Cho tam giác ABC có BC = a, CA = b, AB = c. Tính \(\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC}\) theo a, b, c.
Problem Analysis
Problem Summary
Cho tam giác ABC với ba cạnh BC = a, CA = b, AB = c. Cần tính tích vô hướng \(\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC}\) biểu diễn qua a, b, c.
Required Knowledge
Công thức tích vô hướng \(\overrightarrow{u} . \overrightarrow{v} = |\overrightarrow{u}| . |\overrightarrow{v}| . \cos(\overrightarrow{u}, \overrightarrow{v})\). Góc giữa hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\) chính là góc \(\widehat{BAC}\). Định lí cosin: \(\cos\widehat{BAC} = \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}\).
Solution Method
Áp dụng thẳng công thức tích vô hướng, thay \(|\overrightarrow{AB}| = c\), \(|\overrightarrow{AC}| = b\), góc giữa hai vectơ bằng \(\widehat{BAC}\), sau đó dùng định lí cosin để thay \(\cos\widehat{BAC}\) rồi rút gọn.
Real-world Application
Trong thi công xây dựng, người ta cần tính góc giữa hai thanh gỗ dựa vào độ dài của chúng — đây chính là ý tưởng tương tự khi tính tích vô hướng qua các cạnh tam giác.
Hints (0/3)
Hint 1:
Hai vectơ \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\) đều xuất phát từ A, nên góc giữa chúng chính là góc \(\widehat{BAC}\) của tam giác. Áp dụng công thức tích vô hướng: \(\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = AB \cdot AC \cdot \cos\widehat{BAC}\).
Hint 2:
Thay AB = c, AC = b vào công thức. Giờ cần tính \(\cos\widehat{BAC}\) — dùng định lí cosin với cạnh đối diện góc A là BC = a: \(\cos\widehat{BAC} = \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}\).
Hint 3:
Sau khi thay vào, em có \(\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = c \cdot b \cdot \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}\). Rút gọn bc ở tử và mẫu để ra kết quả cuối.
Detailed solution
Theo công thức tích vô hướng:
\[\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = |\overrightarrow{AB}| . |\overrightarrow{AC}| . \cos\left(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}\right)\]
Vì \(\overrightarrow{AB}\) và \(\overrightarrow{AC}\) cùng xuất phát từ A nên \(\left(\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{AC}\right) = \widehat{BAC}\), suy ra:
\[\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = AB \cdot AC \cdot \cos\widehat{BAC} = c \cdot b \cdot \cos\widehat{BAC}\]
Theo định lí cosin trong tam giác ABC:
\[\cos\widehat{BAC} = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc}\]
Thay vào:
\[\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = c \cdot b \cdot \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2bc} = \frac{b^2 + c^2 - a^2}{2}\]
Vậy \(\overrightarrow{AB} . \overrightarrow{AC} = \dfrac{b^2 + c^2 - a^2}{2}\).
Exercises in this lesson— Bài 11. Tích vô hướng của hai vecto