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文件名称:微拓展 等和(高)线定理及应用.docx
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更新时间:2025-06-14
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文档摘要

等和(高)线定理及应用

平面内一个基底{OA,OB}及任一向量OP,且OP=λOA+μOB(λ,μ∈R),若点P在直线AB上或在平行于AB的直线上,且k=|OP||OF|=|OB1||OB|=|OA1||OA|,则λ+μ=

(1)当等和线恰为直线AB时,k=1;

(2)当等和线在O点和直线AB之间时,k∈(0,1);

(3)当直线AB在O点和等和线之间时,k∈(1,+∞);

(4)当等和线过O点时,k=0.

一、利用等和线求基底系数和的值

如图,平面内有三个向量OA,OB,OC,其中OA与OB的夹角为120°,OA与OC的夹角为30°,且|OA|=|OB|=1,|OC|=23.若OC=λOA+μOB(λ,μ∈R),则λ+μ=6.

解析:法一(常规解法)如图所示,过点C作OA和OB的平行线,与它们的延长线相交,可得平行四边形,∵OA与OB的夹角为120°,OA与OC的夹角为30°,∴∠BOC=90°,∴∠OCD=90°,在Rt△OCD中,|CD|=|OC|tan30°=23×33=2,|OD|=2|CD|=4,又OC=λOA+μOB=OD+DC,∴OD=λOA,DC=μOB,∴|OD|=λ|OA|,|DC|=μ|OB|,∴λ=4,μ=2,∴λ+μ=6.

法二(等和线法)如图,根据等和线定理可得|OC||OD|=k=λ+μ,k=|OC||OD|=2

规律方法

利用等和线求系数和的步骤

(1)确定值为1的等和线;

(2)平移该线,作出满足条件的等和线;

(3)从长度比或点的位置两个角度,计算满足条件的等和线的值.

二、利用等和线求基底系数和的最值(范围)

(2025·武汉一模)给定两个长度为3的平面向量OA和OB,它们的夹角为2π3,如图所示,点C在以O为圆心的圆弧AB上运动,若OC=xOA+yOB,其中x,y∈R,则x+y的最大值是2

解析:法一(常规解法)建立如图所示坐标系,则A(3,0),B(-32,332),设C(3cosα,3sinα),α∈[0,2π3],由OC=xOA+yOB?(3cosα,3sinα)=x(3,0)+y(-32,332)=(3x-32y,332y),化简得:x=33sinα+cosα,y=233sinα,x+y=(33sinα+cosα)+233sinα=3sinα+cosα=2sin(α+π6),则当sin(α+

法二(等和线法)如图所示,设x+y=k,则直线AB为k=1的等和线,所有与直线AB平行的直线中,切线离圆心O最远,即此时k取得最大值,易知OE⊥AB,∵OA=3,∠AOB=2π3,∴OE=32,则k=|CO||OE|=332=

规律方法

利用等和线求基底系数和最值的步骤

(1)确定值为1的等和线;

(2)平移(旋转或伸缩)该线,结合动点允许存在的区域,分析何处取得最大值和最小值;

(3)从长度比或点的位置两个角度,计算最大值和最小值.

△△△

1.(2025·济宁一模)设D,E分别是△ABC的边AB,BC上的点,AD=12AB,BE=23BC.若DE=λ1AB+λ2AC(λ1,λ2为实数),则λ1+λ2=(

A.12 B.1

C.2 D.3

解析:A法一(常规解法)由题意作图如图.∵在△ABC中,DE=DB+BE=12AB+23BC=12AB+23(AC-AB)=-16AB+23AC=λ1AB+λ2AC,∴λ1=-16,λ2=

法二(等和线法)如图,过点A作AF=DE,连接DF.设AF与BC的延长线交于点H,易知AF=FH,∴AF=12AH,因此λ1+λ2=12

2.(2025·西安模拟)如图所示,在正六边形ABCDEF中,点P是△CDE内(包括边界)的一个动点,设AP=λAF+μAB(λ,μ∈R),则λ+μ的取值范围是()

A.[32,4] B.[3,4

C.[32,52] D.[34

解析:B直线BF为k=1的等和线,当P在△CDE内时,直线EC是最近的等和线,过D点的等和线是最远的,所以λ+μ∈[ANAM,ADAM].设正六边形的边长为2,则AN=3,AM=1,AD=4,故λ+μ∈[3,4].故选B