$và $\overrightarrow{HA}=-\frac{1}{3}\overrightarrow{AC}$

Ta có $\overrightarrow{NB}=\overrightarrow{NA}+\overrightarrow{AB}$(quy tắc ba điiểm)

Vì N là trung điểm của AH nên 

• Có N là trung điểm của HA và P là trung điểm của CD, theo kết quả bài 4.12, trang 58, Sách giáo khoa Toán 10, tập một, ta có:

Khi đó 

Do đó $\overrightarrow{NB}.\overrightarrow{NP}=0\Rightarrow \overrightarrow{NB}\perp \overrightarrow{NP}$

$\Rightarrow$ NB ⊥ NP.