专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2017 年湖北预赛 · 第 5 题
F2填空题向量的数量积与几何意义
已知 O 为 △ABC 的外心,D 为 BC 的中点,若 AO⋅AD=4,BC=26,则 AD=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
提示
外心到三个顶点距离相等,中点又确定了垂直平分线。
思路
把中点取作原点,可用一次平方距离作差,把目标数量积与中线长度直接联系起来。
解答
取 D=(0,0),B=(−6,0),C=(6,0)。由于 O 在 BC 的垂直平分线上,设 O=(0,k);又设 A=(u,v)。三角形非退化,v=0。 由 OA2=OB2,
u2+(v−k)2=6+k2,u2+v2−2kv=6.
于是
AO⋅AD=(−u,k−v)⋅(−u,−v)=u2+v2−kv=2u2+v2+6.
代入已知值4,得 u2+v2=2。这正是 AD2,所以
AD=2.
复核
取 A=(0,2),O=(0,−2),则 OA=OB=OC=22,且 AO⋅AD=4。此构型非退化,所得正长度可实现。
方法总结
外心与弦中点同时出现时,用垂直平分线选轴,再用等距平方差消元,常能得到只含中线与半弦长的恒等式。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
外心与弦中点共同给出垂直平分线,可据此选轴;等距平方差消去外心位置后,将给定数量积直接写成中线长度的式子,并核实构型存在。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:展开模平方与数量积
专题卡:数量积:选好出发点,展开后用已知的量、三角形的中心:把定义写成数量积方程