Đến nội dung chính
Gia Sư SVGia Sư SVTận tâm · Minh bạch · Đồng hành

Bài 2: Tọa độ vectơ trong không gian

TOÁN 12 · CHƯƠNG 2 · BÀI 2

Bài 2: Tọa độ vectơ trong không gian

Đọc tọa độ ba chiều bằng hình, phân biệt điểm với vectơ, thực hành tìm trung điểm và trọng tâm.

Đọc hình → nắm công thức → giải từng bước → tự luyện.

Hệ Oxyz: điểm M(3;2;1) và hình chiếu N(3;2;0) Trục x hướng xuống trái, y hướng sang phải, z hướng lên. O, P, N, Q tạo thành hình bình hành trên mặt phẳng Oxy. P(3;0;0), Q(0;2;0), N(3;2;0); MN song song Oz, M(3;2;1). OxyzPQNM(3;0;0)(0;2;0)(3;2;0)(3;2;1)OxyPhóng to hình ↗

🎯 Mục tiêu bài học

Đọc đúng tọa độHiểu ba thành phần x, y, z của một điểm hoặc vectơ.
Điểm khác vectơKhông nhầm tọa độ B với tọa độ AB.
Làm được bàiTính tọa độ AB, trung điểm, trọng tâm.
Vận dụngTìm đỉnh còn thiếu và điểm đối xứng trong Oxyz.

📘 Công thức cần nhớ

Hệ tọa độ Oxyz gồm ba trục Ox, Oy, Oz đôi một vuông góc và ba vectơ đơn vị i, j, k. Điểm M(x; y; z) nghĩa là vectơ vị trí OM = xi + yj + zk.

u = (a; b; c) ⇔ u = ai + bj + ck

Để tìm vectơ từ A đến B, luôn lấy tọa độ điểm cuối trừ tọa độ điểm đầu.

A(x₁; y₁; z₁), B(x₂; y₂; z₂) ⇒ AB = (x₂−x₁; y₂−y₁; z₂−z₁)
Dễ nhầm: AB không phải B(x₂; y₂; z₂), trừ khi A = O. Đổi hướng thì đổi dấu: BA = −AB.

Trung điểm và trọng tâm

I trung điểm AB: I((x₁+x₂)/2; (y₁+y₂)/2; (z₁+z₂)/2)
G trọng tâm △ABC: G((xA+xB+xC)/3; (yA+yB+yC)/3; (zA+zB+zC)/3)

Điểm A′ đối xứng với A qua I (I là trung điểm AA′) có tọa độ A′ = 2I − A theo từng thành phần.

📐 Vẽ và đọc điểm trong không gian

Hãy tưởng tượng căn phòng: trục x là chiều dài, y là chiều rộng, z là chiều cao. Với M(3; 2; 1), đi từ O theo x ba đơn vị, theo y hai đơn vị, rồi đi lên một đơn vị.

Hệ Oxyz: điểm M(3;2;1) và hình chiếu N(3;2;0) Trục x hướng xuống trái, y hướng sang phải, z hướng lên. O, P, N, Q tạo thành hình bình hành trên mặt phẳng Oxy. P(3;0;0), Q(0;2;0), N(3;2;0); MN song song Oz, M(3;2;1). OxyzPQNM(3;0;0)(0;2;0)(3;2;0)(3;2;1)Oxy
Hai đoạn PN và OQ song song; OP và QN song song. Vì MN song song Oz nên N(3; 2; 0) là hình chiếu vuông góc của M(3; 2; 1) lên Oxy. Hình minh họa bằng phép chiếu song song.
🤔 Nếu điểm M nằm trên mặt phẳng Oxy thì tọa độ nào bằng 0?
Tọa độ z = 0. Ví dụ N(3; 2; 0) nằm trên Oxy. Tương tự: trên Oxz thì y = 0; trên Oyz thì x = 0.

💡 Năm ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. Đọc tọa độ điểm trên hình

Cho M(3; 2; 1). Hình chiếu vuông góc lên Oxy và lên Oz có tọa độ gì?

Bước 1: Chiếu M xuống Oxy thì giữ x, y và đặt z = 0, được N(3; 2; 0).
Bước 2: Chiếu M xuống trục Oz thì giữ z, cho x = y = 0, được H(0; 0; 1).

Ví dụ 2. Tìm vectơ, khoảng cách và trung điểm

Cho A(1; −2; 3), B(5; 0; −1). Tìm AB, AB và trung điểm I.

Bước 1: Tọa độ cuối trừ đầu: AB = (5−1; 0−(−2); −1−3) = (4; 2; −4).
Bước 2: AB = √(4² + 2² + (−4)²) = √36 = 6.
Bước 3: I = ((1+5)/2; (−2+0)/2; (3−1)/2) = (3; −1; 1).

Ví dụ 3. Trọng tâm tam giác

Cho A(1; 0; 2), B(4; 3; −1), C(−2; 6; 5). Tìm trọng tâm G.

Giải: Cộng từng tọa độ rồi chia 3: G = ((1+4−2)/3; (0+3+6)/3; (2−1+5)/3) = (1; 3; 2).

Ví dụ 4. Điểm còn thiếu trong hình bình hành

Cho A(1; 2; 0), B(4; 0; 2), D(0; 3; 1). ABCD là hình bình hành. Tìm C.

Bước 1: Vì AB = DC, ta có C − D = B − A, suy ra C = B + D − A.
Bước 2: C = (4+0−1; 0+3−2; 2+1−0) = (3; 1; 3).
✅ Tự kiểm tra lại lời giải
AB = (3; −2; 2), DC = C−D = (3; −2; 2). Hai vectơ bằng nhau nên đáp án phù hợp.

Ví dụ 5. Tìm điểm đối xứng qua điểm I

A(−1; 4; 3) có điểm đối xứng A′ qua I(2; 0; 1). Tìm A′.

Giải: I là trung điểm AA′ ⇒ A′ = 2I − A = (4−(−1); 0−4; 2−3) = (5; −4; −1).
⚠️ Sai lầm học sinh hay gặp
Nhầm công thức trung điểm thành tổng thay vì trung bình, hoặc trừ A−B khi đề hỏi vectơ AB. Em nên viết công thức trước khi thay số.

🧠 Ghi nhớ trong 30 giây

Vị tríM(x; y; z) ↔ OM⃗ = (x; y; z)
Vectơ từ A đến BB − A theo từng tọa độ
Trung điểmLấy trung bình tọa độ hai đầu
Trọng tâm tam giácCộng ba tọa độ rồi chia 3

🎯 Em tự kiểm tra

Câu 1. A(1; 0; −2), B(3; 2; 1). Vectơ AB bằng?
Xem lời giải
AB = (3−1; 2−0; 1−(−2)) = (2; 2; 3).
Câu 2. Điểm N(2; −3; 0) nằm trên mặt phẳng nào?
Xem lời giải
z = 0 nên N thuộc mặt phẳng Oxy.
Câu 3. Trung điểm của A(0; 2; 4) và B(2; 4; 0) là?
Xem lời giải
I = ((0+2)/2; (2+4)/2; (4+0)/2) = (1; 3; 2).

✏️ Luyện tập đúng Bài 2

Ba bộ bài tập đã duyệt trong Học & Thi, tổng cộng 44 câu: