向量与三角形四心的关系.docVIP

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PAGE PAGE 5 三角形中的“ HYPERLINK C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\必修1、4课件\\三角形四心.gsp 四心”的向量表示 安徽省合肥168中学 卢业向量既反映数量关系,又体现位置关系,从而能数形结合地用代数方法来研究几何问题,即把几何代数化,从而用代数运算解几何问题。作为处理几何问题的一种工具,向量方法兼有几何的直观性,表述的简洁性和方法的一般性。 使用向量的第一步,是要在图中指定基向量(基底),这组基底一般是线性无关的。一旦确定了基向量,在整个问题的解决过程中,以此为依据而进行计算。在确定点的位置时,经常用向量的线性关系(这是向量的重要性质,贯穿在整个向量法中)来解决;在处理垂直关系,长度关系及交角等问题时,一般用向量的数量积来解决。 一、线共点问题。解决线共点问题转化为向量共线问题来解决。= 例1、用向量法求证:△ABC的三条高共点. 分析:得BC与AC边上的高AD与BE交于H,连接CH,只要证明CH⊥AB即可。因此,关键是选好基向量. 设,,,则 由⊥,⊥得 ∴⊥,同理,得证。 类似方法,还可以证明: (1)三角形的三条内角平分线交于一点。 (2)三角形的三条中线交与一点。 二、三角形的四心——重心、垂心、外心、内心的向量表示 例2、已知O是△ABC所在平面内一点,若,则点O是△ABC的重心。 分析:利用及加法的平行四边形法则可证。 拓展:若,λ∈(0,+∞),则点P的的轨迹一定是△ABC的_______心。(重心) 例3、已知O是△ABC所在平面内一点,若·=·=·,则点O是△ABC的垂心。 分析:·=·得·==0,∴OB⊥AC 同理⊥,⊥可证。 拓展1:已知O是△ABC平面上一定点,若=+λ,λ∈(0,+∞),则动点P的轨迹一定通过△ABC的_______心。 分析:=λ, 由于·=0, ∴⊥,∴动点P一定过△ABC的垂心。 拓展2:点O是△ABC所在平面内一点,满足,则点O是△ABC的______心。 分析:得 ·2=0,即·=0,∴⊥ 同理可证:⊥,⊥,故O为垂心。 【例4】已知O是△ABC所在平面上一点,若a、b、c是角A、B、C的所对边的边长,且,则O是△ABC的______心。 分析:联系重心向量式的证明方式,取、为基向量,则=-,=-,故=+,=+,将其代入中得到(a+b+c)+b+c=, 即= 又,故 由和分别是与,同向的单位向量和,则(+)∥,故AO平分∠BAC,同量,BO平分∠ABC,CO平分∠ACB,故O是△ABC的内心。 点评:从向量角度给出△ABC中,∠BAC的角平分线的表达式, 即:OA平分∠BAC= 拓展:点O是△ABC平面上一定点,动点P满足=+λ,λ∈[0,+∞],则P的轨迹一定通过△ABC的______心。 分析:由=λ知∥,其中AO平分∠BAC, 故P点的轨迹一定通过△ABC的内心。 【例5】已知点O是△ABC所在平面上一点,若,则点O是△ABC的_____心。 分析:由已知知是外心. 三、三角形“四心”的统一表达式 定理:如图,点M是△ABC所在平面内任一点,总有. 特别地,①当点M是重心G时,有 ②当点M是垂心H时,有 ③当点M是外心O时,有 ④当点M是内心I时,有. 下面证明这个定理: 设则 有平面向量的平行四边形法则知, 作∽ , 同理, . 同理,. 易证:①当点M是重心G时,. ②当点M是垂心H时, ③当点M是外心O时, ④当点M是内心I时,故定理得证. 四、三角形“四心”的综合问题 例6、已知点O是△ABC所在平面内一定点,且++=,当点P在何位置时,的值最小。 分析:==-·=, 故当点P是△ABC的重心O时,所求值最小。 例7.已知O为△ABC的外心,H为垂心,求证: 分析:如图,作直径BD,连DA、DC,有 拓展:1.求证:△ABC的外心O,垂心H,重心G三点共线,且OG:GH=1:2. 分析:有上题知 拓展2. .已知△ABC不是直角三角形,点O为△ABC的外心,H为△ABC的垂心. △ABC满足什么条件,有AH=OA. 分析:由于AH=OA,则AH=OA=R, 当A是锐角时,=2A,当A为钝角时, 上面每一步可以逆推, 以上从三角形“四心”方面体现了向量与几何的密切联系,即向量概念引入后,全等、平行(平移)、相似和垂直等几何关系就可转化为向量的加(减)法,数乘向量,数量积的运算,从而把图形的基本性质转化为向量的运算体系。 向量是沟通代数、几何与三角函数的一种工具,有着极其丰富的实际背景。理解平面向量及其运算的定义,能用向量语言和方法表述和解决数学和物理中的一些问题,从而发展学生的运算能力和解决实际问题的能力。

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