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高三數學平面向量定理

教育 更新时间:2024-12-26 00:25:46

高三數學平面向量定理(平面向量基本定理)1

平面向量基本定理—用長度,面積,和體積來分解向量

平面向量基本定理已說明,平面内任意兩個不共線的非零向量作為基底,可以線性表示該平面内的所有向量;但并沒有說明兩個基底的系數應該是多少,我們通常都是根據平行四邊形法則,分解向量,或者通過多次線性表示,不斷推倒,來看另外一個思路,利用幾何信息來線性表示向量!

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平面向量基本定理已說明,平面内任意兩個不共線的非零向量作為基底,可以線性表示該平面内的所有向量;但并沒有說明兩個基底的系數應該是多少;該結論啟發我們,兩個線性表示的系數,可以轉換成三角形的面積比,将該系數賦予了幾何意義!

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總結一下:

一維,1個基底,用長度之比,确定線性表示系數

二維,2個基底,用面積之比,确定線性表示系數

三維,3個基底,用體積之比,确定線性表示系數

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這個其實就是被大部分老師稱為的“奔馳定理”(形似奔馳Logo),也就是說,平面内任意起點出發的三個不共線向量,線性相加可得到零向量,系數之比即三個三角形的面積之比!很多向量題目中給出三角形面積之比,也是基于該定理;同時,點P為平面内任意一點,當然也包括“四心”,所以也可以進一步推導出三角形四心的表示方法!

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奔馳定理的證明方法不止這一種,隻不過每個人認為的已知條件不一樣,所以證明方法有多種!我的思路是先通過初中的平面幾何知識,推倒“奔馳定理”,然後再幫助推導出三角形“四心”的向量表示方式!從一般到特殊,挺不錯的思路!

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接下來看證明過程,體會不同位置系數的特征

圖示

證明過程

重心

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外心

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内心

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垂心

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很多時候,題目中會引入一個任意點P,其實它完全是打醬油的,通過減法運算可以讓它消失,但你需要認識這種表示形式!

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按照從一般到特殊的方式,我們通過奔馳定理依次推導證明出三角形四心的一類表示方法,思路看起來已經很清晰,也可以開始識記了!但是,畢竟這類表示形式(如下表),更應該體會的是,為什麼一個向量為何可以用表格中的數乘關系來表示;也就是說,下表中的各式均可變形成另外一類形式(如表二),這類形式如果也能直接理解證明,最好不過!

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接下來看證明過程,體會四個證明過程的相似性,以及是如何使用中點,角分線,外接圓,高線這些幾何信息的!

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以上四個證明過程,不管是哪種心,證明的出發點,都是按照平面向量基本定理,把一個向量分解到另外兩個方向上;而且數乘的系數都是轉化成了FA與FB之比,而FA與FB之比又可以轉化成,點A和點B到CF的距離之比,這個比正是,SB與SA之比,又反推出了奔馳定理!

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