Câu II.2 · 14/22
Đề bài
Cho hình hộp $ABCD.A'B'C'D'$ với $A(1;2;3)$, $B(4;5;6)$, $C(-3;2;-1)$, $D'(0;-3;5)$. Gọi $M$ là trung điểm $CC'$. Xét các nhận định:
- aSai$C'(9;4;10)$.
- bĐúngTâm hình hộp có tọa độ $(2;1;11/2)$.
- cĐúng$\overrightarrow{BD'}=\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{CC'}$.
- dĐúng$\overrightarrow{AM}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}+\dfrac12\overrightarrow{AA'}$.
Hướng dẫn giải
**Đáp án**:
a) Sai
b) Đúng
c) Đúng
d) Đúng
**Giải thích**:
a) Ta cần tìm cạnh bên của hình hộp, rồi xác định $C'$.
Gọi $D(x;y;z)$. Đáy $ABCD$ là hình bình hành nên $\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{BC}$.
$$\overrightarrow{BC}=(-3-4;2-5;-1-6)=(-7;-3;-7).$$
Trong khi đó $\overrightarrow{AD}=(x-1;y-2;z-3)$, nên
$$\begin{cases}
x-1=-7\ \Longrightarrow\ x=-6,\\
y-2=-3\ \Longrightarrow\ y=-1,\\
z-3=-7\ \Longrightarrow\ z=-4.
\end{cases}$$
Vậy $D(-6;-1;-4)$.
Do các cạnh bên hình hộp biểu diễn những vectơ bằng nhau:
$$\overrightarrow{CC'}=\overrightarrow{DD'}
=(0-(-6);-3-(-1);5-(-4))=(6;-2;9).$$
Gọi $C'(p;q;r)$. Từ $C(-3;2;-1)$:
$$\overrightarrow{CC'}=(p+3;q-2;r+1)=(6;-2;9).$$
Suy ra $p=3,q=0,r=8$, tức $C'(3;0;8)$, khác $(9;4;10)$. Khẳng định a sai.
b) Tâm hình hộp là trung điểm của mỗi đường chéo nối hai đỉnh đối diện, trong đó có $BD'$. Gọi tâm là $I$:
$$I\left(\frac{4+0}{2};\frac{5+(-3)}{2};\frac{6+5}{2}\right)
=\left(2;1;\frac{11}{2}\right).$$
Khẳng định b đúng.
c) Dùng quy tắc cộng vectơ theo đường đi $B\to A\to D\to D'$:
$$\overrightarrow{BD'}
=\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{DD'}.$$
Vì $\overrightarrow{DD'}=\overrightarrow{CC'}$, nên
$$\overrightarrow{BD'}
=\overrightarrow{BA}+\overrightarrow{AD}+\overrightarrow{CC'}.$$
Khẳng định c đúng.
d) Vì $M$ là trung điểm $CC'$, hai vectơ $\overrightarrow{CM},\overrightarrow{CC'}$ cùng hướng và $CM=\frac12CC'$. Do đó
$$\overrightarrow{CM}=\frac12\overrightarrow{CC'}=\frac12\overrightarrow{AA'}.$$
Đáy là hình bình hành nên $\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}$. Chèn $C$ vào vectơ $\overrightarrow{AM}$:
$$\begin{aligned}
\overrightarrow{AM}
&=\overrightarrow{AC}+\overrightarrow{CM}\\
&=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AD}+\frac12\overrightarrow{AA'}.
\end{aligned}$$
Khẳng định d đúng.