Dạng 2. Chứng minh đẳng thức về tích vô hướng, chứng minh hai đường thẳng vuông góc
Phương pháp:
- Biến đổi từ biểu thức vế này sang vế kia.
- Chứng minh hai biểu thức cùng bằng một biểu thức trung gian.
- Sử dụng các tính chất của phép toán vectơ, tính chất của tích vô hướng.
- Tách vectơ, biến đổi về các tích vô hướng khác.
- Hai đường thẳng $ a $ và $ b $ vuông góc khi và chỉ khi $ u.v=0 $, trong đó $ u\neq 0,v\neq 0 $, giá của vectơ $ u $ song song hoặc trùng với đường thẳng $ a $ và giá của vectơ $ v $ song song hoặc trùng với đường thẳng $ b $.
Bài tự luận Tích vô hướng của hai vectơ · Bài 29
(KNTT10) Cho tam giác $ABC$ không cân. Gọi $D,E,F$ theo thứ tự là chân các đường cao kẻ từ $A,B,C$; gọi $M,N,P$ tương ứng là trung điểm các cạnh $BC,CA,AB$. Chứng minh rằng
$\overrightarrow{MD}\cdot\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{NE}\cdot\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{PF}\cdot\overrightarrow{AB}=0$.
Xem lời giải
Lời giải
Gọi $H$ là trực tâm và $O$ là tâm đường tròn ngoại tiếp của tam giác $ABC$. Khi đó $D,E,F$ tương ứng là hình chiếu vuông góc của $H$ trên $BC,CA,AB$ và $M,N,P$ theo thứ tự là hình chiếu vuông góc của $O$ trên $BC,CA,AB$.
Theo định lí chiếu ta có:
$\overrightarrow{MD}\cdot\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{OH}\cdot(\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OB})=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OB}$
$\overrightarrow{NE}\cdot\overrightarrow{CA}=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{CA}=\overrightarrow{OH}\cdot(\overrightarrow{OA}-\overrightarrow{OC})=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OA}-\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OC}$
$\overrightarrow{PF}\cdot\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{OH}\cdot(\overrightarrow{OB}-\overrightarrow{OA})=\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OB}-\overrightarrow{OH}\cdot\overrightarrow{OA}$.
Từ đó suy ra $\overrightarrow{MD}\cdot\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{NE}\cdot\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{PF}\cdot\overrightarrow{AB}=0$.