于志洪
向量法是一種解析方法,此法在證幾何題時(shí),由于具有幾何的直觀性,表述的簡(jiǎn)潔性和處理方法的一般性,因此對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)的融匯貫通很有幫助
現(xiàn)僅就著名的正(余)弦定理的向量證明進(jìn)行介紹,供高二學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)參考
1 正弦定理的向量法證明
在任意△ABC中,a、b、c分別為∠A、∠B、∠C的對(duì)邊,則asinA=bsinB=csinC
證明 如圖1,作CD⊥AB于D
因?yàn)榉忾]線段在任意軸上投影的代數(shù)和為零
又因?yàn)锳B⊥DC,所以AB在軸DC上投影為零;而AC在DC上投影為bsinA,CB在DC上投影為-asinB.
所以bsinA-asinB=0,所以bsinA=asinB.
所以asinA=bsinB同理可證得
bsinB=csinC,csinC=asinA,
所以asinA=bsinB=csinC
2 余弦定理的向量法證明
在任意△ABC中,a、b、c為∠A、∠B、∠C的對(duì)邊,
則a2=b2+c2-2bccosA,
b2=a2+c2-2accosB,
c2=a2+b2-2abcosC,
證明:如圖2,在已知△ABC的三邊AB、BC和CA上,分別取從B向A、從B向C和從A向C為正方向,這樣就得到三個(gè)向量BA、BC和AC,并且BA+AC=BC根據(jù)關(guān)于向量的射影定理可知:
BC的射影=BA的射影+AC的射影
BC在軸BC上的射影=|BC|cos0°=a;
BA在軸BC上的射影=|BA|cosB=ccosB;
AC在軸BC上的射影=|AC|cosC=bcosC;
所以a=ccosB+bcosC①
同理可證得:
b=acosC+ccosA②
c=acosB+bcosA③
再由①·a-②·b-③·c,即可得到a2=b2+c2-2bccosA.
同法:b2=a2+c2-2bccosB
c2=a2+b2-2abcosC
上述向量法證明正(余)弦定理,不必去區(qū)分銳角、鈍角、直角三角形,從而大大簡(jiǎn)化了證明過(guò)程,因而值得介紹
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文