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高中数学例题:利用平面向量基本定理证明三点共线问题

高中数学例题:利用平面向量基本定理证明三点共线问题 例3.设OA 、OB 、OP 是三个有共同起点的不共线向量,求证:它们的终点A 、B 、P 共线,当且仅当存在实数m 、n 使m+n=1且OP mOA nOB ==.
【思路点拨】本题包含两个问题:(1)A 、B 、P 共线⇒m+n=1,且OP mOA nOB ==成立;(2)上述条件成立⇒A 、B 、P 三点共线.
【证明】(1)由三点共线⇒m 、n 满足的条件.
若A 、B 、P 三点共线,则AP 与AB 共线,由向量共线的条件知存在实数λ使AP AB λ=,即()OP OA OB OA λ-=-,∴(1)OP OA OB λλ=-+. 令1m λ=-,n=λ,则OP mOA nOB =+且m+n=1.
(2)由m 、n 满足m+n=1⇒A 、B 、P 三点共线.
若OP mOA nOB =+且m+n=1,则(1)OP mOA m OB =+-.
则()OP OB m OA OB -=-,即BP mBA =.
∴BP 与BA 共线,∴A 、B 、P 三点共线.
由(1)(2)可知,原命题是成立的.
【总结升华】 本例题的结论在做选择题和填空题时,可作为定理使用,这也是证明三点共线的方法之一.
举一反三:
【变式1】设e 1,e 2是平面内的一组基底,如果124AB e e =-,12BC e e =+,1269CD e e =-,求证:A ,C ,D 三点共线.
【解析】 因为1212121(4)()233
AC AB BC e e e e e e CD =+=-++=-=,所以AC 与CD 共线.。

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