要求两条线相交的点,就把交点的位置写两次,每条线一次。然后对比 a 和 b 的系数。
这一课建立在由两种写法求未知比例之上,两课都属于向量的依赖关系与比例推理。
题目给了我什么?
在三角形 OAB 中,OA = a,OB = b。M 在 OA 上,OM = (1/3)a,N 是 OB 的中点,所以 ON = (1/2)b。线 AN 与 BM 相交于 P。求 OP。
需要两个未知数,每条线一个。设 AP = λAN,BP = μBM。
完整的解答
路线一,沿 AN。 OP = OA + λAN。先求 AN = ON − OA = (1/2)b − a。所以 OP = a + λ((1/2)b − a) = (1 − λ)a + (λ/2)b。
路线二,沿 BM。 OP = OB + μBM。先求 BM = OM − OB = (1/3)a − b。所以 OP = b + μ((1/3)a − b) = (μ/3)a + (1 − μ)b。
a 和 b 不平行,所以可以对比系数。
- a:1 − λ = μ/3
- b:λ/2 = 1 − μ
由第二条得 λ = 2 − 2μ。代入第一条:1 − (2 − 2μ) = μ/3,所以 −1 + 2μ = μ/3,(5/3)μ = 1,得 μ = 3/5。于是 λ = 2 − 6/5 = 4/5。
现在 OP = (μ/3)a + (1 − μ)b = (1/5)a + (2/5)b。
沿两条线检验答案
在路线一里用 λ = 4/5:(1 − 4/5)a + (2/5)b = (1/5)a + (2/5)b,和路线二一致。
比例也随之得出。AP:PN = λ:(1 − λ) = 4/5 : 1/5,也就是 4:1。BP:PM = μ:(1 − μ) = 3/5 : 2/5,也就是 3:2。
会丢分的错误
常见的失误是两条线都用同一个字母。如果两条路线都用 λ,方程变成 1 − λ = λ/3 和 λ/2 = 1 − λ,没有共同的解,整个解题就垮了。
| 步骤 | 错误 | 正确 |
|---|---|---|
| 未知数 | 两条线都用 λ | AN 用 λ,BM 用 μ |
| 方程 | 1 − λ = λ/3 和 λ/2 = 1 − λ | 1 − λ = μ/3 和 λ/2 = 1 − μ |
| 结果 | 没有唯一的解 | λ = 4/5,μ = 3/5 |
第二个失误是方向向量写错,例如把 AN 写成 a − (1/2)b。永远是终点减起点:AN = ON − OA。
自我检查
在三角形 OAB 中,OA = a,OB = b。M 是 OA 的中点,所以 OM = (1/2)a。N 在 OB 上,ON = (1/3)b。
线 AN 与 BM 相交于 P。求 OP。
答案
路线一,沿 AN:AN = (1/3)b − a,所以 OP = a + λ((1/3)b − a) = (1 − λ)a + (λ/3)b。
路线二,沿 BM:BM = (1/2)a − b,所以 OP = b + μ((1/2)a − b) = (μ/2)a + (1 − μ)b。
对比:1 − λ = μ/2,λ/3 = 1 − μ。由第二条得 λ = 3 − 3μ。则 1 − 3 + 3μ = μ/2,(5/2)μ = 2,μ = 4/5。于是 λ = 3 − 12/5 = 3/5。
OP = (2/5)a + (1/5)b。
用路线一检验:(1 − 3/5)a + (1/5)b = (2/5)a + (1/5)b,吻合。
接下来学什么
点也可以在线段之外。这正是检查外分比的符号的内容,也是这组课的最后一课。
想让老师帮你在新图形里选出两条路线,可以看线上一对一附加数学补习。应用题结构工作表 (英文)则给你一个整理长题目的版式。