Giải SBT Toán 10 trang 66 Tập 1 Kết nối tri thức

Giải SBT Toán 10 trang 66 Tập 1 Kết nối tri thức

Bài 4.36 trang 66 SBT Toán 10 Tập 1:

Trong mặt phẳng toạ độ Oxy cho hai điểm A(1; 1) và B(7; 5).

a) Tìm toạ độ của điểm C thuộc trục hoành sao cho C cách đều A và B.

b) Tìm toạ độ của điểm D thuộc trục tung sao cho vectơ $\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{DB}$có độ dài ngắn nhất.

Lời giải:

a) Vì C cách đều A và B nên CA = CB

$\Rightarrow$ AC² = BC²

Giả sử C(x; 0) là điểm thuộc trục hoành

Với A(1; 1); B(7; 5) và C(x; 0) ta có:

• $\overrightarrow{AC}=\left(x-1;-1\right)$$\Rightarrow$ AC² = (x – 1)² + (–1)²

$\Rightarrow$ AC² = x² – 2x + 2

• $\overrightarrow{BC}=\left(x-7;-5\right)$$\Rightarrow$ BC² = (x – 7)² + (–5)²

$\Rightarrow$ BC² = x² – 14x + 74

Do đó AC² = BC²

$\Rightarrow$ x² – 2x + 2 = x² – 14x + 74

$\Rightarrow$ 12x = 72

$\Rightarrow$ x = 6

Vậy C(6; 0).

b) Gọi M là trung điểm của AB.

Khi đó $\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{DB}=2\overrightarrow{DM}$

Do đó để vectơ $\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{DB}$có độ dài ngắn nhất thì vectơ $2\overrightarrow{DM}$có độ dài ngắn nhất

$\Rightarrow$ DM có độ dài ngắn nhất

Hay DM² nhỏ nhất.

Giả sử D(0; y) là điểm thuộc trục tung

Với A(1; 1); B(7; 5) và D(0; y) ta có:

• M là trung điểm của AB nên $\begin{array}{l}{x}_M=\frac{1+7}{2}=4\\ y_M=\frac{1+5}{2}=3\end{array}$

$\Rightarrow$ M(4; 3)

$\Rightarrow \overrightarrow{DM}=\left(4;3-y\right)$

$\Rightarrow$ DM² = 4² + (3 – y)²

Hay DM² = (y – 3)² + 16

Vì (y – 3)² ≥ 0 với mọi y

Nên (y – 3)² + 16 ≥ 16 với mọi y

Hay DM² ≥ 16 với mọi y

Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi y – 3 = 0 $\Rightarrow$ y = 3.

Do đó DM đạt giá trị nhỏ nhất khi D(0; 3)

Vậy D(0; 3) thì vectơ $\overrightarrow{DA}+\overrightarrow{DB}$có độ dài ngắn nhất.

Bài 4.37 trang 66 SBT Toán 10 Tập 1:

Trong mặt phẳng toạ độ Oxy cho ba điểm A(–3; 2), B(1; 5) và C(3; −1).

a) Chứng minh rằng A, B, C là ba đỉnh của một tam giác. Tìm toạ độ trọng tâm G của tam giác ấy.

b) Tìm toạ độ trực tâm H của tam giác ABC.

c) Gọi I là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Tìm toạ độ của I.

Lời giải:

a) Với A(–3; 2), B(1; 5) và C(3; −1) ta có:

$\overrightarrow{AB}=\left(4;3\right)$ và $\overrightarrow{AC}=\left(6;-3\right)$

Vì $\frac{4}{6}=\frac{2}{3}\ne \frac{3}{-3}=-1$nên hai vectơ $\overrightarrow{AB}$và $\overrightarrow{AC}$không cùng phương

Do đó ba điểm A, B, C không thẳng hàng

Vậy A, B, C là ba đỉnh của một tam giác.

Vì G là trọng tâm của tam giác ABC nên ta có:

$\begin{array}{l}{x}_G=\frac{-3+1+3}{3}=\frac{1}{3}\\ y_G=\frac{2+5+\left(-1\right)}{3}=2\end{array}$$\Rightarrow G\left(\frac{1}{3};2\right)$

Vậy tọa độ trọng tâm của tam giác ABC là: $G\left(\frac{1}{3};2\right)$.

b) Vì H là trực tâm của tam giác ABC nên AH ⊥ BC và BH ⊥ AC

Hay $\overrightarrow{AH}.\overrightarrow{BC}=0$và $\overrightarrow{BH}.\overrightarrow{AC}=0$

Giả sử H(x; y) là tọa độ trực tâm tam giác ABC

Với A(–3; 2), B(1; 5), C(3; −1) và H(x; y) ta có:

$\Rightarrow$ 6x – 3y = –9(2)

Trừ vế theo vế (2) cho (1) ta có:

5x = 0 $\Rightarrow$ x = 0

$\Rightarrow$ y = 3

$\Rightarrow$ H(0; 3)

Vậy tọa độ trực tâm của tam giác ABC là H(0; 3)

c) Theo kết quả phần a) của Bài 4.15, trang 54, Sách Bài tập, Toán 10, tập một ta có:

$\overrightarrow{AH}=2\overrightarrow{IM}$với M là trung điểm của BC.

Giả sử I(a; b) là tọa độ tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC

Với A(–3; 2), B(1; 5), C(3; −1), H(0; 3) và I(a; b) ta có:

• $\overrightarrow{AH}=\left(3;1\right)$

• M là trung điểm của BC nên $\begin{array}{l}{x}_M=\frac{1+3}{2}=2\\ y_M=\frac{5+\left(-1\right)}{2}=2\end{array}$

Vậy tọa độ tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC là $I\left(\frac{1}{2};\frac{3}{2}\right).$

Bài 4.38 trang 66 SBT Toán 10 Tập 1:

Cho ba điểm M, N, P. Nếu một lực $\overrightarrow{F}$không đổi tác động lên một chất điểm trong suốt quá trình chuyển động của chất điểm, thì các công sinh bởi lực $\overrightarrow{F}$trong hai trường hợp sau có mối quan hệ gì với nhau?

a) Chất điểm chuyển động theo đường gấp khúc từ M đến N rồi tiếp tục từ N đến P.

b) Chất điểm chuyển động thẳng từ M đến P.

Lời giải:

a) Do lực $\overrightarrow{F}$không đổi tác động lên một chất điểm trong suốt quá trình chuyển động của chất điểm nên công sinh bởi lực $\overrightarrow{F}$khi chất điểm chuyển động theo đường gấp khúc từ M đến N rồi tiếp tục từ N đến P là:

b) Do lực $\overrightarrow{F}$không đổi tác động lên một chất điểm trong suốt quá trình chuyển động của chất điểm nên công sinh bởi lực $\overrightarrow{F}$khi chất điểm chuyển động thẳng từ M đến P là:

A₂ $=\overrightarrow{F}.\overrightarrow{MP}$(2)

Từ (1) và (2) ta có A₁ = A₂ $\left(=\overrightarrow{F}.\overrightarrow{MP}\right)$

Vậy A₁ = A₂.