Bài 1: Vectơ và các phép toán trong không gian

Bạn chưa đăng nhập. Vui lòng đăng nhập để hỏi bài
datcoder

Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có cạnh bằng 1.

a) Tính các tích vô hướng: \(\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{A'C'},\overrightarrow{AB}.\overrightarrow{CC'}\).

b) Tính góc \(\left(\overrightarrow{AC},\overrightarrow{AC'}\right)\) (kết quả làm tròn đết phút).

datcoder
28 tháng 10 lúc 23:45

a) Vì ABB'A' là hình vuông nên $\overrightarrow{A B}=\overrightarrow{A^{\prime} B^{\prime}}$.

Do đó $\left(\overrightarrow{A B}, \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}\right)=\left(\overrightarrow{A^{\prime} B^{\prime}}, \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}\right)=\widehat{B^{\prime} A^{\prime} C^{\prime}}=45^{\circ}$ (do $A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}$ là hình vuông nên $A^{\prime} C^{\prime}$ là phân giác của góc $\left.\widehat{D^{\prime} A^{\prime} B^{\prime}}\right)$.

Vì $A^{\prime} B^{\prime} C^{\prime} D^{\prime}$ là hình vuông cạnh bằng 1 nên $A^{\prime} C^{\prime}=\sqrt{2}$.
Ta có $\overrightarrow{A B} \cdot \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}=|\overrightarrow{A B}| \cdot\left|\overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}\right| \cdot \cos \left(\overrightarrow{A B}, \overrightarrow{A^{\prime} C^{\prime}}\right)=1 \cdot \sqrt{2} \cdot \cos 45^{\circ}=1$.
Vi ACC'A' là hình bình hành nên $\overrightarrow{C C^{\prime}}=\overrightarrow{A A^{\prime}}$.
Do đó $\left(\overrightarrow{A B}, \overrightarrow{C C^{\prime}}\right)=\left(\overrightarrow{A B}, \overrightarrow{A A^{\prime}}\right)=\widehat{B A A^{\prime}}=90^{\circ}$.
Do đó $\overrightarrow{A B} \perp \overrightarrow{C C^{\prime}}$. Suy ra $\overrightarrow{A B} \cdot \overrightarrow{C C^{\prime}}=0$.
b) $\left(\overrightarrow{A C}, \overrightarrow{A C^{\prime}}\right)=\widehat{C A C^{\prime}}$.

Ta có $A C^{\prime}$ là đường chéo của hình lập phương cạnh bằng 1 nên $A C^{\prime}=\sqrt{3}$.
AC là đường chéo của hình vuông ABCD cạnh bằng 1 nên $A C=\sqrt{2}$.
Xét DACC' có $\cos \widehat{C A C^{\prime}}=\frac{A C^2+A C^2-C C^{\prime 2}}{2 \cdot A C \cdot A C^{\prime}}=\frac{2+3-1}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot \sqrt{3}}=\frac{\sqrt{6}}{3} \Rightarrow \widehat{C A C^{\prime}} \approx 35^{\circ} 16^{\prime}$
$\operatorname{Vậy}\left(\overrightarrow{A C}, \overrightarrow{A C^{\prime}}\right) \approx 35^{\circ} 16^{\prime}$.