Luyện tập →
Câu hỏi › Lớp 12 › Phương pháp toạ độ trong không gian › Hệ toạ độ trong không gian

Ứng dụng + đọc hình (VD). Hai vật chuyển động đều trong $Oxyz$ xuất

Lớp 12 · Hệ toạ độ trong không gian
Trong không gian $Oxyz$ (đơn vị: mét, $t$ tính bằng giây), vật thứ nhất xuất phát từ $A_0(2; 1; -2)$ chuyển động đều với vận tốc vectơ $\vec v_1 = (-1; -1; 3)$; vật thứ hai từ $B_0(0; 3; -2)$ với $\vec v_2 = (-1; -2; 3)$. Vị trí của chúng tại thời điểm $t$ là $A(t) = A_0 + t\,\vec v_1$ và $B(t) = B_0 + t\,\vec v_2$. Tìm khoảng cách NHỎ NHẤT giữa hai vật trong quá trình chuyển động.
ĐÁP ÁN
2
LỜI GIẢI

Bước 1 — Vectơ nối hai vật theo thời gian.
Đặt $\vec\Delta(t) = A(t) - B(t) = \vec\Delta_0 + t\,\Delta\vec v$, với
$\vec\Delta_0 = A_0 - B_0 = (2; -2; 0)$, $\Delta\vec v = \vec v_1 - \vec v_2 = (0; 1; 0)$.

Bước 2 — Bình phương khoảng cách là tam thức bậc hai theo $t$.
$|\vec\Delta(t)|^2 = |\Delta\vec v|^2\,t^2 + 2(\vec\Delta_0\cdot\Delta\vec v)\,t + |\vec\Delta_0|^2 = 1\,t^2 + 2\cdot(-2)\,t + 8$.
Hệ số bậc hai $|\Delta\vec v|^2 = 1 > 0$ nên parabol hướng lên, đạt cực tiểu tại đỉnh.

Bước 3 — Thời điểm gần nhất.
$t^* = -\dfrac{\vec\Delta_0\cdot\Delta\vec v}{|\Delta\vec v|^2} = -\dfrac{(-2)}{1} = 2 \ge 0$ (hợp lý: hai vật lại gần nhau ở tương lai).

Bước 4 — Khoảng cách nhỏ nhất.
$d_{\min}^2 = |\vec\Delta_0|^2 - \dfrac{(\vec\Delta_0\cdot\Delta\vec v)^2}{|\Delta\vec v|^2} = 8 - \dfrac{(-2)^2}{1} = 4$, suy ra $d_{\min} = 2 \approx 2$ m.

Kết luận: Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật là $2$ m.

61% trả lời đúng 441 đúng · 281 sai
← Tìm câu hỏi khác