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新三角形“四心”向量形式结论及证明附练习答案.docx


文档分类:中学教育 | 页数:约9页 举报非法文档有奖
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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。.三角形“四心”向量形式的充要条件应用在学****了《平面向量》一章的基础内容今后,学生们经过讲堂例题以及课后****题陆续接触了有关三角形重心、垂心、外心、心里向量形式的充要条件。现概括总结以下:)O是ABC的重心OAOBOC0;SBOCSAOCSAOB1若O是ABC的重心,则SABCOAOBOC0;3故PG1(PAPBPC))O是ABC的垂心OAOBOBOCOCOA;若O是ABC(非直角三角形)的垂心,则SBOC:SAOC:SAOB::tanAtanBtanC故tanAOAtanBOBtanCOC03)O是ABC的外心|OA||OB||OC|(或OA2OB2OC2)若O是ABC的外心::SAOB::sin2A:sin2B:sin2C则SBOCSAOCsinBOCsinAOCsinAOB故sin2AOAsin2BOBsin2COC04)O是心里ABC的充要条件是OA(ABAC)OB(BABC)OC(CACB)0|AB|AC|BA||BC||CA||CB|引进单位向量,使条件变得更简短。假如记AB,BC,CA的单位向量为e1,e2,e3,则刚才O是ABC心里的充要条件能够写成:OA(e1e3)OB(e1e2)OC(e2O是ABC心里的充要条件也能够是aOAbOBcOC0若O是ABC的心里,则SBOC:SAOC:SAOBa:b:c故aOAbOBcOC0或sinAOAsinBOBsinCOC0;|AB|PC|BC|PA|CA|PB0PABC的心里;向量(ABAC)(0)所在直线过ABC的心里(是BAC的角均分|AB||AC|线所在直线);e3)(一).,A,B,C是平面上不共线的三个点,动点PP知足OPOA(ABAC),0,则P点的轨迹必然经过ABC的()ABAC’..(A)外心(B)心里(C)重心(D)垂心分析:由于AB是向量AB的单位向量设AB与AC方向上的单位向量分别为e1和e2,又ABOPOAAP,则原式可化为AP(e1e2),由菱形的基天性质知AP均分BAC,那么在ABC中,AP均分BAC,:这道题给人的印象自然是“奇异、陌生”,第一AB是什么?没见过!想一想,一个非零AB向量除以它的模不就是单位向量?本题所用的都必然是简单的基本知识,如向量的加减法、向量的基本定理、菱形的基天性质、角均分线的性质等,若十分熟****又能快速地将它们迁徙到一同,解这道题一点问题也没有。(二)将平面向量与三角形垂心联合察看“垂心定理”△ABC所在平面内任一点,HAHBHBHCHCHA点H是△(HCHA)0HBAC0HBAC,同理HCAB,△ABC的垂心.(反之亦然(证略))例3.(湖南)P是△ABC所在平面上一点,若PAPBPBPCPCPA,则P是△ABC的(D):(PAPC)0,即PBCA0则PBCA,同理PABC,:本题察看平面向量有关运算,及“数目积为零,则两向量所在直线垂直”、“数目积为零,则两向量所在直线垂直”等有关知识奇妙联合。222222变式:若H为△ABC所在平面内一点,且HABCHBCAHCAB则点H是△ABC的垂心2222证明:HAHBCABC(HAHB)?BA(CACB)?BA得(HAHBCACB)?BA0即(HCHC)?BA0AHBC图6ABHC同理ACHB,BCHA故H是△ABC的垂心(三)将平面向量与三角形重心联合察看“重心定理”△ABC所在平面内一点,GAGBGC=0点G是△ABC的重心.’..证明作图如右,图中GBGCGE连结BE和CE,则CE=GB,BE=GCBGCE为平行四边形D是BC的中点,=0,得GAEG=0GAGE2GD,故G是△ABC的重心.(反之亦然(证略))△△ABC的重心PG1(PAPBPC).3证明PGPAAGPBG3PG(AGBGCG)(PAPBPC)A∵G是△ABC的重心∴GAGBGC=0AGBGCG=0,即3PGPAPBPCO由此可得PG1(PAPBPC).(反之亦然(证略))BEC3例6若O为ABC内一点,OAOBOC0,则O是ABC的():由OAOBOC0得OBOCOA,如图以OB、OC为相邻两边构作平行四边形,则OBOCOD,由平行四边形性质知OE1OD,OA2OE,同理可证其余两边上的这个性质,因此是重心,选D。2谈论:本题需要扎实的平面几何知识,平行四边形的对角线相互均分及三角形重心性质:重心是三角形中线的内分点,所分这比为2。本题在解题的过程中将平面向量的有关运算与平行四边形1的对角线相互均分及三角形重心性质等相关知识奇妙联合。变式:已知D,E,F分别为△ABC的边BC,AC,:AD3GA2BE3GB2CF3GC2ADBECF3(GAGBGC)2GAGBGC0ADBECF0..变式引申:如图4,平行四边形ABCD的中心为O,P为该平面上随意一点,1(PAPBPCPD).则PO4证明:PO1(PAPC),PO1(PBPD),221(PAPBPCPD).PO4谈论:(1)证法运用了向量加法的三角形法例,’..证法2运用了向量加法的平行四边形法例.(2)若P与O重合,则上式变OAOBOCOD0.(四).将平面向量与三角形外心联合察看例7若O为ABC内一点,OAOBOC,则O是ABC的():由向量模的定义知O到ABC的三极点距离相等。故O是ABC的外心,选B。谈论:本题将平面向量模的定义与三角形外心的定义及性质等有关知识奇妙联合。(五),OP2,OP3知足条件OP1+OP2+OP3=0,|OP1|=|OP2|=|OP3|=1,求证△P123是正三角形(《数学》第一册(下),复****参照题五B组第6题)+OP2=-OP3,两边平方得OP1·OP2=1,1,2同理OP2·OP3=OP3·OP1=2|P1P2|=|P2P3|=|P3P1|=3,从而△,若点O是正三角形△P1P2P3的中心,则明显有OP1+OP2+OP3=0且|OP1|=|OP2|=|OP3|.即O是△ABC所在平面内一点,OP1+OP2+OP3=0且|OP1|=|OP2|=|OP3|点O是正△△ABC中,已知Q、G、H分别是三角形的外心、重心、垂心。求证:Q、G、H三点共线,且QG:GH=1:2。【证明】:以A为原点,AB所在的直线为x轴,成立以以下图的直角坐标系。设A(0,0)、B(x1,0)、C(x2,y2),D、E、F分别为AB、BC、AC的中点,则有:D(x1,0)、E(x1x2,y2)、F(x2,y2)y22222C(x2,y2)由题设可设Q(x1,y3)、H(x2,y4),G(x1x2,y2)2x2x1y33AH2y3)FH(x2,y4),QF(2,E22GBC(x2x1,y2)QxAHBCADB(x,0AH?BCx2(x2x1)y2y401y4x2(x2x1)y2QFACQF?ACx2(x2x1)y2(y2y3)0222y3x2(x2x1)y22y22QH(x2x1,y4y3)(2x2x1,3x2(x2x1)y2)222y22’..QG(x2x1x1,y2y3)(2x2x1,y2x2(x2x1)y2)323632y22(2x2x1,3x2(x2x1)y2)1(2x22x1,3x2(x2x1)y2)66y2632y221QH3即QH=3QG,故Q、G、H三点共线,且QG:GH=1:2【注】:本比假如用平面几何知识、向量的代数运算和几何运算办理,都相当麻烦,而借用向量的坐标形式,将向量的运算完满化为代数运算,这样就将“形”和“数”亲近地联合在一同,从而,好多对称、共线、共点、垂直等问题的证明,都可转变为娴熟的代数运算的论证。、H分别是△△ABC的垂心为H,外心为O,,连结AD,CD.∴ADAB,,AHBC,CHAB,∴AH∥CD,CH∥AD,∴四边形AHCD为平行四边形,∴AHDCDOOC,“欧拉定理”讲的是锐角三角形的“三心”——外心、重心、垂心的地点关系:1)三角形的外心、重心、垂心三点共线——“欧拉线”;2)三角形的重心在“欧拉线”上,且为外——垂连线的第一个三分点,即重心到垂心的距离是重心到外心距离的2倍。“欧拉定理”的向量形式显得特别简单,、G、H分别是锐角△ABC的外心、重心、△ABC的重心OG1(OAOBOC)、与三角形的“四心”有关的高考连结题及其应用例1:(2003年全国高考题)O是平面上必然点,A、B、C是平面上不共线的三点,动点P知足OPOA(ABAC),0,,则动点P的轨迹必然经过△ABC的()ABAC(A)外心(B)心里AFEC(C)重心(D)垂心T事实上如图设AEAB,AFAC都是单位向量BABAC易知四边形AETF是菱形应选答案B’..例:(2005年北京市东城区高三模拟试题)O为△ABC所在平面内一点,假如OAOBOBOCOCOA,2则O必为△ABC的()(A)外心(B)心里(C)重心(D)垂心事实上OAOBOBOC(OAOC)OB0CAOB0OB⊥CA应选答案D例3:已知O为三角形ABC所在平面内一点,且知足222222OABCOBCAOCAB,则点O是三角形ABC的()(A)外心(B)心里(C)重心(D)垂心事实上由条件可推出OAOBOBOCOCOA应选答案D例4:设O是平面上必然点,A、B、C是平面上不共线的三点,动点P知足OPOA(ABAC),0,,则动点P的轨迹必然经过△ABC的()ABcosBACcosC(A)外心(B)心里(C)重心(D)垂心事实上(ABAC(BCBC)0应选答案D)?BCABcosBACcosC例5:2005年全国(I)卷第15题“ABC的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,OHm(OAOBOC),则实数m=________”先解决该题:作直经BD,连DA,DC,有OBOD,DAAB,DCBC,AHBC,CHAB,故CH//DA,AH//DC故AHCD是平行四边形,从而AHDC,又DCOCODOCOB∴OHOAAHOADC图3故OHOAOBOC,因此m1评注:外心的向量表示能够圆满为:若O为ABC的外心,H为垂心,则OHOAOBOC。其抗命题也成立。,OP2,OP3知足条件OP1+OP2+OP3=0,|OP1|=|OP2|=|OP3|=1,求证:△P1P2P3是正三角形.(《数学》第一册(下),复****参照题五B组第6题)’..证明:由已知OP1+OP2=-OP3,两边平方得OP1·OP2=1,2同理OP2·OP3=OP3·OP1=1,∴|P1P2|=|P2P3|=|P3P1|=3,从而△,若点O是正三角形△P1P2P3的中心,则明显有OP1+OP2+OP3=0且|OP1|=|OP2|=|OP3|,即O是△ABC所在平面内一点,OP1+OP2+OP3=0且|OP1|=|OP2|=|OP3|点O是正△、、B、C是平面上不共线的三点,O是三角形ABC的重心,动点P知足11OA+11OP=(OB+2OC),P必然为三角形ABC的B322则点(AAB边中线的中点)非重心C重心DAB边的中点BAB边中线的三均分点(..)..分析:取AB边的中点M,则OAOB2OM,11OA+1OB+2OC)可得3OP3OM2MC,由OP=(322∴MP2MC,即点P为三角形中AB边上的中线的一个三均分点,且点P可是重心。32+BC2=OB2+CA2=OC2+AB2,则O为△:OA的(D)△ABC的三个极点A、B、C及平面内一点P知足:PAPBPC0,则P为△ABC的(C),A、B、C是平面上不共线的三个点,动点P知足:4OPOA(ABAC),则P的轨迹必然经过△ABC的(C)△ABC,P为三角形所在平面上的动点,且知足:PA?PCPA?PBPB?PC0,则P点为三角形的(D)△ABC,P为三角形所在平面上的一点,且点P知足:aPAbPBc?PC0,则P点为三角形的(B),动点P知足:CA227CB2AB?CP,则P点必然经过△ABC的(B)(AB+AC)·BC=0且AB·AC=1,则△ABC为(D)|AB||AC||AB||AC|’..分析:非零向量与知足(ABAC)·BC,即角A的均分线垂直于,|AB||AC|=0BC∴ABAC,又cosAABAC1A,因此△ABC为等边三角形.=|AB||AC|=,∠=239.△ABC的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,OHm(OAOBOC),则实数m=,知足OAOBOBOCOCOA,则点O是△ABC的BA三个内角的角均分线的交点B三条边的垂直均分线的交点( )()( )(C)三条中线的交点(D),已知点G是△ABC的重心,过G作直线与AB,AAC两边分别交于M,N两点,且AMxAB,ANyAC,则11。MNx3GyC证点G是△ABC的重心,知GAGBGC0,得B图11AG(ABAG)(ACAG)0,有AGAC)。(AB3又M,N,G三点共线(A不在直线MN上),于是存在λ,μ,使得AGAMAN(且1),yAC=1(ABAC),得1有AGxABxy1,于是得113。33xy’.

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