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附加数学 · 向量相依性与比例推理

由两种写法求未知比例

λ 和 μ 都求出来了,最后却不知道比例要怎么写。

如果同一个向量有两种写法,那么 a 的系数必须相等,b 的系数也必须相等。这样就得到两条方程,可以解出两个未知数。

这是向量的依赖关系与比例推理的第一课,会用到图形中的向量比例里的想法。

为什么系数可以对比?

a 和 b 方向不同,所以其中一个不是另一个的倍数。这样,xa + yb 要等于零,唯一的办法是 x = 0 并且 y = 0。

把等式两边的项都移到同一边,就是这种形式,所以可以逐项对比系数。如果 a、b 平行,这一步就不成立。

例题:既在 AB 上,又在过 O 的一条线上

已知 OA = a,OB = b,a 与 b 不平行。M 在 AB 上,并且 OM = μ(a + 2b),μ 是未知的数。求比例 AM:MB。

路线一,沿 AB。 设 AM = λAB。则 OM = a + λ(b − a) = (1 − λ)a + λb。

路线二,题目给的写法。 OM = μa + 2μb。

对比系数。

  • a 的系数:1 − λ = μ
  • b 的系数:λ = 2μ

把第二条代入第一条:1 − 2μ = μ,所以 μ = 1/3,λ = 2/3。

AM = (2/3)AB,所以 MB = (1/3)AB,AM:MB = 2:1。

检验:OM = (1/3)a + (2/3)b。系数相加等于 1,所以 M 确实在 AB 上。

会丢分的错误

常见的失误是只写“λ = 2/3”就停笔,可是题目问的是比例。

步骤 不完整 完整
结果 λ = 2/3 λ = 2/3
解释 没有 AM = (2/3)AB,MB = (1/3)AB
答案 “2/3” AM:MB = 2:1

另一个失误是把 a 的系数和 b 的系数混在一起对比。a 和 b 的系数要分开对。

自我检查

OA = a,OB = b,a 与 b 不平行。M 在 AB 上,并且 OM = μ(3a + b)。求 AM:MB。

答案

路线一:OM = (1 − λ)a + λb。路线二:OM = 3μa + μb。

a 的系数:1 − λ = 3μ。b 的系数:λ = μ。所以 1 − λ = 3λ,得 λ = 1/4。

于是 AM = (1/4)AB,MB = (3/4)AB,所以 AM:MB = 1:3。

检验:OM = (3/4)a + (1/4)b,系数相加等于 1。

接下来学什么

下一课是在图形中分辨平行与共线,讲的是从图上的已知信息,能得出什么结论、不能得出什么结论。四课学完后,可以做综合练习题。

应用题结构工作表 (英文)能帮你在动笔前先把路线整理清楚。想让老师看着你选两条路线,可以看线上一对一附加数学补习。

常见问题

为什么可以把 a 的系数和 b 的系数分别对比?

因为 a 和 b 不平行,所以没有哪一个是另一个的倍数。把所有项移到一边,xa + yb = 0 只有在 x、y 都是 0 时才成立,所以两边的系数逐项相等。

如果 a 和 b 平行,会怎样?

这时系数不能分开对比,因为 a 可以用 b 的倍数表示。题目会说明 a 和 b 不平行,做题时要确认这一点。

求出 λ 之后,比例怎么写?

AM = λAB,所以 MB = (1 − λ)AB。比例是 AM:MB = λ : (1 − λ)。λ = 2/3 时,比例是 2:1。

对比系数时要注意什么?

把 a 的系数和 a 的系数对比,b 的系数和 b 的系数对比,不要拿 a 的系数去和 b 的系数比。

如果你在图形题里不知道先走哪条路线,一对一的老师可以看着你选路线,并陪你用自己的题目练习。

  • 为孩子安排线上一对一课程,由经验丰富的老师授课。
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  • 对老师满意就继续上课,每堂约 1.5 小时;不满意可以要求换老师。