内容正文:
备考技法4 共线定理的推广及应用
第五章 平面向量、数系的扩充与复数的引入
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平面向量的等和线
由平面向量基本定理,eq \o(OP,\s\up15(→))=λeq \o(OA,\s\up15(→))+μeq \o(OB,\s\up15(→)),当点P不在直线AB上时,可以过点P作直线AB的平行线,且与OA,OB所在的直线分别交于M,N两点,则由P,M,N三点共线,不难得出:eq \o(OP,\s\up15(→))=xeq \o(OM,\s\up15(→))+yeq \o(ON,\s\up15(→)),且x+y=1,又由平行线分线段成比例定理,得:eq \o(OM,\s\up15(→))=keq \o(OA,\s\up15(→)),eq \o(ON,\s\up15(→))=keq \o(OB,\s\up15(→))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(其中k=\f(|\o(OM,\s\up15(→))|,|\o(OA,\s\up15(→))|))),则eq \o(OP,\s\up15(→))=xeq \o(OM,\s\up15(→))+yeq \o(ON,\s\up15(→))=kxeq \o(OA,\s\up15(→))+kyeq \o(OB,\s\up15(→)),即λ=kx,μ=ky,故λ+μ=k(x+y)=k.
把过点P所作的直线AB的平行线MN称为等和线.
等和线的相关结论
(1)当等和线恰为直线AB时,k=1;
(2)当等和线在点O和直线AB之间时,k∈(0,1);
(3)当直线AB在点O和等和线之间时,k∈(1,+∞);
(4)当等和线过点O时,k=0;
(5)若两等和线关于点O对称,则定值k互为相反数.
eq \o([技法展示]) 在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,动点P在以点C为圆心且与BD相切的圆上.若eq \o(AP,\s\up15(→))=λeq \o(AB,\s\up15(→))+μeq \o(AD,\s\up15(→)),则λ+μ的最大值为( )
A.3 B.2eq \r(2) C.eq \r(5) D.2
A [如图,由平面向量基底等和线定理可知,当等和线l与圆相切时,λ+μ最大,此时λ+μ=eq \f(AF,AB)=eq \f(AB+BE+EF,AB)=eq \f(3AB,AB)=3,故选A.]
[评析] 应用等和线解题的步骤
(1)求k=1的等和线;
(2)平移(旋转或伸缩)该线,结合动点的可行域,分析何处取得最大值和最小值;
(3)从长度比或者点的位置两个角度,计算最大值和最小值.
eq \o([技法应用])
1.如图,在正六边形ABCDEF中,P是△CDE内(包括边界)的动点,设eq \o(AP,\s\up15(→))=αeq \o(AB,\s\up15(→))+βeq \o(AF,\s\up15(→))(α,β∈R),则α+β的取值范围是________.
[3,4] [当P在△CDE内时,直线EC是最近的平行线,过D点的平行线是最远的,所以α+β∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(AN,AM),\f(AD,AM)))=[3,4].
2.如图,在扇形OAB中,∠AOB=eq \f(π,3),C为弧AB上的动点,若eq \o(OC,\s\up15(→))=xeq \o(OA,\s\up15(→))+yeq \o(OB,\s\up15(→)),则x+3y的取值范围是______.
[1,3] [eq \o(OC,\s\up15(→))=xeq \o(OA,\s\up15(→))+3yeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\o(OB,\s\up15(→)),3))),如图,作eq \o(OB′,\s\up15(→))=eq \f(\o(OB,\s\up15(→)),3),
则考虑以向量eq \o(OA,\s\up15(→)),eq \o(OB′,\s\up15(→))为基底.显然,当C在A点时,经过m=1的等和线,当C在B点时,经过m=3的等和线,这两条线分别是最近