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1、如果 a≠0,那么向量b与a共线的充要条件是:存在唯一实数λ,使得 b=λa。
2、 证明: 1)充分性,对于向量 a(a≠0)、b,如果有一个实数λ,使 b=λa,那么由 实数与向量的积的定义 知,向量a与b共线。
3、 2)必要性,已知向量a与b共线,a≠0,且向量b的长度是向量a的长度的m倍,即 ∣b∣=m∣a∣。
4、那么当向量a与b同方向时,令 λ=m,有 b =λa,当向量a与b反方向时,令 λ=-m,有 b=-λa。
5、如果b=0,那么λ=0。
6、 3)唯一性,如果 b=λa=μa,那么 (λ-μ)a=0。
7、但因a≠0,所以 λ=μ。
8、 证毕。
9、[编辑本段]推论 推论1 两个向量a、b共线的充要条件是:存在不全为零的实数λ、μ,使得 λa+μb=0。
10、 证明: 1)充分性,不妨设μ≠0,则由 λa+μb=0 得 b=(λ/μ)a。
11、由 共线向量基本定理 知,向量a与b共线。
12、 2)必要性,已知向量a与b共线,若a≠0,则由共线向量基本定理知,b=λa,所以 λa-b=0,取 μ=-1≠0,故有 λa+μb=0,实数λ、μ不全为零。
13、若a=0,则取μ=0,取λ为任意一个不为零的实数,即有 λa+μb=0。
14、 证毕。
15、 推论2 两个非零向量a、b共线的充要条件是:存在全不为零的实数λ、μ,使得 λa+μb=0。
16、 证明: 1)充分性,∵μ≠0,∴由 λa+μb=0 可得 b=(λ/μ)a。
17、由 共线向量基本定理 知,向量a与b共线。
18、 2)必要性,∵向量a与b共线,且a≠0,则由 共线向量基本定理 知,b=λa;又∵b≠0,∴λ≠0; 取 μ=-1≠0,就有 λa+μb=0,实数λ、μ全不为零。
19、 证毕。
20、 推论3 如果a、b是两个不共线的向量,且存在一对实数λ、μ,使得 λa+μb=0,那么λ=μ=0。
21、 证明:(反证法) 不妨假设μ≠0,则由 推论1 知,向量a、b共线;这与已知向量a、b不共线矛盾,故假设是错的,所以λ=μ=0。
22、 证毕。
23、 推论4 如果三点P、A、B不共线,那么点C在直线AB上的充要条件是:存在唯一实数λ,使得 向量PC=(1-λ)向量PA+λ向量PB。
24、(其中,向量AC=λ向量AB)。
25、 证明: ∵三点P、A、B不共线,∴向量AB≠0, 由 共线向量基本定理 得, 点C在直线AB上 向量AC 与 向量AB 共线 存在唯一实数λ,使 向量AC=λ·向量AB ∵三点P、A、B不共线,∴向量PA 与 向量PB 不共线, ∴向量AC=λ·向量AB 向量PC-向量PA=λ·(向量PB-向量PA) 向量PC=(1-λ)向量PA+λ·向量PB。
26、 证毕。
27、 推论5 如果三点P、A、B不共线,那么点C在直线AB上的充要条件是:存在唯一一对实数λ、μ,使得 向量PC=λ向量PA+μ向量PB。
28、(其中,λ+μ=1) 证明: 在推论4 中,令 1-λ=μ ,则λ+μ=1,知: 三点P、A、B不共线 点C在直线AB上的充要条件是:存在实数λ、μ,使得向量PC=λ向量PA+μ向量PB。
29、(其中,λ+μ=1) 下面证唯一性,若 向量PC=m向量PA+n向量PB,则 m向量PA+n向量PB=λ向量PA+μ向量PB, 即,(m-λ)向量PA+(n-μ)向量PB=0, ∵三点P、A、B不共线,∴向量PA 与 向量PB 不共线, 由 推论3 知,m=λ,n=μ。
30、 证毕。
31、 推论6 如果三点P、A、B不共线,那么点C在直线AB上的充要条件是:存在不全为零的实数λ、μ、ν,使得 λ向量PA+μ向量PB+ν向量PC=0,λ+μ+ν=0。
32、 证明: 1)充分性,由推论5 知,若三点P、A、B不共线,则 点C在直线AB上 存在实数λ、μ,使得 向量PC=λ向量PA+μ向量PB(其中,λ+μ=1)。
33、 取ν=-1,则有:λ向量PA+μ向量PB+ν向量PC=0,λ+μ+ν=0,且实数λ、μ、ν不全为零。
34、 2)必要性,不妨设ν≠0,且有:λ向量PA+μ向量PB+ν向量PC=0,λ+μ+ν=0,则 向量PC=(λ/ν)·向量PA+(μ/ν)·向量PB,(-λ/ν)+(-μ/ν)=1。
35、由推论5 即知,点C在直线AB上。
36、 证毕。
37、 推论7 点P是直线AB外任意一点,那么三不同点A、B、C共线的充要条件是:存在全不为零的实数λ、μ、ν,使得 λ向量PA+μ向量PB+ν向量PC=0,λ+μ+ν=0。
38、 证明:(反证法) ∵点P是直线AB外任意一点,∴向量PA≠0,向量PB≠0,向量PC≠0,且 向量PA、向量PB、向量PC两两不共线。
39、 由推论6 知,实数λ、μ、ν不全为零, 1)假设实数λ、μ、ν中有两个为零,不妨设λ≠0,μ=0,ν=0。
40、则 λ向量PA=0,∴向量PA=0。
41、这与向量PA≠0。
42、 2)假设实数λ、μ、ν中有一个为零,不妨设λ≠0,μ≠0,ν=0。
43、则 λ向量PA+μ向量PB=0,∴向量PA=(μ/λ)·向量PB,∴向量PA 与 向量PB共线,这与向量PA 与 向量PB不共线矛盾。
44、 证毕。
45、[编辑本段]共线向量定理 定理1 ⊿ABC中,点D在直线BC上的充要条件是 其中 都是其对应向量的数量。
46、 证明:有推论5 即可证得。
47、 定理2 ⊿ABC中,点D在直线BC上的充要条件是 其中 都是有向面积。
48、通常约定,顶点按逆时针方向排列的三角形面积为正,顶点按顺时针方向排列的三角形面积为负。
49、 证明:由定理1 即可得证。
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