Bài 2 trang 17 SGK Hình học 10

Đề bài

Cho \(AK\) và \(BM\) là hai trung tuyến của tam giác \(ABC\). Hãy phân tích các vectơ \(\overrightarrow {AB} ,\overrightarrow {BC} ,\overrightarrow {CA} \) theo hai vectơ sau \(\overrightarrow u  = \overrightarrow {AK} ,\overrightarrow v  = \overrightarrow {BM} .\)

Lời giải chi tiết

Gọi \(G\) là giao điểm của \(AK, BM\) thì \(G\) là trọng tâm của tam giác.

Áp dụng tính chất đường trung tuyến của tam giác ta có:

\(\eqalign{
& \overrightarrow {AG} = {2 \over 3}\overrightarrow {AK} \Rightarrow \overrightarrow {AG} = {2 \over 3}\overrightarrow u \cr
& \overrightarrow {GB} = - \overrightarrow {BG} = - {2 \over 3}\overrightarrow {BM} = - {2 \over 3}\overrightarrow v \cr} \) 

Theo quy tắc \(3\) điểm đối với tổng vec tơ:

\(\overrightarrow {AB}  = \overrightarrow {AG}  + \overrightarrow {GB}\)\(  \Rightarrow \overrightarrow {AB}  = {2 \over 3}\overrightarrow u  - {2 \over 3}\overrightarrow v  = {2 \over 3}(\overrightarrow u  - \overrightarrow v )\)

\(AK\) là trung tuyến thuộc cạnh \(BC\) nên

\(\overrightarrow {AB}  + \overrightarrow {AC}  = 2\overrightarrow {AK} \)\( \Rightarrow {2 \over 3}\overrightarrow u  - {2 \over 3}\overrightarrow v  + \overrightarrow {AC}  = 2\overrightarrow u \)

\(\Rightarrow \overrightarrow {AC}  = 2\overrightarrow u  - \dfrac{2}{3}\overrightarrow u  + \dfrac{2}{3}\overrightarrow v \)

\( \Rightarrow \overrightarrow {AC}  = {4 \over 3}\overrightarrow u  + {2 \over 3}\overrightarrow v \)\( \Rightarrow \overrightarrow {CA}  =  - {4 \over 3}\overrightarrow u  - {2 \over 3}\overrightarrow v \)

\(BM\) là trung tuyến thuộc đỉnh \(B\) nên 

\(\eqalign{
& \overrightarrow {BA} + \overrightarrow {BC} = 2\overrightarrow {BM} \cr&\Rightarrow - \overrightarrow {AB} + \overrightarrow {BC} = 2\overrightarrow v \cr
& \Rightarrow \overrightarrow {BC} = 2\overrightarrow v + {2 \over 3}\overrightarrow u - {2 \over 3}\overrightarrow v \cr&\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;= {2 \over 3}\overrightarrow u + {4 \over 3}\overrightarrow v. \cr} \)