Bài 5. Tích của một số với một vectơ

Chương IV. Hệ thức lượng trong tam giác. Vectơ

1. Định nghĩa

Cho số thực k ≠ 0 và vectơ $\overrightarrow{a}≠\overrightarrow{0}$. Tích của k với $\overrightarrow{a}$ là một vectơ, kí hiệu là ${\color{Blue}k\overrightarrow{a}}$, được xác định như sau:

Cùng hướng với $\overrightarrow{a}$ nếu k > 0, ngược hướng với $\overrightarrow{a}$ nếu k < 0;

• Có độ dài bằng |k| . $|\overrightarrow{a}|$.

Quy ước: $0\overrightarrow{a}=\overrightarrow{0};k\overrightarrow{0}=\overrightarrow{0}$.

Phép lấy tích của một số với một vectơ gọi là phép nhân một số với một vectơ.

Ví dụ

Cho tam giác ABC. Hai đường trung tuyến AM và BN cắt nhau tại G. Tìm các số a, b biết: $\overrightarrow{AG}=a\overrightarrow{AM};\overrightarrow{GN}=b\overrightarrow{GB}$.

Giải

A . . C G N B M

Hai đường trung tuyến AM và BN cắt nhau tại G nên G là trọng tâm của ∆ABC ⇒ AG = $\frac{2}{3}$AM; GN = $\frac{1}{2}$GB. 

• Ta có: $\overrightarrow{AG},\overrightarrow{AM}$ cùng hướng và $|\overrightarrow{AG}|=\frac{2}{3}|\overrightarrow{AM}|$

⇒ $\overrightarrow{AG}=\frac{2}{3}\overrightarrow{AM}$.  Vậy a = $\frac{2}{3}$.

• Ta có: $\overrightarrow{GN},\overrightarrow{GB}$ ngược hướng và $|\overrightarrow{GN}|=\frac{1}{2}|\overrightarrow{GB}|$.

⇒ $\overrightarrow{GN}=-\frac{1}{2}\overrightarrow{GB}$. Vậy b = $-\frac{1}{2}$.

2. Tính chất

Với hai vectơ bất kì $\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}$ và hai số thực h, k, ta có:

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

• $(h+k)\overrightarrow{a}=h\overrightarrow{a}+k\overrightarrow{a}$;

• $h(k\overrightarrow{a})=(hk)\overrightarrow{a}$;

• $1\overrightarrow{a}=\overrightarrow{a};(-1)\overrightarrow{a}=-\overrightarrow{a}$.

Nhận xét: $k\overrightarrow{a}=\overrightarrow{0}$ ⇔ k = 0 hoặc $\overrightarrow{a}={\color{Blue}\overrightarrow{0}}$.

Ví dụ

Cho ba điểm A, B, C. Chứng minh $3(\overrightarrow{AB}+2\overrightarrow{BC})-2(\overrightarrow{AB}+3\overrightarrow{BC})=\overrightarrow{AB}$.

Giải

  $3(\overrightarrow{AB}+2\overrightarrow{BC})-2(\overrightarrow{AB}+3\overrightarrow{BC})$

= $3\overrightarrow{AB}+6\overrightarrow{BC}-2\overrightarrow{AB}-6\overrightarrow{BC}$

= $(3\overrightarrow{AB}-2\overrightarrow{AB})+(6\overrightarrow{BC}-6\overrightarrow{BC})$

= $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{0}=\overrightarrow{AB}$.

Vậy $3(\overrightarrow{AB}+2\overrightarrow{BC})-2(\overrightarrow{AB}+3\overrightarrow{BC})=\overrightarrow{AB}$.

3. Một số ứng dụng

Trung điểm của đoạn thẳng

Nếu Itrung điểm của đoạn thẳng AB thì ${\color{Blue}\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB}=2\overrightarrow{MI}}$ với điểm M bất kì.

Trọng tâm của tam giác

Nếu Gtrọng tâm của tam giác ABC thì ${\color{Blue}\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB}+\overrightarrow{MC}=3\overrightarrow{MG}}$ với điểm M bất kì.

Điều kiện để hai vectơ cùng phương

Điều kiện cần và đủ để hai vectơ $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}(\overrightarrow{b}≠\overrightarrow{0})$ cùng phương là có một số thực k để ${\color{Blue}\overrightarrow{a}=k\overrightarrow{b}}$.

Điều kiện để ba điểm thẳng hàng

Điều kiện cần và đủ để ba điểm phân biệt A, B, C thẳng hàng là có số thực k để ${\color{Blue}\overrightarrow{AB}=k\overrightarrow{AC}}$.

Nhận xét: Trong mặt phẳng, cho hai vectơ $\overrightarrow{a}$ và $\overrightarrow{b}$ không cùng phương. Với mỗi vectơ $\overrightarrow{c}$, ta luôn có duy nhất cặp số (x ; y) thỏa mãn ${\color{Blue}\overrightarrow{c}=x\overrightarrow{a}+y\overrightarrow{b}}$.

Ví dụ

1) Cho tam giác ABC có G là trọng tâm. Chứng minh $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}=3\overrightarrow{AG}$.

Giải

  $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}$

= $(\overrightarrow{AG}+\overrightarrow{GB})+(\overrightarrow{AG}+\overrightarrow{GC})+(\overrightarrow{AG}-\overrightarrow{AG})$

= $3\overrightarrow{AG}+(\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC})$ (vì $-\overrightarrow{AG}=\overrightarrow{GA}$)

= $3\overrightarrow{AG}+\overrightarrow{0}$ (vì G là trọng tâm của ∆ABC nên $\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC}=\overrightarrow{0}$)

= $3\overrightarrow{AG}$.

Vậy $\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}=3\overrightarrow{AG}$.

 

2) Ở Hình 61, tìm k trong mỗi trường hợp sau:

a) $\overrightarrow{AC}=k\overrightarrow{AD}$;     b) $\overrightarrow{BD}=k\overrightarrow{DC}$.

A . . C D . . . B Hình 61

Giải

a) $\overrightarrow{AC},\overrightarrow{AD}$ cùng hướng và AC = $\frac{3}{4}$AD

nên $\overrightarrow{AC}=\frac{3}{4}\overrightarrow{AD}$. Vậy k = ${\color{Blue}\frac{3}{4}}$.

b) $\overrightarrow{BD},\overrightarrow{DC}$ ngược hướng và BD = 3DC

nên $\overrightarrow{BD}=(-3)\overrightarrow{DC}$. Vậy k = -3.


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