ThoátLý thuyếtTích có hướng và ứng dụng Công cụ
1/12

Trang 1: Định nghĩa Tích có hướng

Mạch 1/4

Định nghĩa Tích có hướng

Trong không gian OxyzOxyz, cho hai vectơ u=(a1;b1;c1)\vec u = (a_1; b_1; c_1)v=(a2;b2;c2)\vec v = (a_2; b_2; c_2). Tích có hướng của u\vec uv\vec v, ký hiệu là [u,v][\vec u, \vec v], là một vectơ thỏa mãn hai điều kiện: vuông góc với cả u\vec uv\vec v; có độ dài bằng uvsinθ|\vec u||\vec v|\sin\theta, với θ\theta là góc giữa u\vec uv\vec v.

Tích có hướng [u,v][\vec u, \vec v] có tính chất gì sau đây?

Mạch 2/4

Tính tọa độ Tích có hướng

Cho u=(a1;b1;c1)\vec u = (a_1; b_1; c_1)v=(a2;b2;c2)\vec v = (a_2; b_2; c_2). Tọa độ của tích có hướng [u,v][\vec u, \vec v] được tính theo công thức sau: [u,v]=(b1c2b2c1;c1a2c2a1;a1b2a2b1)[\vec u, \vec v] = (b_1c_2 - b_2c_1;\, c_1a_2 - c_2a_1;\, a_1b_2 - a_2b_1)

Cho u=(1;2;3)\vec u = (1; 2; 3)v=(4;5;6)\vec v = (4; 5; 6). Tính tọa độ của [u,v][\vec u, \vec v].

Mạch 3/4

Ứng dụng: Diện tích tam giác

Tích có hướng có nhiều ứng dụng quan trọng trong hình học không gian. Một trong số đó là tính diện tích tam giác. Cho tam giác ABCABC, diện tích SABCS_{ABC} được tính bằng nửa độ dài của tích có hướng hai vectơ tạo thành từ hai cạnh của tam giác, ví dụ AB\vec{AB}AC\vec{AC}. Công thức là: SABC=12[AB,AC]S_{ABC} = \tfrac12 |[\vec{AB},\vec{AC}]|

Để tính diện tích tam giác ABCABC, ta cần sử dụng tích có hướng của hai vectơ nào sau đây?

Mạch 4/4

Ứng dụng: Thể tích tứ diện và sự đồng phẳng

Tích có hướng còn được dùng để tính thể tích khối tứ diện và kiểm tra sự đồng phẳng của ba vectơ. Thể tích VV của tứ diện ABCDABCDV=16[AB,AC]ADV = \tfrac16 |[\vec{AB},\vec{AC}]\cdot\vec{AD}|. Ba vectơ u,v,w\vec u, \vec v, \vec w đồng phẳng khi và chỉ khi tích hỗn tạp của chúng bằng 00, tức là [u,v]w=0[\vec u, \vec v]\cdot\vec w = 0.

Ba vectơ u,v,w\vec u, \vec v, \vec w được gọi là đồng phẳng khi nào?

Ghi nhớ

Điểm cần nhớ

  • [u,v] vuông góc với cả u và v
  • |[u,v]| = |u||v|sinθ
  • S tam giác = (1/2)|[AB,AC]|
  • V tứ diện = (1/6)|[AB,AC]·AD|
  • Đồng phẳng ⟺ tích hỗn tạp = 0

Lỗi hay gặp

Lỗi hay gặp

  • Nhầm tích có hướng (vectơ) với tích vô hướng (số)
    Sửa: Có hướng cho ra vectơ; vô hướng cho ra số
  • Đổi vị trí u,v không đổi dấu
    Sửa: [v,u] = -[u,v]

Quy trình

Quy trình giải

1

Định nghĩa tích có hướng

⃗a×⃗b = (a_yb_z−a_zb_y, a_zb_x−a_xb_z, a_xb_y−a_yb_x); kết quả là véctơ vuông góc với cả ⃗a và ⃗b.

2

Tính tích có hướng bằng định thức

⃗a×⃗b = det|⃗i ⃗j ⃗k; a_x a_y a_z; b_x b_y b_z|; khai triển theo hàng đầu.

💡 Nhớ dấu: + − + theo khai triển định thức 3×3

3

Ý nghĩa hình học

|⃗a×⃗b| = |⃗a||⃗b|sinθ = diện tích hình bình hành tạo bởi ⃗a và ⃗b; θ là góc giữa hai véctơ.

4

Tính diện tích tam giác

S_△ = (1/2)|⃗AB×⃗AC| với A,B,C là ba đỉnh tam giác.

5

Tìm véctơ pháp tuyến mặt phẳng

⃗n = ⃗AB×⃗AC là véctơ pháp tuyến của mặt phẳng (ABC).

Ví dụ 1/2

Ví dụ 1 (TH): Tích có hướng hai vectơ

VÍ DỤ 1 · Ví dụ 1 (TH): Tích có hướng hai vectơ
L2
Cho u=(1;2;3)\vec{u}=(1;2;3), v=(2;1;1)\vec{v}=(2;1;1). Tính [u,v][\vec{u},\vec{v}].

Ví dụ 2/2

Ví dụ 2 (VD): Diện tích tam giác

VÍ DỤ 2 · Ví dụ 2 (VD): Diện tích tam giác
L3
Cho A(1;0;0)A(1;0;0), B(0;2;0)B(0;2;0), C(0;0;3)C(0;0;3). Tính diện tích tam giác ABCABC.

Dạng toán

Dạng toán thường gặp

Tính ⃗a×⃗b bằng công thức định thức và kiểm tra vuông góc với cả hai véctơ.

  1. 1Viết tọa độ ⃗a và ⃗b
  2. 2Áp dụng công thức định thức 3×3
  3. 3Kiểm tra (⃗a×⃗b)·⃗a=0 và (⃗a×⃗b)·⃗b=0

⚠️ Tích có hướng không giao hoán: ⃗a×⃗b = −(⃗b×⃗a)

Ứng dụng

Toán này dùng ở đâu

Tích có hướng đo "diện tích định hướng" giữa hai vectơ.

Đồ họa 3D: Tính vectơ pháp tuyến bề mặt để đổ bóng
Vật lý: Mômen lực, lực Lorentz là tích có hướng
Kỹ thuật: Tính diện tích, thể tích khối trong thiết kế

Thú vị: Hiệu ứng ánh sáng lung linh trên bề mặt 3D trong phim hoạt hình được tính nhờ tích có hướng tìm pháp tuyến — toán học làm nên điện ảnh!

Bài tập thử

Làm thử vài câu

1

Cho a=(1;2;3)\vec{a}=(1;2;3)b=(1;2;3)\vec{b}=(1;2;3). Tích có hướng [a×b][\vec{a}\times\vec{b}] bằng:

2

Tích có hướng [a,b][\vec{a},\vec{b}] với a=(1;1;1)\vec{a}=(1; 1; 1), b=(1;3;1)\vec{b}=(1; 3; -1) bằng:

3

Tích có hướng [a,b][\vec{a},\vec{b}] với a=(2;2;2)\vec{a}=(2; -2; -2), b=(2;2;2)\vec{b}=(2; 2; 2) bằng:

Còn hàng trăm bài tập nữa

Đăng nhập miễn phí để luyện không giới hạn

Bắt đầu luyện

Xong lý thuyết — bấm Luyện tập ở cột bên phải (hoặc Enter)

Luyện tập