CBSE 12th Standard Maths Subject Vector Algebra Ncert Exemplar 3 Mark Questions With Solution 2021
By QB365 on 24 May, 2021
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CBSE 12th Standard Maths Subject Vector Algebra Ncert Exemplar 3 Mark Questions With Solution 2021
12th Standard CBSE
-
Reg.No. :
Maths
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Find all vectors of magnitude 10\(\sqrt { 3 }\) that are perpendicular to the plane of:
\(\overset { \wedge }{ i } +2\overset { \wedge }{ j } +\overset { \wedge }{ k } \ and\ -\overset { \wedge }{ i } +3\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } \)(a) -
Using vector, find the value of 'k' such that the point: (k, -10, 3), (1, -1, 3) and (3, 5, 3) are collinear.
(a) -
If A,B,C are position vectors: \(\hat{i}+\hat{j}-\hat{k}, 2 \hat{i}-\hat{j}+3 \hat{k}, \hat{i}-2 \hat{j}+\hat{k}\)
Respectively, find the projection of \(\overset { \rightarrow }{ AB } \) along \(\overset { \rightarrow }{ CD } \).(a) -
If A and B are two points vectors and respectively. write the position vectors of a point of a P, which divides the line segment AB internally in the ratio 1 : 2
(a) -
If \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \) are perpendicular vectors, \(|\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } |=13\) and \(|\overset { \rightarrow }{ a }|\) = 5, then find the value of |\(\overset { \rightarrow }{ b } \)|.
(a) -
If \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \) are two unit vectorssuch that \(\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } \) is also a unit vector, then find the angle between \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \).
(a) -
Lagrange's identify prove that : \({( }{ \overrightarrow { a } *\overrightarrow { b) } }^{ 2 }=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } -{ ( }{ \overrightarrow { a } .\overrightarrow { b) } }^{ 2 }\)
(a) -
Find the volume of parallelopiped whose sides are given by vectors: \(2\overset { \wedge }{ i } -3\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } ,\overset { \wedge }{ i } +2\overset { \wedge }{ j } -\overset { \wedge }{ k } and3\overset { \wedge }{ i } -\overset { \wedge }{ j } +2\overset { \wedge }{ k } \)
(a) -
Prove that:\(\left[ \overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ,\overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } ,\overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } ]=2[\overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] \)
(a) -
Show that the vector \(\overset { \rightarrow }{ a } \), \(\overset { \rightarrow }{ b } \) and \(\overset { \rightarrow }{ c } \) are coplanar if \(\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ,\overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } \ and \ \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \) are coplanar.
(a)
3 Marks
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CBSE 12th Standard Maths Subject Vector Algebra Ncert Exemplar 3 Mark Questions With Solution 2021 Answer Keys
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Let \(\overset { \rightarrow }{ a } =\overset { \wedge }{ i } +2\overset { \wedge }{ j } +\overset { \wedge }{ k } \ and\ \overset { \rightarrow }{ b } =-\overset { \wedge }{ i } +3\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } \)
Then \(\overset { \rightarrow }{ a } *\overset { \rightarrow }{ b } =\left| \begin{matrix} \overset { \wedge }{ i } & \overset { \wedge }{ j } & \overset { \wedge }{ k } \\ 1 & 2 & 1 \\ -1 & 3 & 4 \end{matrix} \right| \)
\(\therefore |\overset { \rightarrow }{ a } *\overset { \rightarrow }{ b } |=\sqrt { { (5) }^{ 2 }+{ (-5) }^{ 2 }+{ (5) }^{ 2 } } =\sqrt { { 3(5) }^{ 2 } } \)
\(\pm 10\sqrt { 3 } \left( \frac { 5\overset { \wedge }{ i } -5\overset { \wedge }{ j } +5\overset { \wedge }{ k } }{ 5\sqrt { 3 } } \right) i.e\pm 10(\overset { \wedge }{ i } -\overset { \wedge }{ j } +\overset { \wedge }{ k } )\)
\(\therefore\) The unit vector perpendicular to the plane \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \) is given by:
Hence, the vector of magnitude 10\(\sqrt { 3 }\) that are perpendicular to the plane of \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \) are -
Let \(\overset { \rightarrow }{ a } =k\overset { \wedge }{ i } -10\overset { \wedge }{ j } +3\overset { \wedge }{ k } ,\) and \(\overset { \rightarrow }{ b } =\overset { \wedge }{ i } -\overset { \wedge }{ j } +3\overset { \wedge }{ k } \) and \(\overset { \rightarrow }{ c } =3\overset { \wedge }{ i } +5\overset { \wedge }{ j } +3\overset { \wedge }{ k } \)
the given points are colinear if \(\left| \begin{matrix} k & -10 & 3 \\ 1 & -1 & 3 \\ 3 & 5 & 3 \end{matrix} \right| \)
If k(-3-15) +10(3-9) + 3(5+3) = 0
If -8k - 60 + 24 = 0
If 18k = -36
If k = -2 -
Here \(\overset { \rightarrow }{ AB } =(2\overset { \wedge }{ i } -\overset { \wedge }{ j } +3\overset { \wedge }{ k } )-(\overset { \wedge }{ i } +\overset { \wedge }{ j } -\overset { \wedge }{ k } )\)
\(=\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } \)
and \(\overset { \rightarrow }{ CD } =(3\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +\overset { \wedge }{ k } )-(2\overset { \wedge }{ i } -3\overset { \wedge }{ k } )\)
\(=\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } \)
\(\therefore\) The projcetionj of \(\overset { \rightarrow }{ AB } \) along \(\overset { \rightarrow }{ CD } \) \(=\frac { \overset { \rightarrow }{ AB } .\overset { \rightarrow }{ CD } }{ |\overset { \rightarrow }{ CD } | } \)
\(=\frac { (\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } ).(\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } ) }{ |\overset { \wedge }{ i } -2\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } | } \)
\(=\frac { (1)(1)+(-2)(-2)+(4)(4) }{ \sqrt { 1+4+16 } } =\frac { 1+4+16 }{ \sqrt { 21 } } =\frac { 21 }{ \sqrt { 21 } } =\sqrt { 21 } \) -
The position vector of P
\(=\frac { 1.(6\overset { \rightarrow }{ b } -\overset { \rightarrow }{ a } )+(2\overset { \rightarrow }{ a } -\overset { \rightarrow }{ b } ) }{ 1+2 } \)
\(=\frac { 6\overset { \rightarrow }{ b } -\overset { \rightarrow }{ a } +4\overset { \rightarrow }{ a } -\overset { \rightarrow }{ b } }{ 3 } =\frac { 3\overset { \rightarrow }{ a } }{ 3 } =\overset { \rightarrow }{ a } \) -
Given, \(|\vec{a}+\vec{b}|=13 \text { and }|\vec{a}|=5\)
Now, \((\vec{a}+\vec{b}) \cdot(\vec{a}+\vec{b})=\vec{a} \cdot \vec{a}+\vec{a} \cdot \vec{b}+\vec{b} \cdot \vec{a}+\vec{b} \cdot \vec{b}\)
\(\begin{array}{cl} \Rightarrow \quad & |\vec{a}+\vec{b}|^2=|\vec{a}|^2+0+0+|\vec{b}|^2 \end{array}\)
\(\begin{array}{cl} {\left[\because \vec{x} \cdot \vec{x}=|\vec{x}|^2, \vec{a} \cdot \vec{b}=\vec{b} \cdot \vec{a}=0 \text { as } \vec{a} \perp \vec{b}\right]} \end{array}\)
\(\begin{array}{ll} \Rightarrow & (13)^2=(5)^2+|\vec{b}|^2 \end{array}\)
\(\begin{array}{ll} \Rightarrow & 169=25+\left.|\vec{b}|^2 \Rightarrow|69-25=| \vec{b}\right|^2 \end{array}\)
\(\begin{array}{ll} \Rightarrow & 144=|\vec{b}|^2 \Rightarrow|\vec{b}|=12 \end{array}\)
[\(\because\) length cannot be '-' ve] -
We have : \(\Rightarrow { \overset { \rightarrow }{ |a| } =1=\overset { \rightarrow }{ |b| } }\ and\ \overset { \rightarrow }{ |a| } +\overset { \rightarrow }{ |b| } =1\)
sqaring \(|\overset { \rightarrow }{ a } +{ \overset { \rightarrow }{ { b| }^{ 2 } } }=1\Rightarrow (\overset { \rightarrow }{ a } +{ \overset { \rightarrow }{ { b) }^{ 2 } } }\)
\(\Rightarrow \overset { \rightarrow }{ { b| }^{ 2 } } +\overset { \rightarrow }{ { b| }^{ 2 } } +2|\overset { \rightarrow }{ a| } |\overset { \rightarrow }{ b| } =1\)
\( \Rightarrow { a }^{ 2 }+{ b }^{ 2 }+2|\overset { \rightarrow }{ a| } |\overset { \rightarrow }{ b| } cos\theta =1\)
Where '\(\theta \)' is the angle between \(\overset { \rightarrow }{ a } \) and \(\overset { \rightarrow }{ b } \)
\(\Rightarrow 1+1+2(1)(1)cos\theta =1\)
\(\Rightarrow cos\theta =-\frac { 1 }{ 2 } \)
Hence, \(\theta =120°\) -
\({ ( }{ \overrightarrow { a } *\overrightarrow { b) } }^{ 2 }={ \overset { \rightarrow }{ { (|a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } sin\theta { \overrightarrow { n } ) }^{ 2 } }\)
\(=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } sin\theta { \overrightarrow { n } }^{ 2 }=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } sin\theta { \overrightarrow { n } }^{ 2 }\) \([\because { \overrightarrow { n } }^{ 2 }=\overrightarrow { n } .\overrightarrow { n } =(1)cos0°=1]\)
\(=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } (1-{ cos }^{ 2 }°\theta )\)
\(=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } -\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |b| }^{ 2 } } { cos }^{ 2 }°\theta \)
\(=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |{ b }| }^{ 2 } } -{ (\overrightarrow { a } .\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }{ cos }^{ 2 }°\theta \)
\(=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |{ b }^{ 2 }| }^{ 2 } } -{ (\overrightarrow { a } .\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }\)
Other (I) \({ (\overrightarrow { a } .\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }=\overset { \rightarrow }{ { |a| }^{ 2 } } \overset { \rightarrow }{ { |{ b }| }^{ 2 } } -{ (\overrightarrow { a } *\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }\)
(II) \({ (\overrightarrow { a } *\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }+{ (\overrightarrow { a } .\overrightarrow { b } ) }^{ 2 }=\overset { \rightarrow }{ { |a| } } \overset { \rightarrow }{ { |{ b }| }^{ 2 } } \) -
Let
\(\overset { \rightarrow }{ a } =2\overset { \wedge }{ i } -3\overset { \wedge }{ j } +4\overset { \wedge }{ k } ,\quad \overset { \rightarrow }{ b } =\overset { \wedge }{ i } +2\overset { \wedge }{ j } -\overset { \wedge }{ k } \)
\(\overset { \rightarrow }{ c } =3\overset { \wedge }{ i } -\overset { \wedge }{ j } +2\overset { \wedge }{ k } \)
\(\therefore\) Volume of the paralleopiped \(=[\overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } ]\)
\(=\left| \begin{matrix} 2 & -3 & 4 \\ 1 & 2 & -1 \\ 3 & -1 & 2 \end{matrix} \right| \)
\(=2(4-1)+3(2+3)+4(-1-6)\) [Expanding by R1 ]
\(=6+15-28=-7=7\) [rejecting -ve sign] -
LHS\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ,\overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } ,\overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \right] \)
\(=\left[ \left( \overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } \right) *\left( \overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } \right) \right] .\left( \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \right) \)
\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ b } \right] .\left( \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \right) \)
\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } \right] .\left( \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \right) \)
\(=\left( \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ b } \right) .\overset { \rightarrow }{ c } +\left( \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ b } \right) .\overset { \rightarrow }{ a } +\left( \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ c } \right) .\overset { \rightarrow }{ c } +\left( \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ c } \right) .\overset { \rightarrow }{ a } +\left( \overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } \right) .\overset { \rightarrow }{ c } +\left( \overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } \right) .\overset { \rightarrow }{ a } \\ \)
\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ a } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ c } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ c } \overset { \rightarrow }{ a } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \overset { \rightarrow }{ a } \right] \)
\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\left[ \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \overset { \rightarrow }{ a } \right] \)
\(=\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] =2\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] =RHS\\ \) -
Since \(\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ,\overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } \ and\ \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \) are complannar.
\(\therefore\) \(\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ).\left[ (\overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } )\times (\overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } ) \right] =0\)
\(\Rightarrow (\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ).\left[ \overset { \rightarrow }{ b } +\overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ a } \times \overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ a } \right] =0\)
\(\Rightarrow (\overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ b } ).(\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } +\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ a } +\overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ a } )=0 \left[ \because \overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ c } =\overset { \rightarrow }{ 0 } \right] \)
\(\Rightarrow \overset { \rightarrow }{ a } .(\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } )+\overset { \rightarrow }{ a } .(\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ a } )+\overset { \rightarrow }{ a } .(\overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ a } )+\overset { \rightarrow }{ b } .(\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ c } )+\overset { \rightarrow }{ b } .(\overset { \rightarrow }{ b } \times \overset { \rightarrow }{ a } )+\overset { \rightarrow }{ b } .(\overset { \rightarrow }{ c } \times \overset { \rightarrow }{ a } )=0\)
\(\Rightarrow 2\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\overset { \rightarrow }{ 0 } +\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] =0\)
\(\Rightarrow 2\left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] =0\Rightarrow \left[ \overset { \rightarrow }{ a } \overset { \rightarrow }{ b } \overset { \rightarrow }{ c } \right] =0\)
\(\Rightarrow \) \(\overset { \rightarrow }{ a } ,\overset { \rightarrow }{ b } \ and\ \overset { \rightarrow }{ c } \) are coplanar.
3 Marks
