• 2.5.1 平面几何中的向量方法
向量概念和运算,都有明确的物理背景和
几何背景。当向量与平面坐标系结合以后,向
量的运算就可以完全转化为“代数”的计算,
这就为我们解决物理问题和几何研究带来极大
的方便。
由于向量的线性运算和数量积运算具有鲜
明的几何背景,平面几何的许多性质,如平移、
全等、相似、长度、夹角都可以由向量的线性
运算及数量积表示出来,因此,利用向量方法
可以解决平面几何中的一些问题。
引入
问题:平行四边形是表示向量加法与减法的几
何模型。如图,你能发现平行四边形对角线的
长度与两条邻边长度之间的关系吗?
A B
CD猜想:
1.1.长方形对角线的长度长方形对角线的长度
与两条邻边长度之间有与两条邻边长度之间有
何关系?何关系?
2.类比猜想,平行四边形有相似关系吗?
例1、证明平行四边形四边平
方和等于两对角线平方和
A B
D C
已知:平行四边形ABCD。
求证:
分析:因为平行四边形对边平行且相等,
故设 ,其它线段对应向量用它们
表示。
例题
A B
D C解:设 ,则
∴
例题
变式1、证明平行四边形两对
角线互相平分
A B
D C
例题
M
用向量法解平面几何问题的基本思路
(1)建立平面几何与向量的联系,用向量表
示问题中涉及的几何元素,将平面几何问题
转化为向量问题;
(2)通过向量运算,研究几何元素之间的关
系,如距离、夹角等问题;
(3)把运算结果“翻译”成几何元素。
用向量方法解决平面几何问题的“三步曲”:
简述:形到向量 向量的运算 向量和数到形
想一想
A B
CD
E
F
R T
猜想:
AR=RT=TC
例2 如图, ABCD中,点E、F分别是
AD 、 DC边的中点,BE 、 BF分别与AC
交于R 、 T两点,你能发现AR 、 RT 、
TC之间的关系吗?
解:设 则
由于 与 共线,故设
又因为 共线,
所以设
因为
所以 A B
CD
E
F
R T
线,
故 AT=RT=TC
A B
CD
E
F
R T
证明直径所对的圆周角是直角
A B
C
O
如图所示,已知⊙O,AB为直径,C为
⊙O上任意一点。求证∠ACB=90°
分析:要证∠ACB=90°,只须证
向量 即
解:设
则 ,
由此可得:
即 ,∠ACB=90°
练习
你能从数学的角度解释
这种现象吗?
在日常生活中,你是否有这样的经验:
两个人共提一个旅行包,夹角越大越费力;
在单杠上做引体向上运动,两臂的夹角越小
越省力。
例1
~
~
(1)建立平面几何与向量的联系,用向量表
示问题中涉及的几何元素,将平面几何问题
转化为向量问题;
(2)通过向量运算,研究几何元素之间的关
系,如距离、夹角等问题;
(3)把运算结果“翻译”成几何元素。
用向量方法解决平面几何问题的“三步曲”
:
小结
物理问题
(实际问题)
向量问题
(数学模型)
数学问题
的解决
解释和验证相
关物理现象
小结