
向量共線定理可以解決一些向量共線,點(diǎn)共線問題,也可由共線求參數(shù);對(duì)于線段的定比分點(diǎn)問題,用向量共線定理求解則更加簡(jiǎn)潔.
【典例】1 (1)若點(diǎn)M是△ABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),且滿足|3eq \(AM,\s\up6(→))-eq \(A B,\s\up6(→))-eq \(AC,\s\up 6(→))|=0,則△ABM與△ABC的面積之比等于( )
A.eq \f(3,4) B.eq \f(1,4) C.eq \f(1,3) D.eq \f(1,2)
(2)在△ABC中,eq \(AN,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)),P是BN上的一點(diǎn),若eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,8)eq \(AC,\s\up6(→)),則實(shí)數(shù)m的值為________.
【典例】2 (1)(2020·河北省石家莊一中質(zhì)檢)在△ABC中,D 為線段AC的中點(diǎn),點(diǎn)E在邊BC上,且BE=eq \f(1,2)EC,AE與BD交于點(diǎn)O,則eq \(AO,\s\up6(→))等于( )
A.eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up 6(→)) B.eq \f(1,4)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up 6(→))
C.eq \f(1,4)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)) D.eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→))
(2)在△ABC中,過中線AD的中點(diǎn)E任作一直線分別交AB,AC于M,N兩點(diǎn),設(shè)eq \(AM,\s\up6(→))=xeq \(AB,\s\up6(→)), eq \(AN,\s\up6(→))=y(tǒng)eq \(AC,\s\up6(→))(xy≠0),則4x+y的最小值是________.
【方法總結(jié)】
(1)若eq \(OA,\s\up6(→))=λeq \(OB,\s\up6(→))+μeq \(OC,\s\up6(→))(λ,μ為常數(shù)),則A,B,C三點(diǎn)共線的充要條件是λ+μ=1.
(2)使用條件“兩條線段的交點(diǎn)”時(shí),可轉(zhuǎn)化成兩次向量共線,進(jìn)而確定交點(diǎn)位置.
INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\周飛燕\\e\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\專題二\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET 【拓展訓(xùn)練】
1.如圖,△ABC中,AD=DB,AE=EC,CD與BE交于點(diǎn)F,設(shè)eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AC,\s\up6(→))=b,eq \(AF,\s\up6(→))=xa+yb,則(x,y)等于( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(1,2))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),\f(2,3))) C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(1,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),\f(1,2)))
2.(2020·河北省石家莊二中調(diào)研)已知在△ABC中,AB=AC=3,D為邊BC上一點(diǎn),eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AD,\s\up6(→))=6,eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(AD,\s\up6(→))=eq \f(15,2),則eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AC,\s\up6(→))的值為________.
3.如圖,在直角梯形ABCD中,AB∥CD,∠DAB=90°,AD=AB=4,CD=1,動(dòng)點(diǎn)P在邊BC上,且滿足eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+neq \(AD,\s\up6(→))(m,n均為正實(shí)數(shù)),則eq \f(1,m)+eq \f(1,n)的最小值為________.
培優(yōu)點(diǎn)8 向量共線定理的應(yīng)用
【方法總結(jié)】
向量共線定理可以解決一些向量共線,點(diǎn)共線問題,也可由共線求參數(shù);對(duì)于線段的定比分點(diǎn)問題,用向量共線定理求解則更加簡(jiǎn)潔.
【典例】1 (1)若點(diǎn)M是△ABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),且滿足|3eq \(AM,\s\up6(→))-eq \(A B,\s\up6(→))-eq \(AC,\s\up 6(→))|=0,則△ABM與△ABC的面積之比等于( )
A.eq \f(3,4) B.eq \f(1,4) C.eq \f(1,3) D.eq \f(1,2)
【答案】 C
【解析】 ∵|3eq \(AM,\s\up6(→))-eq \(AB,\s\up6(→))-eq \(AC,\s\up 6(→))|=0,∴3eq \(AM,\s\up6(→))-eq \(AB,\s\up6(→))-eq \(AC,\s\up 6(→))=0,∴eq \(AB,\s\up6(→))+eq \(AC,\s\up 6(→))=3eq \(AM,\s\up6(→)).
設(shè)BC的中點(diǎn)為G,則eq \(AB,\s\up6(→))+eq \(AC,\s\up 6(→))=2eq \(AG,\s\up6(→)),
∴3eq \(AM,\s\up6(→))=2eq \(AG,\s\up6(→)),即eq \(AM,\s\up6(→))=eq \f(2,3)eq \(AG,\s\up6(→)),
∴點(diǎn)M在線段AG上,且eq \f(\(|A M,\s\up6(→))|,\(|A G,\s\up6(→))|)=eq \f(2,3).
∴eq \f(S△ABM,S△ABG)=eq \f(|\(AM,\s\up6(→))|,|\(AG,\s\up6(→))|)=eq \f(2,3),易得eq \f(S△ABG,S△ABC)=eq \f(|\(BG,\s\up6(→))|,|\(BC,\s\up6(→))|)=eq \f(1,2),
∴eq \f(S△ABM,S△ABC)=eq \f(S△ABM,S△ABG)·eq \f(S△ABG,S△ABC)=eq \f(2,3)×eq \f(1,2)=eq \f(1,3),
即△ABM與△ABC的面積之比等于eq \f(1,3).
(2)在△ABC中,eq \(AN,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)),P是BN上的一點(diǎn),若eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,8)eq \(AC,\s\up6(→)),則實(shí)數(shù)m的值為________.
【答案】 eq \f(1,4)
【解析】 方法一 ∵B,P,N三點(diǎn)共線,
∴eq \(BP,\s\up6(→))∥eq \(PN,\s\up6(→)),∴存在實(shí)數(shù)λ,使得eq \(BP,\s\up6(→))=λeq \(PN,\s\up6(→))(λ>0),
∴eq \(AP,\s\up6(→))-eq \(AB,\s\up6(→))=λ(eq \(AN,\s\up6(→))-eq \(AP,\s\up6(→))),
∵λ>0,∴eq \(AP,\s\up6(→))=eq \f(1,1+λ) eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(λ,1+λ)eq \(AN,\s\up6(→)).
∵eq \(AN,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)),eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,8)eq \(AC,\s\up 6(→)),
∴eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,4)eq \(AN,\s\up6(→)),
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,1+λ)=m,,\f(λ,1+λ)=\f(3,4),))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(λ=3,,m=\f(1,4).))
方法二 ∵eq \(AN,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)),eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,8)eq \(AC,\s\up 6(→)),
∴eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(3,4)eq \(AN,\s\up6(→)).
∵B,P,N三點(diǎn)共線,∴m+eq \f(3,4)=1,∴m=eq \f(1,4).
【典例】2 (1)(2020·河北省石家莊一中質(zhì)檢)在△ABC中,D 為線段AC的中點(diǎn),點(diǎn)E在邊BC上,且BE=eq \f(1,2)EC,AE與BD交于點(diǎn)O,則eq \(AO,\s\up6(→))等于( )
A.eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up 6(→)) B.eq \f(1,4)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up 6(→))
C.eq \f(1,4)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→)) D.eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up 6(→))
【答案】 A
【解析】 如圖,設(shè)eq \(AO,\s\up6(→))=λeq \(AE,\s\up6(→))(λ>0),
又eq \(AE,\s\up6(→))=eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,3)eq \(BC,\s\up6(→))=eq \f(2,3)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,3)eq \(AC,\s\up6(→)),
∴eq \(AO,\s\up6(→))=eq \f(2,3)λeq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,3)λeq \(AC,\s\up6(→))=eq \f(2,3)λeq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(2,3)λeq \(AD,\s\up6(→)).
又B,O,D三點(diǎn)共線,∴eq \f(2,3)λ+eq \f(2,3)λ=1,
∴λ=eq \f(3,4),∴eq \(AO,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up6(→)).
(2)在△ABC中,過中線AD的中點(diǎn)E任作一直線分別交AB,AC于M,N兩點(diǎn),設(shè)eq \(AM,\s\up6(→))=xeq \(AB,\s\up6(→)), eq \(AN,\s\up6(→))=y(tǒng)eq \(AC,\s\up6(→))(xy≠0),則4x+y的最小值是________.
【答案】 eq \f(9,4)
【解析】 由D為BC的中點(diǎn)知,eq \(AD,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,2)eq \(AC,\s\up6(→)),
又eq \(AM,\s\up6(→))=xeq \(AB,\s\up6(→)),eq \(AN,\s\up6(→))=y(tǒng)eq \(AC,\s\up6(→))(xy≠0),E為AD的中點(diǎn),
故eq \(AE,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(AD,\s\up6(→))=eq \f(1,4x)eq \(AM,\s\up6(→))+eq \f(1,4y)eq \(AN,\s\up6(→)),
∵M(jìn),E,N三點(diǎn)共線,∴eq \f(1,4x)+eq \f(1,4y)=1,
∴4x+y=(4x+y)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4x)+\f(1,4y)))=eq \f(y,4x)+eq \f(x,y)+eq \f(5,4)
≥2eq \r(\f(y,4x)·\f(x,y))+eq \f(5,4)=eq \f(9,4),
當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(y,4x)=eq \f(x,y),即x=eq \f(3,8),y=eq \f(3,4)時(shí)取等號(hào).
∴4x+y的最小值為eq \f(9,4).
【方法總結(jié)】
(1)若eq \(OA,\s\up6(→))=λeq \(OB,\s\up6(→))+μeq \(OC,\s\up6(→))(λ,μ為常數(shù)),則A,B,C三點(diǎn)共線的充要條件是λ+μ=1.
(2)使用條件“兩條線段的交點(diǎn)”時(shí),可轉(zhuǎn)化成兩次向量共線,進(jìn)而確定交點(diǎn)位置.
INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\周飛燕\\e\\周飛燕\\2020\\二輪\\數(shù)學(xué)\\wrd\\專題二\\跟蹤演練.tif" \* MERGEFORMATINET 【拓展訓(xùn)練】
1.如圖,△ABC中,AD=DB,AE=EC,CD與BE交于點(diǎn)F,設(shè)eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AC,\s\up6(→))=b,eq \(AF,\s\up6(→))=xa+yb,則(x,y)等于( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(1,2))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),\f(2,3)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(1,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),\f(1,2)))
【答案】 C
【解析】 由題意得,eq \(AF,\s\up6(→))=xa+yb=xeq \(AB,\s\up6(→))+2yeq \(AE,\s\up6(→)),
∵B,F(xiàn),E三點(diǎn)共線,∴x+2y=1,①
同理,eq \(AF,\s\up6(→))=2xeq \(AD,\s\up6(→))+yeq \(AC,\s\up6(→)),
∵D,F(xiàn),C三點(diǎn)共線,∴2x+y=1,②
由①②得x=y(tǒng)=eq \f(1,3),∴(x,y)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(1,3))).
2.(2020·河北省石家莊二中調(diào)研)已知在△ABC中,AB=AC=3,D為邊BC上一點(diǎn),eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AD,\s\up6(→))=6,eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(AD,\s\up6(→))=eq \f(15,2),則eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AC,\s\up6(→))的值為________.
【答案】 eq \f(9,2)
【解析】 ∵D為邊BC上一點(diǎn),可設(shè)eq \(BD,\s\up6(→))=λeq \(BC,\s\up6(→)),
∴eq \(A D,\s\up6(→))=eq \(AB,\s\up6(→))+Beq \(D,\s\up6(→))=(1-λ)eq \(AB,\s\up6(→))+λeq \(AC,\s\up6(→)).
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(AB,\s\up6(→))·\(AD,\s\up6(→))=?1-λ?×9+λ\(AB,\s\up6(→))·\(AC,\s\up6(→))=6, ①,\(AC,\s\up6(→))·\(AD,\s\up6(→))=?1-λ?×\(AB,\s\up6(→))·\(AC,\s\up6(→))+9λ=\f(15,2) , ②))
①+②得,9+eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AC,\s\up6(→))=eq \f(27,2),
∴eq \(AB,\s\up6(→))·eq \(AC,\s\up6(→))=eq \f(9,2).
3.如圖,在直角梯形ABCD中,AB∥CD,∠DAB=90°,AD=AB=4,CD=1,動(dòng)點(diǎn)P在邊BC上,且滿足eq \(AP,\s\up6(→))=meq \(AB,\s\up6(→))+neq \(AD,\s\up6(→))(m,n均為正實(shí)數(shù)),則eq \f(1,m)+eq \f(1,n)的最小值為________.
【答案】 eq \f(7+4\r(3),4)
【解析】 設(shè)eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AD,\s\up6(→))=b,則eq \(BC,\s\up6(→))=eq \(BA,\s\up6(→))+eq \(AD,\s\up6(→))+eq \(DC,\s\up6(→))=-a+b+eq \f(1,4)b=-eq \f(3,4)a+b.
設(shè)eq \(BP,\s\up6(→))=λeq \(BC,\s\up6(→)),則eq \(AP,\s\up6(→))=eq \(AB,\s\up6(→))+eq \(BP,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(3,4)λ))a+λb.
因?yàn)閑q \(AP,\s\up6(→))=ma+nb,所以1-eq \f(3,4)λ=m,λ=n,
消去λ得m+eq \f(3,4)n=1,
eq \f(1,m)+eq \f(1,n)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m+\f(3,4)n))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,m)+\f(1,n)))=1+eq \f(3n,4m)+eq \f(m,n)+eq \f(3,4)≥eq \f(7,4)+2eq \r(\f(3n,4m)·\f(m,n))=eq \f(7+4\r(3),4),
當(dāng)且僅當(dāng)m=4-2eq \r(3),n=eq \f(8\r(3),3)-4時(shí)等號(hào)成立.
所以eq \f(1,m)+eq \f(1,n)的最小值為eq \f(7+4\r(3),4).
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