1. Hệ trục tọa độ \(Oxyz\)
Gồm trục hoành \(Ox\), trục tung \(Oy\) và trục cao \(Oz\) với các véctơ đơn vị lần lượt là \(\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{j}\) và \(\overrightarrow{k}\) thỏa mãn:
+) \(\left|\overrightarrow{i}\right|=\left|\overrightarrow{j}\right|=\left|\overrightarrow{k}\right|=1\).
+) \(\overrightarrow{i}\cdot \overrightarrow{j}=\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{k}=\overrightarrow{k}\cdot\overrightarrow{i}=0\).
+) \(\overrightarrow{i}=(1;0;0)\), \(\overrightarrow{j}=(0;1;0)\), \(\overrightarrow{k}=(0;0;1)\).
2. Tọa độ của điểm
+) \(M(x_M;y_M;z_M)\Leftrightarrow \overrightarrow{OM}=x_M\cdot \overrightarrow{i}+y_M\cdot \overrightarrow{j}+z_M\cdot\overrightarrow{k}\).
+) Đặc biệt:
\(M\in Ox\Leftrightarrow M(x;0;0)\).
\(M\in Oy\Leftrightarrow M(0;y;0)\).
\(M\in Oz\Leftrightarrow M(0;0;z)\).
\(M\in (Oxy)\Leftrightarrow M(x;y;0)\).
\(M\in (Oyz)\Leftrightarrow M(0;y;z)\).
\(M\in (Ozx)\Leftrightarrow M(x;0;z)\).
3. Tọa độ của véctơ
a) \(\overrightarrow{v}=(a;b;c)\Leftrightarrow \overrightarrow{v}=a\cdot \overrightarrow{i}+b\cdot \overrightarrow{j}+c\cdot\overrightarrow{k}\).
b) \(\overrightarrow{AB}=(x_B-x_A;\ y_B-y_A;\ z_B-z_A)\).
c) Cho \(\overrightarrow{u}=(a_1;\ b_1;\ c_1)\), \(\overrightarrow{v}=(a_2;\ b_2;\ c_2)\).
Ta có
\begin{eqnarray*}\overrightarrow{u}+\overrightarrow{v}&=& (a_1+a_2;\ b_1+b_2;\ c_1+c_2)\\ k\overrightarrow{u}&=&(ka_1;\ kb_1;\ kc_1)\\ \overrightarrow{u}=\overrightarrow{v}&\Leftrightarrow&\begin{cases}a_1=a_2\\ b_1=b_2\\ c_1=c_2.\end{cases}\end{eqnarray*}
Dạng 1. Xác định tọa độ của điểm và véctơ trong hệ trục
Câu 1:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(O ABC . O' A' B' C'\) như hình bên, biết \(B'(2 ; 3 ; 5)\).
a) Tìm toạ độ các đỉnh còn lại của hình hộp.
b) Tính độ dài đường chéo \(O B'\) của hình hộp chữ nhật đó.
a) Ta có
+) \(O\) là gốc tọa độ nên \(O(0;0;0)\);
+) \(B\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên \((Oxy)\) nên \(B(2;3;0)\);
+) \(C'\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên \((Oyz)\) nên \(A'(0;3;5)\);
+) \(A'\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên \((Oxz)\) nên \(A'(2;0;5)\);
+) \(A\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên trục \(Ox\) nên \(A(2;0;0)\);
+) \(C\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên trục \(Oy\) nên \(C(0;3;0)\);
+) \(O'\) là hình chiếu vuông góc của \(B'\) lên trục \(Oz\) nên \(O'(0;0;5)\).
b) Ta có \(OB'=\sqrt{2^2+3^2+5^2}=\sqrt{38}\).
Câu 2:
Tìm toạ độ của điểm \(P\) được biểu diễn trong hình bên và tính khoảng cách \(O P\).
Dựa vào hình vẽ, ta thấy điểm \(P\) có tọa độ là \((2;3;3)\).
\(OP=\sqrt{2^2+3^2+3^2}=\sqrt{22}\).
Câu 3:
Cho hình hộp chữ nhật \(OABC.O'A'B'C'\). Hệ tọa độ \(Oxyz\) được chọn sao cho các tia \(Ox, Oy, Oz\) lần lượt chứacác điểm \(A, C, O'\).
a) Mặt bên \(OCC'O'\) nằm trong mặt phẳng tọa độ nào?
b) \(Ox\) có vuông góc với mặt bên \(OCC'O'\) không?
c) Mặt bên \(OAA'O'\) có vuông góc với mặt phẳng tọa độ \((Oxy)\) không?
a) Mặt bên \(OCC'O'\) nằm trong mặt phẳng tọa độ \((Oyz)\).
b) \(Ox \perp (Oyz)\) nên \(Ox \perp \left(OCC'O'\right)\).
c) Mặt bên \(OAA'O'\) nằm trong mặt phẳng tọa độ \((Oxz)\).
Các mặt phẳng tọa độ đôi một vuông góc với nhau nên \(\left(OAA'O'\right) \perp (Oxy)\).
Câu 4:
Cho hình hộp đứng \(ABCD.A'B'C'D'\) có đáy là hình thoi. Hai đường chéo \(AC, BD\) của đáy có chiều dài lần lượt là \(a, b\). Cạnh bên \(AA'=c\). Hệ tọa độ \(Oxyz\) có gốc trùng với giao điểm \(O\) của hai đường chéo hình thoi \(ABCD\), có tia \(Ox\) trùng với tia \(OB\) và tia \(Oy\) trùng với tia \(OC\). Hãy xác định
a) tọa độ các đỉnh của hình hộp;
b) tọa độ véc-tơ \(\overrightarrow{BD'}\).
Ta có
a) \(O(0;0;0); B;D \in Ox\Rightarrow B\left(\displaystyle\frac{b}{2};0;0\right); D\left(-\displaystyle\frac{b}{2};0;0\right)\).
\(A;C\in Oy\Rightarrow A\left(0;-\displaystyle\frac{a}{2};0\right); C\left(0;\displaystyle\frac{a}{2};0\right)\).
\(A'\in Oz\Rightarrow A'\left(0;0;c\right)\).
Ta có
\(\overrightarrow{AA'}=\left(0;\displaystyle\frac{a}{2};c\right); \overrightarrow{BB'}=\left(x_{B'}-\displaystyle\frac{b}{2};y_{B'};z_{B'}\right)\);
\(\overrightarrow{CC'}=\left(x_{C'};y_{C'}-\displaystyle\frac{a}{2};z_{C'}\right); \overrightarrow{DD'}=\left(x_{D'}+\displaystyle\frac{b}{2};y_{D'};z_{D'}\right)\).
Ta có
\(\bullet\) \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{BB'}\Rightarrow B'\left(\displaystyle\frac{b}{2};\displaystyle\frac{a}{2};c\right)\).
\(\bullet\) \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{CC'}\Rightarrow C'\left(0;a;c\right)\).
\(\bullet\) \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{DD'}\Rightarrow D'\left(- \displaystyle\frac{b}{2};\displaystyle\frac{a}{2};c\right)\).
b) \(\overrightarrow{BD'}=\left(-b;\displaystyle\frac{a}{2};c\right)\).
Câu 5:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(ABCD.A'B'C'D'\) có đỉnh \(A'\) trùng với gốc \(O\) và các đỉnh \(D', B', A\) lần lượt thuộc các tia \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) (hình bên). Giả sử đỉnh \(C\) có toạ độ là \((2 ; 3 ; 5)\) đối với hệ toạ độ \(Oxyz\), hãy tìm toạ độ củacác đỉnh \(D'\), \(B'\), \(A\) đối với hệ toạ độ đó.
Vì đỉnh \(D'\) thuộc tia \(O x\) nên hai véc-tơ \(\overrightarrow{O D'}\) và \(\overrightarrow{i}\) cùng phương, suy racó số thực \(m\) sao cho \(\overrightarrow{O D'}=m \overrightarrow{i}\).
Tương tự, có các số thực \(n\), \(p\) sao cho \(\overrightarrow{O B'}=n \overrightarrow{j}\) và \(\overrightarrow{O A}=p \overrightarrow{k}\). Theo quy tắc hình hộp, suy ra \(\overrightarrow{O C}=\overrightarrow{O D'}+\overrightarrow{O B'}+\overrightarrow{O A}=m \overrightarrow{i}+n \overrightarrow{j}+p \overrightarrow{k}\) và do đó điểm \(C\) có toạ độ là \((m ; n ; p)\).
Mặt khác, đỉnh \(C\) có toạ độ là \((2 ; 3 ; 5)\) nên \(m=2, n=3\), \(p=5\), tức là \(\overrightarrow{O D'}=2 \overrightarrow{i}, \overrightarrow{O B'}=3 \overrightarrow{j}\) và \(\overrightarrow{O A}=5 \overrightarrow{k}\).
Từ đây suy ra \(D'(2 ; 0 ; 0), B'(0 ; 3 ; 0)\) và \(A(0 ; 0 ; 5)\).
Câu 6:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(ABCD.A'B'C'D'\) có đỉnh \(A\) trùng với gốc \(O\) và các đỉnh \(D\), \(B\), \(A'\) có toạ độ lần lượt là \((2 ; 0 ; 0)\), \((0 ; 4 ; 0)\), \((0 ; 0 ; 3)\) (hình vẽ). Xác định toạ độ củacác đỉnh còn lại của hình hộp chữ nhật.
a) Vì \(\overrightarrow{DC}=\overrightarrow{AB}\) nên ta tìm được \(C(2;4;0)\).
b) Vì \(\overrightarrow{DD'}=\overrightarrow{AA'}\) nên ta tìm được \(D'(2;0;3)\).
c) Vì \(\overrightarrow{CC'}=\overrightarrow{DD'}\) nên ta tìm được \(C'(2;4;3)\).
d) Vì \(\overrightarrow{BB'}=\overrightarrow{AA'}\) nên ta tìm được \(B'(2;0;3)\).
Câu 7:
Hình bên minh hoạ một hệ toạ độ \(Oxyz\) trong không gian cùng với các hình vuông có cạnh bằng \(1\) đơn vị. Tìm toạ độ của điểm \(M\).
Trong hình bên, \(ABCM.FODE\) là hình hộp chữ nhật. Áp dụng quy tắc hình hộp suy ra
\[\overrightarrow{O M}=\overrightarrow{O F}+\overrightarrow{O D}+\overrightarrow{O B}=3 \overrightarrow{i}+4 \overrightarrow{j}+3 \overrightarrow{k}.\]
Vì vậy, toạ độ của điểm \(M\) là \((3 ; 4 ; 3)\).
Câu 8:
Một phòng học có thiết kế dạng hình hộp chữ nhật với chiều dài là \(8\) m, chiều rộng là \(6\) m và chiều cao là \(3\) m. Một chiếc đèn được treo tại chính giữa trần nhà của phòng học. Xét hệ trục toạ độ \(Oxyz\) có gốc \(O\) trùng với một góc phòng và mặt phẳng \((Oxy)\) trùng với mặt sàn, đơn vị đo được lấy theo mét.
Hãy tìm toạ độ của điểm treo đèn.
Gọi các điểm \(B(3;0;0)\), \(C(3;6;0)\), \(D(0;6;0)\) như hình vẽ.
\(N\) là trung điểm \(OC\), \(N'\) là hình chiếu của \(N\) lên mặt phẳng trần nhà.
Suy ra \(N'\) là điểm treo đèn.
Ta có \(N\) có tọa độ là \(\left(\displaystyle\frac{0+3}{2};\displaystyle\frac{0+6}{2};\displaystyle\frac{0+0}{2}\right)\), suy ra \(N\left(\displaystyle\frac{3}{2};3;0\right)\).
Suy ra \(N'\left(\displaystyle\frac{3}{2};3;3\right)\).
Vậy tọa độ của điểm treo đèn là \(\left(\displaystyle\frac{3}{2};3;3\right)\).
Câu 9:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(ABCD.A'B'C'D'\) có đỉnh \(A\) trùng với gốc \(O\), các véc-tơ \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AD}\), \(\overrightarrow{AA'}\) theo thứ tự cùng hướng với \(\overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}, \overrightarrow{k}\) và có \(AB=8\), \(AD=6\), \(AA'=4\). Tìm toạ độ các véc-tơ \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{AC'}\) và \(\overrightarrow{AM}\) với \(M\) là trung điểm củacạnh \(C'D'\).
Để tìm toạ độ của véctơ \(\overrightarrow{AB}\), tacần biểu diễn \(\overrightarrow{AB}\) theo ba véctơ \(\overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}, \overrightarrow{k}\).
Do \(\overrightarrow{AB}\) cùng phương với \(\overrightarrow{i}\) và \(|\overrightarrow{AB}|=AB=8=8|\overrightarrow{i}|\) nên \(\overrightarrow{AB}=8\overrightarrow{i}\) hay \(\overrightarrow{AB}=8\overrightarrow{i}+0\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\).
Tương tự, tacũng có \(\overrightarrow{AD}=0\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\), \(\overrightarrow{AA'}=0\overrightarrow{i}+0\overrightarrow{j}+4\overrightarrow{k}\).
Trong hình bình hành \(ABCD\), ta có \(\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}=8\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\).
Trong hình bình hành \(AA'C'C\), ta có \(\overrightarrow{AC'}=\overrightarrow{AC}+\overrightarrow{AA'}=8\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+4\overrightarrow{k}\).
Vì \(M\) là trung điểm \(C'D'\) nên
\(\begin{aligned}[t]\overrightarrow{AM} &=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\overrightarrow{AD'}+\overrightarrow{AC'}\right) \\&=\displaystyle\frac{1}{2}\left(\overrightarrow{AA'}+\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{AC'}\right) \\&=\displaystyle\frac{1}{2}\left(4\overrightarrow{k}+6\overrightarrow{j}+8\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+4\overrightarrow{k}\right)\\&=4\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+4\overrightarrow{k}.\end{aligned}\)
Câu 10:
Xét hệ tọa độ \(Oxyz\) gắn với hình lập phương \(ABCD.A'B'C'D'\) như hình vẽ, đơn vị của mỗi trục bằng độ dài cạnh của hình lập phương. Biết \(A(0;0;0)\), \(B(1;0;0)\), \(D(0;1;0)\), \(A'(0;0;1)\).
a) Xác định tọa độ các đỉnh còn lại của hình lập phương \(ABCD.A'B'C'D'\).
b) Xác định tọa độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(A'BD\).
c) Xác định tọa độ các véc-tơ \(\overrightarrow{OG}\) và \(\overrightarrow{OC'}\). Chứng minh rằng ba điểm \(O\), \(G\), \(C'\) thẳng hàng và \(\overrightarrow{OG}=\displaystyle\frac{1}{3}OC'\).
a) Tọa độ các đỉnh của hình lập phương lần lượt là
\(C(1;1;0)\), \(B'(1;0;1)\), \(D'(0;1;1)\), \(C'(1;1;1)\).
b) Tọa độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(A'BD\) là
\(G\left(\displaystyle\frac{1}{3};\displaystyle\frac{1}{3};\displaystyle\frac{1}{3}\right).\)
c) Tọa độ của véc-tơ \(\overrightarrow{OG}=\left(\displaystyle\frac{1}{3};\displaystyle\frac{1}{3};\displaystyle\frac{1}{3}\right)\) và \(\overrightarrow{OC'}=(1;1;1)\).
Khi đó, \(\overrightarrow{OG}=\displaystyle\frac{1}{3}\overrightarrow{OC'}\) suy ra \(\overrightarrow{OG}\), \(\overrightarrow{OC'}\) cùng phương nên ba điểm \(O\), \(G\), \(C'\) thẳng hàng và \(\overrightarrow{OG}=\displaystyle\frac{1}{3}\overrightarrow{OC'}\).
Câu 11:
Cho tứ diện \(SABC\) có \(ABC\) là tam giác vuông tại \(B\), \(BC=3\), \(BA=2\), \(SA\) vuông góc với mặt phẳng \((ABC)\) và có độ dài bằng \(2\).
a) Xác định một hệ toạ độ dựa trên gợi ý của hình vẽ và chỉ racác véctơ đơn vị trên các trục toạ độ.
b) Tìm toạ độ các điểm \(A, B, C, S\).
a) Dựa trên gợi ý của hình vẽ ta xác định một hệ trục toạ độ là \(Bxyz\) với \(B\) trùng với gốc toạ độ \(O(0; 0)\) và các véctơ đơn vị là \(\overrightarrow{i}\) trên trục \(Bx\); \(\overrightarrow{j}\) trên trục \(By\); \(\overrightarrow{k}\) trên trục \(Bz\).
b) Ta có \(\overrightarrow{BA}=0\overrightarrow{i}+2\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\) nên \(A(0; 2; 0)\).
Vì \(B\) trùng gốc \(O\) nên \(B(0; 0; 0)\).
Vì \(\overrightarrow{BC}=0\overrightarrow{i}+0\overrightarrow{j}+3\overrightarrow{k}\) nên \(C(0; 0; 3)\).
Ta có \(\overrightarrow{BS}=\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{BH}\)
mà \(\overrightarrow{BA}=0\overrightarrow{i}+2\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\)
và \(\overrightarrow{BH}=0\overrightarrow{i}+0\overrightarrow{j}+2\overrightarrow{k}\)
nên \(\overrightarrow{BH}=0\overrightarrow{i}+2\overrightarrow{j}+2\overrightarrow{k}\) hay \(S(0; 2; 2)\).
Câu 12:
Cho hình chóp \(S.ABC\) có đáy \(ABC\) là tam giác đều cạnh bằng \(2\), \(SA\) vuông góc với đáy và \(SA =1\). Thiết lập hệ toạ độ như hình vẽ bên, hãy vẽ các véc-tơ đơn vị trên các trục \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) và tìm toạ độ các điểm \(A\), \(B\), \(C\), \(S\).
Vì \(BC = 2\), \(O\) là trung điểm \(BC\) nên \(OC =1\). Suy ra điểm cuối của véc-tơ \(\overrightarrow{i}\) là điểm \(C\).
Vì \(SAOH\) là hình chữ nhật nên \(OH = SA = 1\). Suy ra điểm cuối của véc-tơ \(\overrightarrow{k}\) là điểm \(H\).
Tam giác \(ABC\) đều, có \(AO\) là đường cao.
Suy ra \(AO = \sqrt{AB^2 - OB^2} = \sqrt{3}\). Trên cạnh \(OA\), lấy điểm \(j\) sao cho \(Oj = 1\).
Vậy ta được các véc-tơ \(\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{k}\) như hình vẽ.
Điểm \(C\) nằm trên tia \(Ox\), \(OC = 1\Rightarrow \overrightarrow{OC} = 1\cdot \overrightarrow{i} + 0\cdot \overrightarrow{j} + 0\cdot \overrightarrow{k} \Rightarrow C(1; 0; 0)\).
Điểm \(B\) nằm trên tia đối của tia \(Ox\), \(OB = 1 \Rightarrow \overrightarrow{OB} = (-1)\cdot \overrightarrow{i} + 0\cdot \overrightarrow{j} + 0\cdot \overrightarrow{k} \Rightarrow B(-1; 0; 0)\).
Điểm \(A\) nằm trên tia \(Oy\), \(OA = \sqrt{3} \Rightarrow \overrightarrow{OA} = 0\cdot \overrightarrow{i} + \sqrt{3}\cdot \overrightarrow{j} + 0\cdot \overrightarrow{k}\Rightarrow A(0;\sqrt{3};0)\).
Ta có \(\overrightarrow{OS} = \overrightarrow{OA} + \overrightarrow{OH} = 0\cdot \overrightarrow{i} + \sqrt{3}\cdot \overrightarrow{j} + 0\cdot \overrightarrow{k} + 0\cdot \overrightarrow{i} + 0\cdot \overrightarrow{j} + 1\cdot \overrightarrow{k} = 0\cdot \overrightarrow{i} + \sqrt{3}\cdot \overrightarrow{j} + 1\cdot \overrightarrow{k}\).
Suy ra \(S(0;\sqrt{3};1)\).
Câu 13:
Cho hình chóp tứ giác đều \(S.ABCD\) có \(O\) là giao điểm của \(AC\) và \(BD\). Biết \(SA=a, SO=h\). Xét hệ tọa độ \(Oxyz\) với các tia \(Ox, Oy, Oz\) tương ứng trùng với các tia \(OB, OC, OS\) như ở Hình 2.40. Hãy xác định tọa độ các điểm \(S, A, B, C, D\).
Gọi \(a\) là các cạnh của hình chóp tứ giác đều \(S.ABCD\). Ta có \(BD=AC=a\sqrt{2}\).
\(O(0;0;0); B\in Ox\Rightarrow B\left(\displaystyle\frac{a\sqrt{2}}{2};0;0\right); C\in Oy \Rightarrow C\left(0;\displaystyle\frac{a\sqrt{2}}{2};0\right); S\in Oz\Rightarrow S\left(0;0;\displaystyle\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)\).
\(O\) là trung điểm \(AC\) và \(BD \Rightarrow A\left(0; -\displaystyle\frac{a\sqrt{2}}{2}; 0\right); D\left(-\displaystyle\frac{a\sqrt{2}}{2};0;0\right)\).
Câu 14:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình chóp \(S.ABCD\) có đáy \(ABCD\) là hình thoi cạnh bằng \(5\), giao điểm
hai đường chéo \(AC\) và \(BD\) trùng với gốc \(O\). Các véc-tơ \(\overrightarrow{OB}\), \(\overrightarrow{OC}\), \(\overrightarrow{OS}\) lần lượt cùng hướng với \(\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{k}\) và \(OA = OS = 4\) (hình vẽ bên). Tìm toạ độ các véc-tơ \(\overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{AC}\), \(\overrightarrow{AS}\) và \(\overrightarrow{AM}\) với \(M\) là trung điểm củacạnh \(SC\).
Xét tam giác \(OAB\) vuông tại \(O\) và có \(OA = 4\), \(AB = 5\) nên \(OB = \sqrt{AB^2 - OA^2 } = 3\).
Điểm \(B\) nằm trên tia \(Ox\), \(OB = 3\Rightarrow \overrightarrow{OB} = 3\overrightarrow{i}\).
Điểm \(A\) nằm trên tia đối của tia \(Oy\), \(OA = 4\) \(\Rightarrow \overrightarrow{OA}=-4\overrightarrow{j}\).
Điểm \(C\) nằm trên tia \(Oy\), \(OC = OA = 4\Rightarrow \overrightarrow{OC}=4\overrightarrow{j}\).
Điểm \(S\) nằm trên tia \(Oz\), \(OS = 4\Rightarrow \overrightarrow{OS}=4\overrightarrow{k}\).
Khi đó \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{OB} - \overrightarrow{OA} = 3\cdot \overrightarrow{i}+4\cdot \overrightarrow{j}+0\cdot \overrightarrow{k}\)
\(\Rightarrow \overrightarrow{AB} = (3; 4; 0)\).
\(\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{OC} - \overrightarrow{OA} = 0\cdot \overrightarrow{i}+8\cdot \overrightarrow{j}+0\cdot \overrightarrow{k}\)
\(\Rightarrow \overrightarrow{AC} = (0; 8; 0)\).
\(\overrightarrow{AS} = \overrightarrow{OS} - \overrightarrow{OA} = 0\cdot \overrightarrow{i}+4\cdot \overrightarrow{j}+4\cdot \overrightarrow{k} \Rightarrow \overrightarrow{AS} = (0; 4; 4)\).
\(\overrightarrow{AM} = \displaystyle\frac{1}{2}\left(\overrightarrow{AC}+\overrightarrow{AS}\right)= 0\cdot \overrightarrow{i}+6\cdot \overrightarrow{j}+2\cdot \overrightarrow{k} \Rightarrow \overrightarrow{AM} = (0; 6; 2)\).
Câu 15:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(ABCD.A'B'C'D'\) có đỉnh \(A\) trùng với gốc tọa độ và các đỉnh \(B\), \(D\), \(A'\) tương ứng thuộc các tia \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) như trong hình vẽ. Cho biết \(AB=a\), \(AD=3a\), \(AA'=2a\) (với \(a>0\)). Gọi \(G\) là trọng tâm của tam giác \(A'BC\).
a) Tìm tọa độ điểm \(G\).
b) Tính khoảng cách từ \(G\) đến mặt phẳng \((ABCD)\)
c) Tính thể tích khối chóp \(G.ABCD\).
Tọa độ các đỉnh của hình chữ nhật là \(A(0;0;0)\), \(B(a,0,0)\), \(C(a;2a;0)\), \(D(0,2a,0)\), \(A'(0;0;2a)\), \(B'(a,0,2a)\), \(C'(a,3a;2a)\), \(D'(0;3a,2a)\).
a) \(G\) là trọng tâm tam giác \(A'BC\) nên \(G\left(\displaystyle\frac{2a}{3};\displaystyle\frac{2a}{3};\displaystyle\frac{2a}{3}\right)\).
b) Phương trình mặt phẳng \((ABCD)\) là \(z=0\). Suy ra, \(\mathrm{\,d}(G;(ABCD))=\displaystyle\frac{2a}{3}\).
c) Ta có \(V_{G.ABCD}=2V_{G.ABD}=2\cdot\displaystyle\frac{1}{6}|[\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}]\overrightarrow{AG}|\).
Ta có \(\begin{cases}\overrightarrow{AB}=(a;0;0)\\\overrightarrow{AD}=(0;3a;0)\\\overrightarrow{AG}=\left(\displaystyle\frac{2a}{3};\displaystyle\frac{2a}{3};\displaystyle\frac{2a}{3}\right)\end{cases}\Rightarrow [\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AD}]=(0;0;3a^2)\).
Suy ra, \(V_{G.ABCD}=2\cdot\displaystyle\frac{1}{6}|[\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC}]\overrightarrow{AG}|=\displaystyle\frac{2}{3}a^3\).
Câu 16:
Hình minh họa sơ đồ một ngôi nhà trong hệ trục tọa độ \(Oxyz\), trong đó nền nhà, bốn bức tường và hai mái nhà đều là hình chữ nhật.
a) Tìm tọa độ củacác điểm \(A\), \(H\) và \(F\).
b) Tính góc dốc của mái nhà, tức là tìm số đo của góc nhị diện có cạnh là đường thẳng \(FG\), hai mặt lần lượt là \((FGQP)\) và \((FGHE)\) (làm tròn kết quả đến hàng phần mười của độ).
a) Vì nền nhà là hình chữ nhật nên tứ giác \(OABC\) là hình chữ nhật, suy ra \(x_A=x_B=4\), \(y_C=y_B=5\). Do \(A\) nằm trên trục \(Ox\) nên tọa độ điểm \(A\) là \((4;0;0)\). Tường nhà là hình chữ nhật, suy ra \(y_H=y_C=5\), \(z_H=z_E=3\). Do \(H\) nằm trên mặt phẳng \((Oyz)\) nên tọa độ điểm \(H\) là \((0;5;3)\).
Tứ giác \(OAFE\) là hình chữ nhật nên \(x_F=x_A=4\); \(z_F=z_E=3\). Do \(F\) nằm trên mặt phẳng \((Ozx)\) nên tọa độ điểm \(F\) là \((4;0;3)\).
b) Để tính góc dốc của mái nhà, ta đi tính số đo góc nhị diện có cạnh là đường thẳng \(FG\), hai mặt phẳng lần lượt là \((FGQP)\) và \((FGHE)\). Do mặt phẳng \((Ozx)\) vuông góc với hai mặt phẳng \((FGQP)\) và \((FGHE)\) nên góc \(PFE\) là góc phẳng nhị diện ứng với góc nhị diện đó.
Ta có \(\overrightarrow{FP}=(-2;0;1)\), \(\overrightarrow{FE}=(-4;0;0)\).
Suy ra
\begin{eqnarray*}\cos \widehat{PFE}=\cos \left(\overrightarrow{FP},\overrightarrow{FE}\right)=\displaystyle\frac{\overrightarrow{FP}\cdot \overrightarrow{FE}}{\left|\overrightarrow{FP}\right|\cdot \left|\overrightarrow{FE}\right|}\\=\displaystyle\frac{(-2)\cdot (-4)+0\cdot 0+1\cdot 0}{\sqrt{(-2)^2+0^2+1^2}\cdot \sqrt{(-4)^2+0^2+0^2}}=\displaystyle\frac{2\sqrt{5}}{5}.\end{eqnarray*}
Do đó, \(\widehat{PFE}\approx 26{,}^\circ\). Vậy góc dốc của mái nhà khoảng \(26{,}6^\circ\).
Câu 17:
Trong không gian \(Oxyz\), biết:
a) \(\overrightarrow{a}=(-2; 5; -7)\), \(\overrightarrow{b}=(4; 0; 1)\). Tính \(\overrightarrow{a}\), \(\overrightarrow{b}\) theo các véctơ \(\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{k}\).
b) \(A(7; -2; 1)\), \(B(0; 5; 0)\). Tính \(\overrightarrow{OA}\), \(\overrightarrow{OB}\) theo các véctơ \(\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{k}\).
a) \(\overrightarrow{a}=-2\overrightarrow{i}+5\overrightarrow{j}-7\overrightarrow{k}\).
\(\overrightarrow{b}=4\overrightarrow{i}+\overrightarrow{k}\).
b) \(\overrightarrow{OA}=7\overrightarrow{i}-2\overrightarrow{j}+\overrightarrow{k}\).
\(\overrightarrow{OB}=5\overrightarrow{j}\).
Câu 18:
Trong không gian \(Oxyz\), biết:
a) \(\overrightarrow{a}=5\overrightarrow{i}+7\overrightarrow{j}-3\overrightarrow{k}\), \(\overrightarrow{b}=2\overrightarrow{i}+4\overrightarrow{k}\). Tìm toạ độ các véctơ \(\overrightarrow{a}\), \(\overrightarrow{b}\).
b) \(\overrightarrow{OM}=4\overrightarrow{i}-\overrightarrow{j}+3\overrightarrow{k}\), \(\overrightarrow{ON}=8\overrightarrow{i}-5\overrightarrow{j}\). Tìm toạ độ các điểm \(M, N\).
a) Toạ độ véctơ \(\overrightarrow{a}=(5; 7; -3)\).
Toạ độ véctơ \(\overrightarrow{b}=(2; 0; 4)\).
b) Toạ độ điểm \(M(4; -1; 3)\).
Toạ độ điểm \(N(8; -5; 0)\).
Câu 19:
Cho điểm \(M(1 ; 2 ; 3)\). Hãy tìm toạ độ củacác điểm:
a) \(M_1\), \(M_2\), \(M_3\) lần lượt là hình chiếu vuông góc của \(M\) trên các mặt phẳng toạ độ \((O x y)\), \((O y z)\), \((O x z)\).
b) \(M'\), \(M''\), \(M'''\) lần lượt là điểm đối xứng của \(M\) qua \(O\), mặt phẳng \((O x y)\) và trục \(O y\).
a) Ta có \(M_1(1;2;0)\), \(M_2(0;2;3)\), \(M_3(1;0;3)\).
b) Ta có \(M'(-1;-2;-3)\), \(M''(1;2;-3)\), \(M'''(-1;2;-3)\).
Câu 20:
Cho tứ diện \(OABC\) có \(OA\), \(OB\), \(OC\) đôi một vuông góc và có độ dài bằng \(1\). Vẽ hệ trục toạ độ \(Oxyz\) có gốc là \(O\), các điểm \(A, B, C\) lần lượt nằm trên các tia \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) và chỉ racác véctơ đơn vị trên các trục toạ độ.
Với \(O\) là gốc toạ độ, ta vẽ được các trục \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\) như Hình 3. Ba véctơ đơn vị trên ba trục lần lượt là \(\overrightarrow{i}=\overrightarrow{OA}\), \(\overrightarrow{j}=\overrightarrow{OB}\), \(\overrightarrow{k}=\overrightarrow{OC}\).
Câu 21:
Cho hình hộp chữ nhật \(OABC.O'B'C'\) có cạnh \(OA=4\), \(OC=6\), \(OO'=3\). Chọn hệ trục toạ độ \(Oxyz\) có gốc toạ độ \(O\); các điểm \(A, C, O'\) lần lượt nằm trên các tia \(Ox\), \(Oy\), \(Oz\). Xác định toạ độ các điểm \(A, B, B'\).
Ta có \(\overrightarrow{OA}=4\overrightarrow{i}+0\overrightarrow{j}+0\overrightarrow{k}\), suy ra \(A(4; 0; 0)\);
\(\overrightarrow{OB'}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OC}+\overrightarrow{OO'}=4\overrightarrow{i}+6\overrightarrow{j}+3\overrightarrow{k}\), suy ra \(B'(4; 6; 3)\).
Câu 22:
Trong không gian \(Oxyz\), cho \(A(-2;3;4)\). Gọi \(H, K, P\) lần lượt là hình chiếu của điểm \(A\) trên các trục \(Ox, Oy, Oz\). Tìm tọa độ củacác điểm \(H,K,P\).
Tìm tọa độ củacác điểm \(H=(-2;0;0)\).
Tìm tọa độ củacác điểm \(K=(0;3;0)\).
Tìm tọa độ củacác điểm \(P=(0;0;4)\).
Câu 23:
Trong không gian \(Oxyz\), cho \(A(3 ;-2 ;-1)\). Gọi \(A_1\), \(A_2\), \(A_3\) lần lượt là hình chiếu của điểm \(A\) trên các mặt phẳng toạ độ \((Oxy),(Oyz),(Ozx)\). Tìm toạ độ củacác điểm \(A_1, A_2, A_3\).
Toạ độ củacác điểm \(A_1=(3 ;-2 ;0)\).
Toạ độ củacác điểm \(A_2=(3 ;0 ;-1)\).
Toạ độ củacác điểm \(A_3=(0 ;-2 ;-1)\)
Câu 24:
Trong không gian \(Oxyz\), xác định vị trí điểm \(G(2;-1; 3)\).
Vì \(G(2;-1; 3)\) nên \(\overrightarrow{OG}=2\overrightarrow{i}-\overrightarrow{j}+3\overrightarrow{k}\).
Trên các trục \(Ox, Oy, Oz\) lần lượt lấy ba điểm \(A, B, C\) sao cho:
\(\overrightarrow{OA}=2\overrightarrow{i}\), \(\overrightarrow{OB}=-\overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{OC}=3\overrightarrow{k}\).
Trong mặt phẳng tọa độ \((Oxy)\), vẽ hình chữ nhật \(OAG'B\). Nối \(G'\) với \(O\). Ta có \(\overrightarrow{OG'}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}\).
Trong mặt phẳng \((COG')\), vẽ hình chữ nhật \(COG'G\). Khi đó \(\overrightarrow{OG}=\overrightarrow{OG'}+\overrightarrow{OC}\).
Từ \((1)\) và \((2)\) suy ra:
\(\overrightarrow{OG}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OC}=2 \overrightarrow{i}-\overrightarrow{j}+3\overrightarrow{k}\), nghĩa là \(G(2; -1; 3)\).
Vậy vị trí của điểm cần tìm chính là đỉnh \(G\) của hình chữ nhật \(COG'G\).
Câu 25:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(OBCD.O'B'C'D'\) có \(B(2; 0; 0), D(0; 1; 0)\), \(O'(0; 0; 1)\). Tìm tọa độ các đỉnh còn lại.
Tọa độ đỉnh \(O\) là \((0; 0; 0)\).
Theo giả thiết, ta có \(\overrightarrow{OB}=2\overrightarrow{i}, \overrightarrow{OD}=\overrightarrow{j}, \overrightarrow{OO'}=\overrightarrow{k}\).
Suy ra:
\(\begin{cases} \overrightarrow{OC}=\overrightarrow{O B}+\overrightarrow{OD}=2 \overrightarrow{i}+\overrightarrow{j}; \\ \overrightarrow{OB'}=\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OO'}=2\overrightarrow{i}+\overrightarrow{k}; \\ \overrightarrow{OC'}=\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{OD}+\overrightarrow{OO'}=2 \overrightarrow{i}+\overrightarrow{j}+\overrightarrow{k}; \\ \overrightarrow{OD'}=\overrightarrow{OD}+\overrightarrow{OO'}=\overrightarrow{j}+\overrightarrow{k}.\end{cases}\)
Vậy \(C(2; 1; 0), B'(2; 0; 1), C'(2; 1; 1), D'(0; 1; 1)\).
Câu 26:
Cho hình hộp \(ABCD.A'B'C'D'\) có \(A(1 ; 0 ; 1)\), \(B(2 ; 1 ; 2)\), \(D(1 ;-1 ; 1), C'(4 ; 5 ;-5)\). Tìm tọa độ các đỉnh còn lại của hình hộp.
Ta có
+) \(\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC}\Leftrightarrow \begin{cases} 2-1=x_C-1\\ 1-0=y_C-(-1)\\ 2-1=z_C-1\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x_C=2\\ y_C = 0\\ z_C=2\end{cases}\Rightarrow C(2;0;2)\);
+) \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{CC'}\Leftrightarrow \begin{cases}x_{A'}-1=2-4\\ y_{A'}-0=0-5 \\ z_{A'}-1=2-(-5)\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x_{A'}=-1\\ y_{A'}=-5\\ z_{A'}=8\end{cases}\Rightarrow A'(-1;-5;8)\);
+) \(\overrightarrow{BB'}=\overrightarrow{CC'}\Leftrightarrow\begin{cases}x_{B'}-2=2-4\\ y_{B'}-1=0-5\\ z_{B'}-2=2-(-5)\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}x_{B'}=0\\ y_{B'}=-4\\ z_{B'}=9\end{cases}\Rightarrow B'(0;-4;9)\);
+) \(\overrightarrow{DD'}=\overrightarrow{CC'}\Leftrightarrow\begin{cases}x_{D'}-1=2-4\\ y_{D'}-(-1)=0-5\\ z_{D'}-1=2-(-5)\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}x_{D'}=-1\\ y_{D'}=-6\\ z_{D'}=8\end{cases}\Rightarrow D'(-1;-6;8)\).
Câu 27:
Cho ba điểm \(A(2 ; 1 ;-1)\), \(B(3 ; 2 ; 0)\) và \(C(2 ;-1 ; 3)\).
a) Chứng minh rằng \(A\), \(B\), \(C\) là ba đỉnh của một tam giác. Tính chu vi tam giác \(ABC\).
b) Tìm toạ độ trung điểm củacác cạnh của tam giác \(ABC\).
c) Tìm toạ độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\).
a) Ta có \(\overrightarrow{AB}=(1;1;1)\) và \(\overrightarrow{AC}=(0;-2;4)\).
Không tồn tại số \(k\) nào để \(\overrightarrow{AB}=k\overrightarrow{AC}\) nên hai véctơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\) không cùng phương. Suy raba điểm \(A\), \(B\), \(C\) không thẳng hàng nên \(A\), \(B\), \(C\) là ba đỉnh của một tam giác.
Ta có
\(AB=\sqrt{1^2+1^2+1^2}=\sqrt{3}\);
\(AC=\sqrt{0^2+(-2)^2+4^2}=2\sqrt{5}\);
\(BC=\sqrt{(2-3)^2+(-1-2)^2+(3-0)^2}=\sqrt{19}\).
Vậy chu vi của tam giác \(ABC\) bằng \(\sqrt{3}+2\sqrt{5}+\sqrt{19}\approx 10{,}56\).
b) Tọa độ trung điểm \(M\) của đoạn thẳng \(AB\) là
\[M\left(\displaystyle\frac{2+3}{2};\displaystyle\frac{1+2}{2};\displaystyle\frac{-1+0}{2}\right) \text{ hay } M\left(\displaystyle\frac{5}{2};\displaystyle\frac{3}{2};-\displaystyle\frac{1}{2}\right).\]
Tọa độ trung điểm \(N\) của đoạn thẳng \(BC\) là
\[N\left(\displaystyle\frac{3+2}{2};\displaystyle\frac{2+(-1)}{2};\displaystyle\frac{0+3}{2}\right) \text{ hay } N\left(\displaystyle\frac{5}{2};\displaystyle\frac{1}{2};\displaystyle\frac{3}{2}\right).\]
Tọa độ trung điểm \(P\) của đoạn thẳng \(AC\) là
\[P\left(\displaystyle\frac{2+2}{2};\displaystyle\frac{1+(-1)}{2};\displaystyle\frac{-1+3}{2}\right) \text{ hay } P(2;0;1).\]
c) Toạ độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\) là
\[G\left(\displaystyle\frac{2+3+2}{3};\displaystyle\frac{1+2+(-1)}{3};\displaystyle\frac{-1+0+3}{3}\right) \text{ hay } G \left(\displaystyle\frac{7}{3};\displaystyle\frac{2}{3};\displaystyle\frac{2}{3}\right).\]
Câu 28:
Cho tam giác \(ABC\) có \(A(1; -1; 1)\), \(B(0; 1; 2)\), \(C(1; 0; 1)\). Tìm tọa độ
a) Trung điểm \(M\) của \(AB\);
b) Trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\).
a) Tọa độ trung điểm \(M\) của đoạn thẳng \(AB\) là
\[M\left(\displaystyle\frac{1 + 0}{2}; \displaystyle\frac{-1 + 1}{2}; \displaystyle\frac{1 + 2}{2} \right) \text{ hay } M\left(\displaystyle\frac{1}{2}; 0; \displaystyle\frac{3}{2}\right).\]
b) Tọa độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\) là
\[G\left(\displaystyle\frac{1 + 0 + 1}{3}; \displaystyle\frac{-1 + 1 + 0}{3}; \displaystyle\frac{1 + 2 + 1}{3} \right) \text{ hay } G\left(\displaystyle\frac{2}{3}; 0; \displaystyle\frac{4}{3}\right).\]
Câu 29:
Cho các điểm \(A(-1 ;-1 ; 0)\), \(B(0 ; 3 ;-1)\), \(C(-1 ; 14 ; 0)\), \(D(-3 ; 6 ; 2)\). Chứng minh rằng \(ABCD\) là hình thang.
Ta có \(\overrightarrow{AB}=(1;4;-1)\), \(\overrightarrow{BC}=(-1;11;1)\), \(\overrightarrow{CD}=(-2,-8,2)\).
Do \(\overrightarrow{CD}=(-2)\cdot \overrightarrow{AB}\) nên hai véctơ \(\overrightarrow{CD}\) và \(\overrightarrow{AB}\) ngược hướng với nhau, suy ra hai đường thẳng \(AB\) và \(CD\) hoặc là song song, hoặc là trùng nhau.
Mặt khác ta lại có hai véctơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{BC}\) không cùng phương nên ba điểm \(A\), \(B\), \(C\) không thẳng hàng. Vậy \(ABCD\) là hình thang.
Câu 30:
Trong không gian \(Oxyz\), cho điểm \(A(1;2;-3)\) và vectơ \(\overrightarrow{u}=(3;-4;2)\). Hãy biểu diễn theo các vectơ \(\overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}\) và \(\overrightarrow{k}\) mỗi vectơ sau:
a) \(\overrightarrow{O A}\);
b) \(\overrightarrow{u}\).
a) Vì điểm \(A\) có toạ độ là \((1;2;-3)\) nên
\(\overrightarrow{O A}=(1;2;-3).\)
Do đó, \(\overrightarrow{OA}=1 \overrightarrow{i}+2 \overrightarrow{j}+(-3) \overrightarrow{k}=\overrightarrow{i}+2 \overrightarrow{j}-3 \overrightarrow{k}\).
b) Vì \(\overrightarrow{u}=(3;-4;2)\) nên
\(\overrightarrow{u}=3\overrightarrow{i}+(-4)\overrightarrow{j}+2 \overrightarrow{k}=3\overrightarrow{i}-4\overrightarrow{j}+2 \overrightarrow{k}.\)
Câu 31:
Trong không gian \(Oxyz\), cho ba điểm \(A(1;2;3)\), \(B(3;2;1)\) và \(C(2;-1;5)\). Tìm toạ độ trung điểm \(M\) của đoạn thẳng \(AB\) và toạ độ trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\).
Vì \(M\) là trung điểm của đoạn thẳng \(AB\) nên toạ độ của điểm \(M\) là \(\left(\displaystyle\frac{1+3}{2};\displaystyle\frac{2+2}{2};\displaystyle\frac{3+1}{2}\right)\), suy ra \(M(2;2;2)\).
Vì \(G\) là trọng tâm của tam giác \(ABC\) nên toạ độ của điểm \(G\) là \(\left(\displaystyle\frac{1+3+2}{3};\displaystyle\frac{2+2+(-1)}{3};\displaystyle\frac{3+1+5}{3}\right)\), suy ra \(G(2;1;3)\).
Câu 32:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp \(OABC.O'A'B'C'\) có \(A(1 ; 1 ;-1)\), \(B(0 ; 3 ; 0)\), \(C'(2 ;-3 ; 6)\).
a) Xác định toạ độ của điểm \(C\).
b) Xác định toạ độ các đỉnh còn lại của hình hộp.
a) Vì \(\overrightarrow{OC}=\overrightarrow{AB}(-1;2;1)\) nên ta tìm được \(C(-1;2;1)\).
b) Vì \(\overrightarrow{OO'}=\overrightarrow{CC'}(3;-5;5)\) nên ta tìm được \(O'(3;-5;5)\).
Vì \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{OO'}(3;-5;5)\) nên ta tìm được \(A'(4;-4;4)\).
Vì \(\overrightarrow{BB'}=\overrightarrow{OO'}(3;-5;5)\) nên ta tìm được \(B'(3;-2;5)\).
Câu 33:
Trong không gian \(Oxyz\), xác định toạ độ của điểm \(A\) trong mỗi trường hợp sau
a) \(A\) trùng với gốc toạ độ;
b) \(A\) nằm trên tia \(O x\) và \(O A=2\);
c) \(A\) nằm trên tia đối của tia \(O y\) và \(O A=3\).
a) \(A\) trùng với gốc toạ độ nên \(A(0;0;0)\)
b) \(A\) nằm trên tia \(O x\) và \(O A=2\) nên \(A(2;0;0)\).
c) \(A\) nằm trên tia đối của tia \(O y\) và \(O A=3\) nên \(A(0;-3;0)\).
Câu 34:
Trong không gian \(Oxyz\), xác định toạ độ của vectơ \(\overrightarrow{AB}\) trong mỗi trường hợp sau
a) \(A(0 ; 0 ; 0)\) và \(B(4 ; 2 ;-5)\);
b) \(A(1 ;-3 ; 7)\) và \(B(1 ;-3 ; 7)\);
c) \(A(5 ; 4 ; 9)\) và \(B(-5 ; 7 ; 2)\).
a) \(A(0 ; 0 ; 0)\), \(B(4 ; 2 ;-5)\) \(\Rightarrow \overrightarrow{AB}=(4;2;-5)\);
b) \(A(1 ;-3 ; 7)\), \(B(1 ;-3 ; 7)\) \(\Rightarrow \overrightarrow{AB}=(0;0;0)\);
c) \(A(5 ; 4 ; 9)\), \(B(-5 ; 7 ; 2)\) \(\Rightarrow \overrightarrow{AB}=(-10;3;-7)\).
Câu 35:
Trong không gian \(Oxyz\), hãy tìm toạ độ củacác véc-tơ \(\overrightarrow{i}, \overrightarrow{j}\) và \(\overrightarrow{k}\).
Vì \(\overrightarrow{i}=1 \cdot \overrightarrow{i}+0 \cdot \overrightarrow{j}+0 \cdot \overrightarrow{k}\) nên \(\overrightarrow{i}=(1 ; 0 ; 0)\).
Vì \(\overrightarrow{j}=0 \cdot \overrightarrow{i}+1 \cdot \overrightarrow{j}+0 \cdot \overrightarrow{k}\) nên \(\overrightarrow{j}=(0 ; 1 ; 0)\).
Vì \(\overrightarrow{k}=0 \cdot \overrightarrow{i}+0 \cdot \overrightarrow{j}+1 \cdot \overrightarrow{k}\) nên \(\overrightarrow{k}=(0 ; 0 ; 1)\).
Câu 36:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình lăng trụ tam giác \(ABC.A' B' C'\) có \(A(1 ; 0 ; 2)\), \(B(3 ; 2 ; 5)\), \(C(7 ;-3 ; 9)\) và \(A'(5 ; 0 ; 1)\).
a) Tìm tọa độ của \(\overrightarrow{A A'}\).
b) Tìm tọa độ củacác điểm \(B'\), \(C'\).
a) Ta có \(\overrightarrow{A A'}=\left(x_{A'}-x_{A'} ; y_{A'}-y_A ; z_{A'}-z_A\right)=(4 ; 0 ;-1)\).
b) Gọi tọa độ của điểm \(B'\) là \((x ; y, z)\) thì \(\overrightarrow{B B'}=(x-3;y-2;z-5)\). Vì \(ABC.A'B'C'\) là hình lăng trụ nên \(ABB'A'\) là hình bình hành, suy ra \(\overrightarrow{AA'}=\overrightarrow{BB'}\).
Do đó \(\left\{\begin{array}{l}x-3=4\\ y-2=0\\ z-5=-1\end{array}\right.\) hay \(x=7, y=2\) và \(z=4\).\\ Vậy \(B'(7;2;4)\)
Lập luận tương tự suy ra \(C'(11 ;-3 ; 8)\).
Câu 37:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp \(OABC.O'A'B'C'\) và các điểm \(A(2;3;1)\), \(C(-1;2;3)\) và \(O'(1;-2;2)\). Tìm tọa độ các đỉnh còn lại của hình hộp.
Gọi \(A'(x;y;z)\).
\(\overrightarrow{O'A'}=(x-1;y+2;z-2)\), \(\overrightarrow{OA}=(2;3;1)\).
Vì \(O'A'AO\) là hình bình hành nên \(\overrightarrow{O'A'}=\overrightarrow{OA}\) hay
\(\begin{cases}x-1=2\\y+2=3\\z-2=1\end{cases} \Leftrightarrow \begin{cases}x=3\\y=1\\z=3\end{cases}\) suy ra \(A'(3;1;3)\).
Gọi \(B(x;y;z)\).
\(\overrightarrow{OA}=(2;3;1)\), \(\overrightarrow{CB}=(x+1;y-2;z-3)\).
Vì \(OABC\) là hình bình hành nên \(\overrightarrow{OA}=\overrightarrow{CB}\) hay
\(\begin{cases}x+1=2\\y-2=3\\z-3=1\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x=1\\y=5\\z=4\end{cases}\) suy ra \(B(1;5;4)\).
Gọi \(B'(x;y;z)\).
\(\overrightarrow{A'B'}=(x-3;y-1;z-3)\), \(\overrightarrow{AB}=(-1;2;3)\).
Vì \(ABB'A'\) là hình bình hành nên \(\overrightarrow{A'B'}=\overrightarrow{AB}\) hay
\(\begin{cases}x-3=-1\\y-1=2\\z-3=3\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x=2\\y=3\\z=6\end{cases}\) suy ra \(B'(2;3;6)\).
Gọi \(C'(x;y;z)\).
\(\overrightarrow{O'C'}=(x-1;y+2;z-2)\), \(\overrightarrow{OC}=(-1;2;3)\).
Vì \(OCC'O'\) là hình bình hành nên \(\overrightarrow{O'C'}=\overrightarrow{OC}\) hay
\(\begin{cases}x-1=-1\\y+2=2\\z-2=3\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x=0\\y=0\\z=5\end{cases}\) suy ra \(C'(0;0;5)\).
Câu 38:
Trong không gian với hệ toạ độ \(Oxyz\), cho hình bình hành có ba đỉnh \(A(1;1;-2), B(4;3;1)\) và \(C(-1;-2;2)\).
a) Tìm tọa độ của vectơ \(\overrightarrow{AB}\).
b) Tìm toạ độ của điểm \(D\).
a) Ta có:
\(\overrightarrow{AB}=(4-1;3-1;1-(-2))=(3;2;3).\)
b) Gọi tọa độ của điểm \(D\) là \(\left(x_D;y_D;z_D\right)\), ta có:
\(\overrightarrow{DC}=\left(-1-x_D;-2-y_D;2-z_D\right).\)
Tứ giác \(ABCD\) là hình bình hành khi và chỉ khi
\(\overrightarrow{DC}=\overrightarrow{AB} \Leftrightarrow\begin{cases}-1-x_D=3 \\ -2-y_D=2\\2-z_D=3\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}x_D=-4\\y_D=-4\\z_D=-1.\end{cases}\)
Vậy \(D(-4;-4;-1)\).
Câu 39:
Trong không gian \(Oxyz\), tam giác \(MNP\) có \(M(3;7;2)\), \(N(5;1;-1)\), \(P(4;-4;-2)\). Tìm tọa độ
a) Trung điểm \(I\) của đoạn thẳng \(MN\).
b) Trọng tâm \(G\) của tam giác \(MNP\).
Áp dụng công thức trên ta có
a) Trung điểm \(I\) của đoạn thẳng \(MN\) có tọa độ là \(I\left(4;4;\displaystyle\frac{1}{2}\right)\).
b) Trọng tâm \(G\) của tam giác \(MNP\) có tọa độ là \(G\left(4;\displaystyle\frac{4}{3};-\displaystyle\frac{1}{3}\right)\).
Câu 40:
Cho \(\overrightarrow{a}=(-2;3;2)\), \(\overrightarrow{b}=(2;1;-1)\), \(\overrightarrow{c}=(1;2;3)\). Tính tọa độ của mỗi véc-tơ sau
a) \(3\overrightarrow{a}\);
b) \(2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}\);
c) \(\overrightarrow{a}+2\overrightarrow{b}-\displaystyle\frac{3}{2}\overrightarrow{c}\).
a) Ta có \(3\overrightarrow{a}=(3\cdot (-2);3\cdot 3;3\cdot 2)\). Vậy \(3\overrightarrow{a}=(-6;9;6)\).
b) Ta có \(2\overrightarrow{a}=(-4;6;4)\) và \(\overrightarrow{b}=(2;1;-1)\).
Do đó, \(2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}=(-4-2;6-1;4-(-1))\).
Vậy \(2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}=(-6;5;5)\).
c) Do \(\overrightarrow{a}=(-2;3;2)\) và \(2\overrightarrow{b}=(4;2;-1)\) nên \(\overrightarrow{a}+2\overrightarrow{b}=(2;5;0)\).
Ngoài ra, vì \(-\displaystyle\frac{3}{2}\overrightarrow{c}=\left(-\displaystyle\frac{3}{2};-3;-\displaystyle\frac{9}{2}\right)\) nên \(\overrightarrow{a}+2\overrightarrow{b}-\displaystyle\frac{3}{2}\overrightarrow{c}=\left(\displaystyle\frac{1}{2};2;-\displaystyle\frac{9}{2}\right)\).
Câu 41:
Trong không gian \(Oxyz\), cho bốn điểm \(A(0;1;-2)\), \(B(2;-1;3)\), \(C(1;3;-2)\), \(D(5;-1;8)\).
a) Ba điểm \(A\), \(B\), \(C\) có thẳng hàng không ?
b) Chứng minh rằng hai đường thẳng \(AB\) và \(CD\) song song nhau.
a) Ta có \(\overrightarrow{AB}=(2;-2;5)\) và \(\overrightarrow{AC}=(1;2;0)\). Do \(\overrightarrow{AB}\neq k\overrightarrow{AC}\), với mọi \(k\) nên \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\) không cùng phương. Suy ra \(A\), \(B\), \(C\) không thẳng hàng.
b) Ta có \(\overrightarrow{CD}=(4;-4;10)\) và \(\overrightarrow{AB}=(2;-2;5)\) nên \(\overrightarrow{CD}=2\overrightarrow{AB}\) mà \(A\), \(B\), \(C\) không thẳng hàng nên \(AB\) và \(CD\) song song nhau.
Câu 42:
Cho tam giác \(ABC\) có \(A(-2;1;0)\), \(B(0;2;5)\), \(C(5;0;2)\). Tìm tọa độ trung điểm \(M\) của đoạn thẳng \(AB\) và trọng tâm \(G\) của tam giác \(ABC\).
Do \(M(x_M;y_M;z_M)\) là trung điểm đoạn thẳng \(AB\) nên
\(x_M=\displaystyle\frac{-2+0}{2}=-1;\, y_M=\displaystyle\frac{1+2}{2}=\displaystyle\frac{3}{2};\, z_M=\displaystyle\frac{0+5}{2}=\displaystyle\frac{5}{2}.\)
Vậy \(M\left(-1;\displaystyle\frac{3}{2};\displaystyle\frac{5}{2}\right)\).
Do \(G(x_G;y_G;z_G)\) là trọng tâm tam giác \(ABC\) nên
\(x_G=\displaystyle\frac{-2+0+5}{3}=1;\, y_G=\displaystyle\frac{1+2+0}{3}=1;\, z_G=\displaystyle\frac{0+5+2}{3}=\displaystyle\frac{7}{3}.\)
Vậy \(G\left(1;1;\displaystyle\frac{7}{3}\right)\).
Câu 43:
Trong không gian \(Oxyz\), cho hình hộp chữ nhật \(O ABC. O'A'B'C'\). Các đỉnh \(A, C, O'\) tương ứng thuộc các tia \(Ox, Oy, Oz\) và \(OA=3, OC=4, OO'=2\). Tìm tọa độ của
a) véc-tơ \(\overrightarrow{O'B}\);
b) Điểm \(G\), với \(G\) là trung điểm của đoạn thẳng \(O'B\).
a) Các đỉnh \(A;C;O'\) lần lượt thuộc các tia \(Ox;Oy;Oz\) nên \(O(0;0;0); A(3;0;0); C(0;4;0); O'(0;0;2)\).
Ta có \(B\in (Oxy)\Rightarrow B(3;4;0)\Rightarrow \overrightarrow{O'B}=(3;4;-2)\).
b) Ta có \(\begin{cases}x_G=\displaystyle\frac{x_{O'}+x_B}{2}\\x_G=\displaystyle\frac{y_{O'}+y_B}{2}\\z_G=\displaystyle\frac{z_{O'}+z_B}{2}\end{cases}\Rightarrow G\left(\displaystyle\frac{3}{2};2;1\right)\).
Câu 44:
Trong không gian \(Oxyz\), cho ba điểm không thẳng hàng \(A(2;-1; 4)\), \(B(3; 5;-1)\), \(C(-1; 1; 2)\).
a) Tìm tọa độ của \(\overrightarrow{AB}\).
b) Tìm tọa độ điểm \(D\) sao cho \(ABCD\) là hình bình hành.
a) Vì \(A(2;-1; 4)\) và \(B(3; 5;-1)\) nên \(\overrightarrow{AB}=(3-2; 5-(-1); -1-4)\). Vậy \(\overrightarrow{AB}=(1; 6; -5)\).
b) \(A, B, C\) không thẳng hàng nên để \(ABCD\) là hình bình hành thì điểm \(D\) phải thoả mãn điều kiện \(\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC}\).
Gọi \(\left(x_D; y_D; z_D\right)\) là tọa độ điểm \(D\). Ta có
\(\overrightarrow{DC}=\left(-1-x_D;1-y_D;2-z_D\right)\Rightarrow\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC}\Leftrightarrow \begin{cases}-1-x_D= 1\\ 1-y_D= 6\\ 2-z_D=-5\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}x_D=-2 \\ y_D=-5\\ z_D=7.\end{cases}\)
Vậy \(D(-2;-5; 7)\).
Câu 1:
Một chiếc máy quay phim ở đài truyền hình được đặt trên một giá đỡ ba chân với điểm đặt \(P(0;0;4)\) và các điểm tiếp xúc với mặt đất của ba chân lần lượt là \(Q_1(0;-1;0)\), \(Q_2\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};0\right)\), \(Q_3\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};0\right)\).
Biết trọng lượng của máy quay là \(360\) N. Tìm tọa độ các lực \(\overrightarrow{F}_1\), \(\overrightarrow{F}_2\), \(\overrightarrow{F}_3\) tác dụng lên giá đỡ.
Theo giả thiết, ta có các điểm \(P(0;0;4)\), \(Q_1(0;-1;0)\), \(Q_2\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};0\right)\), \(Q_{3}\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};0\right)\).
Suy ra \(\overrightarrow{PQ_1}=(0-0;-1-0;0-4)\) hay \(\overrightarrow{PQ_1}=(0;-1;-4)\);
\(\overrightarrow{PQ_2}=\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}-0;\displaystyle\frac{1}{2}-0;0-4\right)\) hay \(\overrightarrow{PQ_2}=\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};-4\right)\);
\(\overrightarrow{PQ_3}=\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}-0;\displaystyle\frac{1}{2}-0;0-4\right)\) hay \(\overrightarrow{PQ_3}=\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};\displaystyle\frac{1}{2};-4\right)\).
Suy ra \(\left|\overrightarrow{PQ_1}\right|=\left|\overrightarrow{PQ_2}\right|=\left|\overrightarrow{PQ_3}\right|=\sqrt{17}\). Do đó \(\left|\overrightarrow{F_1}\right|=\left|\overrightarrow{F_2}\right|=\left|\overrightarrow{F_3}\right|\).
Vì vậy, tồn tại hằng số \(c\ne 0\) sao cho
\(\overrightarrow{F_1}=c\overrightarrow{PQ_1}=(0;-c;-4c);\)
\(\overrightarrow{F_2}=c\overrightarrow{PQ_2}=\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}c;\displaystyle\frac{1}{2}c;-4c\right);\)
\(\overrightarrow{F_3}=c\overrightarrow{PQ_3}=\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}c;\displaystyle\frac{1}{2}c;-4c\right).\)
Suy ra \(\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}=(0;0;-12c)\).
Mặt khác, ta có \(\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}=\overrightarrow{F}\), trong đó \(\overrightarrow{F}=(0;0;-360)\) là trọng lực tác dụng lên máy quay.
Suy ra \(-12c=-360\), tức là \(c=30\).
Vậy \(\overrightarrow{F_1}=(0;-30;-120)\); \(\overrightarrow{F_2}=\left(15\sqrt{3};15;-120\right)\); \(\overrightarrow{F_3}=\left(-15\sqrt{3};15;-120\right)\).
Câu 2:
Người ta cần lắp một camera phía trên sân bóng để phát sóng truyền hình một trận bóng đá, cameracó thể di động để luôn thu được hình ảnh rõ nét về diễn biến trên sân. Các kĩ sư dự định trồng bốn chiếc cột cao \(30 \mathrm{~m}\) và sử dụng hệ thống cáp gắn vào bốn đầu cột để giữ camera ở vị trí mong muốn.
Mô hình thiết kế được xây dựng như sau: Trong hệ trục tọa độ \(Oxyz\) (đơn vị độ dài trên mỗi trục là \(1\mathrm{~m})\), các đỉnh củabốn chiếc cột lần lượt là các điểm \(M(90;0;30)\), \(N(90;120;30), P(0;120;30),Q(0;0;30)\).
Giả sử \(K_0\) là vị trí ban đầu củacameracó cao độ bằng 25 và \(K_0M=K_0N=K_0P=K_0Q\). Để theo dõi quả bóng đến vị trí \(A\), camera được hạ thấp theo phương thẳng đứng xuống điểm \(K_1\) cao độ bằng \(19\). Tìm toạ độ của các điểm \(K_0,K_1\) và của vectơ \(\overrightarrow{K_0K_1}\).
Tọa độ tâm của hình bình hành \(MMNPQ\) là trung điểm \(H\) của \(MP\) nên \(H(45;60;30)\).
Suy ra tọa độ \(K_0(45;60;25)\); \(K_1(45;60;19)\) và \(\overrightarrow{K_0K_1}=(0;0;6)\).
Câu 3:
Hình bên dưới mô tả một sân cầu lông với kích thước theo tiêu chuẩn quốc tế. Tachọn hệ trục \(Oxyz\) cho sân đó như ở hình (đơn vị trên mỗi trục là mét). Giả sử \(AB\) là một trụ cầu lông để căng lưới, \(AB=1{,}55\) m. Hãy xác định tọa độ của vectơ \(\overrightarrow{AB}\).
Gọi toạ độ điểm \(A\) là \(\left(x_A;y_A;z_A\right)\). Vì chiều rộng củasân là \(6,1 \mathrm{~m}\) nên \(x_A=6,1\). Do một nửachiều dài củasân là \(6,7 \mathrm{~m}\) nên \(y_A=6,7\). Điểm \(A\) thuộc mặt phẳng \((Oxy)\) nên \(z_A=0\). Vì vậy, điểm \(A\) có tọa độ là \((6,1;6,7;0)\).
Độ dài đoạn thẳng \(AB\) là \(1,55 \mathrm{~m}\) nên điểm \(B\) có toạ độ là \((6,1;6,7;1,55)\).
Vậy ta có: \(\overrightarrow{AB}=(6,1-6,1;6,7-6,7;1,55-0)\), tức là \(\overrightarrow{AB}=(0;0;1,55)\).
Câu 4:
Một chiếc máy quay được đặt trên một giá đỡ ba chân với điểm đặt \(E(0;0;6)\) và các điểm tiếp xúc với mặt đất củaba chân lần lượt là \(A_1(0;1;0)\), \(A_2\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};-\displaystyle\frac{1}{2};0\right)\), \(A_3\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};-\displaystyle\frac{1}{2};0\right).\) Biết rằng trọng lượng củachiếc máy là \(300\) N (hình vẽ). Tìm tọa độ của các lực tác dụng lên giá đỡ \(\overrightarrow{F_1}\), \(\overrightarrow{F_2}\), \(\overrightarrow{F_3}\).
Theo giả thiết ta suy ra
\(\overrightarrow{EA_1}=(0;1;-6)\); \(\overrightarrow{EA_2}=\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};-\displaystyle\frac{1}{2};-6\right)\);\break \(\overrightarrow{EA_3}=\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2};-\displaystyle\frac{1}{2};-6\right)\).
Suy ra \(|\overrightarrow{EA_1}|=|\overrightarrow{EA_2}|=|\overrightarrow{EA_3}|=\sqrt{37}\). Do đó \(|\overrightarrow{F_1}|=|\overrightarrow{F_2}|=|\overrightarrow{F_3}|\).
Vì vậy, tồn tại hằng số \(c\ne 0\) sao cho
\(\overrightarrow{F_1}=c\cdot \overrightarrow{EA_1}=(0;c;-6c);\)
\(\overrightarrow{F_2}=c\cdot \overrightarrow{EA_2}=\left(\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}c;-\displaystyle\frac{1}{2}c;-6c\right);\)
\(\overrightarrow{F_3}=c\cdot \overrightarrow{EA_3}=\left(-\displaystyle\frac{\sqrt{3}}{2}c;-\displaystyle\frac{1}{2}c;-6c\right).\)
Suy ra \(\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}=(0;0;-18c)\).
Mặt khác, ta có \(\overrightarrow{F_1}+\overrightarrow{F_2}+\overrightarrow{F_3}=\overrightarrow{F}\), trong đó \(\overrightarrow{F}=(0;0;-300)\) là trọng lực tác dụng lên máy quay. Suy ra \(-18c=-300\), tức là \(c=\displaystyle\frac{50}{3}\).
Vậy \(\overrightarrow{F_1}=\left(0;\displaystyle\frac{50}{3};-100\right)\); \(\overrightarrow{F_2}=\left(\displaystyle\frac{25\sqrt{3}}{3};-\displaystyle\frac{25}{3};-100\right)\); \(\overrightarrow{F_3}=\left(-\displaystyle\frac{25\sqrt{3}}{3};-\displaystyle\frac{25}{3};-100\right)\)
Câu 5:
Một chiếc xe đang kéo căng sợi dây cáp \(AB\) trong công trường xây dựng, trên đó đã thiết lập hệ toạ độ \(Oxyz\) như hình bên với độ dài đơn vị trên các trục toạ độ bằng \(1\)(m). Tìm toạ độ của véc-tơ \(\overrightarrow{AB}\).
\(\triangle OBH\) vuông tại \(H\), có \(\widehat{HOB}= 30^\circ\),
\(OB = 15\Rightarrow OH = OB\cdot \cos 30 = \displaystyle\frac{15\sqrt{3}}{2}\),
\( BH = OB\cdot \sin 30 = \displaystyle\frac{15}{2} \Rightarrow OK = \displaystyle\frac{15}{2}\).
Ta có \(\overrightarrow{OA} = 10\overrightarrow{k} \), \(\overrightarrow{OH} = \displaystyle\frac{15\sqrt{3}}{2} \overrightarrow{j}\), \(\overrightarrow{OK} = \displaystyle\frac{15}{2}\overrightarrow{i}\).
Khi đó
\begin{eqnarray*}\overrightarrow{AB} & = &\overrightarrow{OB} - \overrightarrow{OA} = \overrightarrow{OH}+\overrightarrow{OK}-\overrightarrow{OA}\\& = & \displaystyle\frac{15}{2}\overrightarrow{i} + \displaystyle\frac{15\sqrt{3}}{2} \overrightarrow{j} - 10 \overrightarrow{k}\\\Rightarrow \overrightarrow{AB} & =& \left(\displaystyle\frac{15}{2}; \displaystyle\frac{15\sqrt{3}}{2}; - 10 \right).\end{eqnarray*}
Câu 6:
Ở một sân bay, vị trí của máy bay được xác định bởi điểm \(M\) trong không gian \(Oxyz\) như hình bên. Gọi \(H\) là hình chiếu vuông góc của \(M\) xuống mặt phẳng \((Oxy)\). Cho biết \(OM = 50\), \(\left(\overrightarrow{i},\overrightarrow{OH}\right) = 64^\circ\), \(\left(\overrightarrow{OH},\overrightarrow{OM}\right) = 48^\circ\). Tìm toạ độ của điểm \(M\).
Tam giác \(OMH\) vuông tại \(H\), \(OM = 50\); \(\widehat{MOH} = 48^\circ\) nên ta có \(OH = OM\cdot \cos 48 \approx 33{,}5\) và \(OC = MH = OM \cdot \sin 48 \approx 37{,}2\).
Tam giác \(OAH\) vuông tại \(A\), \(OH = 33{,}5\); \(\widehat{AOH} = 64^\circ\) nên ta có \(OA = OH\cdot \cos 64 \approx 14{,}7\),
\(OB = AH = OH\cdot \sin 64 \approx 30{,}1\).
Suy ra
\begin{eqnarray*}\overrightarrow{OM} & = & \overrightarrow{OC} + \overrightarrow{OH} = \overrightarrow{OC} + \overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB} \\& = & 14{,}7\overrightarrow{i}+30{,}1\overrightarrow{j}+37{,}2\overrightarrow{k}.\end{eqnarray*}
Vậy \(M(14{,}7; 30{,}1; 37{,}2)\).
Câu 7:
Để theo dõi hành trình của một chiếc máy bay, ta có thể lập hệ toạ độ \(Oxyz\) có gốc \(O\) trùng với vị trí của trung tâm kiểm soát không lưu, mặt phẳng \((O x y)\) trùng với mặt đất (được coi là phẳng) với trục \(Ox\) hướng về phia tây, trục \(Oy\) hướng về phia nam và trục \(Oz\) hướng thẳng đứng lên trời. Sau khi cất cánh và đạt độ cao nhất định, chiếc máy bay duy trì hướng bay về phía nam với tốc độ không đổi là \(890\) km/h trong nửa giờ.
Xác định toạ độ của véc-tơ biểu diễn độ dịch chuyển của chiếc máy bay trong nửa giờ đó đối với hệ toạ độ đă chọn, biết rằng đơn vị đo trong không gian \(Oxyz\) được lấy theo kilômét.
Trong nửa giờ, kể từ lúc đạt được độ cao nhất định, máy bay bay với vận tốc \(890\) km/h nên bay được quãng đường dài \(445\) km.
Véc-tơ biểu diễn độ dịch chuyển của chiếc máy bay trong nửa giờ đó đối với hệ toạ độ
là \(\vec{v}=0\cdot \vec{i}+445\cdot \vec{j}+ 0\cdot \vec{k}\).
Vậy \(\vec{v}=(0;445;0)\).