Bài 4. Tổng và hiệu của hai vectơ

Chương IV. Hệ thức lượng trong tam giác. Vectơ

1. Tổng của hai vectơ

Định nghĩa

• Với ba điểm bất kì A, B, C, $\overrightarrow{AC}$ dược gọi là tổng của $\overrightarrow{AB}$ và $\overrightarrow{BC}$, kí hiệu là ${\color{Blue}\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}}$.

• Cho hai vectơ $\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}$. Lấy điểm A tùy ý, vẽ $\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{a},\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{b}$. Vectơ $\overrightarrow{AC}$ dược gọi là tổng của $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$, kí hiệu là ${\color{Blue}\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}}$.

Phép lấy tổng của hai vectơ còn gọi là phép cộng vectơ.

A B C a b a b a b + Hình 50

Quy tắc hình bình hành

Nếu ABCD là hình bình hành thì ${\color{Blue}\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AC}}$ (Hình 52).

A B Hình 52 C D

Tính chất

Với ba vectơ tùy ý $\overrightarrow{a},\overrightarrow{b},\overrightarrow{c}$ ta có:

• $\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}=\overrightarrow{b}+\overrightarrow{a}$ (tính chất giao hoán);

• $(\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b})+\overrightarrow{c}=\overrightarrow{a}+(\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c})$ (tính chất kết hợp);

• $\overrightarrow{a}+\overrightarrow{0}=\overrightarrow{0}+\overrightarrow{a}=\overrightarrow{a}$ (tính chất cộng vectơ-không).

Chú ý: Tổng ba vectơ $\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c}$ được xác định theo một trong hai cách:

$(\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b})+\overrightarrow{c}$ hoặc $\overrightarrow{a}+(\overrightarrow{b}+\overrightarrow{c})$.

Ví dụ

1) Cho tam giác ABC. Gọi M, N, P lần lượt là trung điểm của BC, CA, AB. Chứng minh $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC}=\overrightarrow{AN}$.

Giải

A B P . . . C M N

• Ta có: $\overrightarrow{MC}=\overrightarrow{BM}$ (vì M là trung điểm của BC)

⇒ $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC}=\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{BM}=\overrightarrow{PM}$ (1).

• P, M lần lượt là trung điểm của AB, BC ⇒ PM là đường trung bình của ∆ABC

⇒ PM // AC và PM = $\frac{AC}{2}$.

Mà AN = $\frac{AC}{2}$ (vì N là trung điểm của AC), do đó PM // AN và PM = AN

⇒ $\overrightarrow{PM}=\overrightarrow{AN}$ (2).

Từ (1) và (2) suy ra $\overrightarrow{PB}+\overrightarrow{MC}=\overrightarrow{AN}$.

2) Cho hình bình hành ABCD và điểm E bất kì. Chứng minh $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CE}+\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AE}$.

Giải

Ta có: $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CE}+\overrightarrow{AD}$

= $(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD})+\overrightarrow{CE}$

= $\overrightarrow{AC}+\overrightarrow{CE}$ (vì ABCD là hình bình hành nên $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AC}$ )

= $\overrightarrow{AE}$.

Vậy $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CE}+\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AE}$.

2. Hiệu của hai vectơ

Hai vectơ đối nhau

Vectơ có cùng độ dài và ngược hướng với $\overrightarrow{a}$ được gọi là vectơ đối của $\overrightarrow{a}$, kí hiệu là ${\color{Blue}-\overrightarrow{a}}$. Hai vectơ ${\color{Blue}\overrightarrow{a}}$ và ${\color{Blue}-\overrightarrow{a}}$ được gọi là hai vectơ đối nhau.

Quy ướcVectơ đối của $\overrightarrow{0}$ là $\overrightarrow{0}$.

Nhận xét:

• $\overrightarrow{a}+(-\overrightarrow{a})=(-\overrightarrow{a})+\overrightarrow{a}=\overrightarrow{0}$.

• $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ đối nhau ⇔ $\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}=\overrightarrow{0}$.

• Với hai điểm A, B, ta có: $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{0}$ hay $\overrightarrow{BA}=-\overrightarrow{AB}$.

• I là trung điểm của đoạn thẳng AB ⇔ $\overrightarrow{IA}+\overrightarrow{IB}=\overrightarrow{0}$.

• G là trọng điểm của ∆ABC ⇔ $\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\overrightarrow{0}$ (Bạn đọc thêm ví dụ 5 trong sách Toán 10 Cách Diều - tập một - trang 86).

Hiệu của hai vectơ

Hiệu của $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ là tổng của $\overrightarrow{a}$ và $-\overrightarrow{b}$, kí hiệu là ${\color{Blue}\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}}$.

$\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}=\overrightarrow{a}+(-\overrightarrow{b})$

Nhận xét: Với ba điểm bất kì A, B, O ta có: ${\color{Blue}\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{OB}-\overrightarrow{OA}}$ (Hình 57).

A Hình 57 O B

Ví dụ

Cho tam giác ABC có M là trung điểm AC, N là trung điểm BC và AB = a. Tính độ dài vectơ $\overrightarrow{CM}-\overrightarrow{NB}$.

Giải

A . . C M N a B

Ta có N là trung điểm BC nên $\overrightarrow{NB}=\overrightarrow{CN}$.

Ta có: $\overrightarrow{CM}-\overrightarrow{NB}=\overrightarrow{CM}-\overrightarrow{CN}=\overrightarrow{NM}$.

∆ABC có M là trung điểm AC, N là trung điểm BC nên MN là đường trung bình ⇒ MN = $\frac{AB}{2}=\frac{a}{2}$.

Vậy $|\overrightarrow{CM}-\overrightarrow{NB}|=|\overrightarrow{NM}|$ = NM = $\frac{a}{2}$.


Xem thêm các bài học khác :

Chương IV. Hệ thức lượng trong tam giác. Vectơ

Bài 1. Giá trị lượng giác của một góc từ 0° đến 180°. Định lí côsin và định lí sin trong tam giác
Bài 2. Giải tam giác. Tính diện tích tam giác
Bài 3. Khái niệm vectơ
Bài 4. Tổng và hiệu của hai vectơ
Bài 5. Tích của một số với một vectơ
Bài 6. Tích vô hướng của hai vectơ
Ôn tập Chương IV. Hệ thức lượng trong tam giác. Vectơ