Tính góc giữa các cặp vecto sau: AC và AB; AD' và BD Câu 1: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có cạnh bằng 5. a) Tính góc giữa các cặp vecto sau: AC và AB; AD' và BD. b) Chứng minh AC' vuông góc với BD.
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi Để giải quyết các bài toán này, ta cần sử dụng các kiến thức về hình học không gian và vecto. Hình lập phương ABCD.A'B'C'D' có các đỉnh A, B, C, D ở mặt đáy và A', B', C', D' ở mặt trên. Các cạnh của hình lập phương đều bằng 5. ### Câu 1a: Tính góc giữa các cặp vecto AC và AB; AD' và BD #### Góc giữa vecto AC và AB - Vecto \(\overrightarrow{AB}\) có tọa độ: \((5, 0, 0)\) - Vecto \(\overrightarrow{AC}\) có tọa độ: \((5, 5, 0)\) Để tính góc giữa hai vecto, ta sử dụng công thức: \[ \cos \theta = \frac{\overrightarrow{u} \cdot \overrightarrow{v}}{|\overrightarrow{u}| \cdot |\overrightarrow{v}|} \] Tích vô hướng của \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\): \[ \overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 5 \cdot 5 + 0 \cdot 5 + 0 \cdot 0 = 25 \] Độ dài của \(\overrightarrow{AB}\): \[ |\overrightarrow{AB}| = \sqrt{5^2 + 0^2 + 0^2} = 5 \] Độ dài của \(\overrightarrow{AC}\): \[ |\overrightarrow{AC}| = \sqrt{5^2 + 5^2 + 0^2} = \sqrt{50} = 5\sqrt{2} \] Vậy: \[ \cos \theta = \frac{25}{5 \cdot 5\sqrt{2}} = \frac{25}{25\sqrt{2}} = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2} \] Suy ra: \[ \theta = 45^\circ \] #### Góc giữa vecto AD' và BD - Vecto \(\overrightarrow{AD'}\) có tọa độ: \((0, 0, 5)\) - Vecto \(\overrightarrow{BD}\) có tọa độ: \((-5, 5, 0)\) Tích vô hướng của \(\overrightarrow{AD'}\) và \(\overrightarrow{BD}\): \[ \overrightarrow{AD'} \cdot \overrightarrow{BD} = 0 \cdot (-5) + 0 \cdot 5 + 5 \cdot 0 = 0 \] Độ dài của \(\overrightarrow{AD'}\): \[ |\overrightarrow{AD'}| = \sqrt{0^2 + 0^2 + 5^2} = 5 \] Độ dài của \(\overrightarrow{BD}\): \[ |\overrightarrow{BD}| = \sqrt{(-5)^2 + 5^2 + 0^2} = \sqrt{50} = 5\sqrt{2} \] Vậy: \[ \cos \theta = \frac{0}{5 \cdot 5\sqrt{2}} = 0 \] Suy ra: \[ \theta = 90^\circ \] ### Câu 1b: Chứng minh AC' vuông góc với BD - Vecto \(\overrightarrow{AC'}\) có tọa độ: \((5, 5, 5)\) - Vecto \(\overrightarrow{BD}\) có tọa độ: \((-5, 5, 0)\) Tích vô hướng của \(\overrightarrow{AC'}\) và \(\overrightarrow{BD}\): \[ \overrightarrow{AC'} \cdot \overrightarrow{BD} = 5 \cdot (-5) + 5 \cdot 5 + 5 \cdot 0 = -25 + 25 + 0 = 0 \] Vì tích vô hướng bằng 0, nên hai vecto \(\overrightarrow{AC'}\) và \(\overrightarrow{BD}\) vuông góc với nhau. Vậy ta đã chứng minh được \(\overrightarrow{AC'}\) vuông góc với \(\overrightarrow{BD}\).