Một chậu cây được đặt trên một giá đỡ có bốn chân với điểm đặt S(0; 0; 20) và các điểm chạm mặt đất của bốn chân lần lượt là A(20; 0; 0), B(0; 20; 0), C(–20; 0; 0), D(0; –20; 0) (đơn vị cm). Cho biết trọng lực tác dụng lên chậu cây có độ lớn 40 N và được phân bố thành bốn lực \[\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} ,\overrightarrow {{F_3}} ,\overrightarrow {{F_4}} \] có độ lớn bằng nhau như Hình 4. Tìm toạ độ của các lực nói trên (mỗi centimét biểu diễn 1 N).

a) Ta có \(\overrightarrow {AB}  = (4;6;8);\overrightarrow {AC}  = (8;10;3);\overrightarrow {BC}  = (4;4; - 5)\).

Khi đó: \(|\overrightarrow {AB} | = \sqrt {{4^2} + {6^2} + {8^2}}  = 2\sqrt {29} \);

\(|\overrightarrow {AC} | = \sqrt {{8^2} + {{10}^2} + {3^2}}  = \sqrt {173} ;{\rm{ }}\overrightarrow {BC}  = \sqrt {{4^2} + {4^2} + {{( - 5)}^2}}  = \sqrt {57} \)

b) Ta có $\cos BAC=\frac{\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AC}}{\left|\overrightarrow{AB}\right|\cdot \overrightarrow{AC}\mid }=\frac{4.8+6.10+8.3}{2\sqrt{29}\cdot \sqrt{173}}=\frac{119}{2\sqrt{5017}}\Rightarrow BAC\approx {35}^{°}2$

Theo giả thiết, ta có các diếm \({\rm{E}}(0;0;6),{{\rm{A}}_1}(0;1;0),{A_2}\left( {\frac{{\sqrt 3 }}{2}; - \frac{1}{2};0} \right),{A_3}\left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}; - \frac{1}{2};0} \right)\).

Suy ra \(\overline {{\rm{E}}{{\rm{A}}_1}}  = (0 - 0;1 - 0;0 - 6)\) hay \(\overrightarrow {{\rm{E}}{{\rm{A}}_1}}  = (0;1; - 6)\);

\(\overrightarrow {{\rm{E}}{{\rm{A}}_2}}  = \left( {\frac{{\sqrt 3 }}{2} - 0; - \frac{1}{2} - 0;0 - 6} \right){\rm{ hay }}\overrightarrow {{\rm{E}}{{\rm{A}}_2}}  = \left( {\frac{{\sqrt 3 }}{2}; - \frac{1}{2}; - 6} \right);\)

\({\rm{ }}\overrightarrow {{\rm{E}}{{\rm{A}}_3}}  = \left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2} - 0; - \frac{1}{2} - 0;0 - 6} \right){\rm{ hay }}\overrightarrow {{\rm{E}}{{\rm{A}}_3}}  = \left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}; - \frac{1}{2}; - 6} \right).\)

Vî vậy, tồn tại hằng số \({\rm{c}} \ne 0\) sao cho:

\(\overrightarrow {{F_1}}  = \overrightarrow {E{A_1}}  = (0;c; - 6c);\overrightarrow {{F_2}}  = \overrightarrow {E{A_2}}  = \left( {\frac{{\sqrt 3 }}{2}c; - \frac{1}{2}c; - 6c} \right);\overrightarrow {{F_3}}  = c\overrightarrow {E{A_3}}  = \left( { - \frac{{\sqrt 3 }}{2}c; - \frac{1}{2}c; - 6c} \right).\)

Suy ra \({\vec F_1} + {\vec F_2} + {\vec F_3} = (0;0; - 18c)\).

Mặt khác, ta có: \(\overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + \overrightarrow {{F_3}}  = \vec F\), trong đó \(\vec F = (0;0; - 300)\) là trọng lực tác dụng lên máy quay. Suy ra \(18{\rm{c}} =  - 300\), tức là \({\rm{c}} = \frac{{50}}{3}\).

Vậy: \({\vec F_1} = \left( {0;\frac{{50}}{3}; - 100} \right);\overrightarrow {{F_2}}  = \left( {\frac{{25\sqrt 3 }}{3};\frac{{ - 25}}{3}; - 100} \right);{\vec F_3} = \left( {\frac{{ - 25\sqrt 3 }}{3};\frac{{ - 25}}{3}; - 100} \right)\)