培优点10 平面向量奔驰定理
【方法总结】
定理:如图,已知P 为△ABC 内一点,则有S △PBC ·PA →+S △PAC ·PB →+S △PAB ·PC →=0.
由于这个定理对应的图象和奔驰车的标志很相似,我们把它称为“奔驰定理”.这个定理对于利用平面向量解决平面几何问题,尤其是解决跟三角形的面积和“四心”相关的问题,有着决定性的基石作用.
【典例】 (1)已知点A ,B ,C ,P 在同一平面内, PQ →=13PA →,QR →=13QB →, RP →=13
RC →,则S △ABC ∶S △PBC 等于(  )
A .14∶3
B .19∶4
C .24∶5
D .29∶6
【答案】 B
【解析】 由QR →=13QB →,得PR →-PQ →=13
(PB →-PQ →), 整理得PR →=13PB →+23PQ →=13PB →+29
PA →, 由RP →=13RC →,得RP →=13
(PC →-PR →), 整理得PR →=-12PC →,∴-12PC →=13PB →+29
PA →, 整理得4PA →+6PB →+9PC →=0,
∴S △ABC ∶S △PBC =(4+6+9)∶4=19∶4.
(2)已知点P ,Q 在△ABC 内,PA →+2PB →+3PC →=2QA →+3QB →+5QC →=0,则|P Q →||A B →|等于(  )
A.130
B.131
C.132
D.133
【答案】 A
【解析】 根据奔驰定理得,S △PBC ∶S △PAC ∶S △PAB =1∶2∶3,S △QBC ∶S △QAC ∶S △QAB =2∶3∶5,
∴S △PAB =S △QAB =12
S △ABC ,∴PQ ∥AB , 又∵S △PBC =16S △ABC ,S △QBC =15
S △ABC , ∴|PQ →|| AB →|
=15-16=130. (3)过△ABC 重心O 的直线PQ 交AC 于点P ,交BC 于点Q , PC →=34
AC →, QC →=nBC →,则n 的值为________.
【答案】 35
【解析】 因为O 是重心,所以OA →+OB →+OC →=0,即OA →=-OB →-OC →,
一汽佳宝v70PC →=34AC →⇒OC →-OP →=34(OC →-OA →)⇒ OP →=34OA →+14
OC →= -34OB →-12
OC →, QC →=nBC →⇒OC →-OQ →=n(OC →-OB →)
⇒OQ →=nOB →+(1-n) OC →,
因为P ,O ,Q 三点共线,所以OP →∥OQ →, 所以-34(1-n)=-12n ,解得n =35
.
【方法总结】
“奔驰定理”与三角形“四心”:
已知点O 在△ABC 内部,有以下四个推论:
(1)若O 为△ABC 的重心,则OA →+OB →+OC →=0.
(2)若O 为△ABC 的外心,则sin 2A ·OA →+sin 2B ·OB →+sin 2C ·OC →=0.
(3)若O 为△ABC 的内心,则a ·OA →+b ·OB →+c ·OC →=0.
备注:若O 为△ABC 的内心,则sin A ·OA →+sin B ·OB →+sin C ·OC →=0也对.
(4)若O 为△ABC 的垂心,则tan A ·OA →+tan B ·OB →+tan C ·OC →=0.
【拓展训练】
1.点P 在△ABC 内部,满足PA →+2PB →+3PC →=0,则S △ABC ∶S △APC 为(  )
A .2∶1
双龙爱腾油耗B .3∶2
C .3∶1保时捷卡宴
D .5∶3
【答案】 C
【解析】 根据奔驰定理得,S △PBC ∶S △PAC ∶S △PAB =1∶2∶3.
∴S △ABC ∶S △APC =3∶1.
2.点O 为△ABC 内一点,若S △AOB ∶S △BOC ∶S △AOC =4∶3∶2,设AO →=λAB →+μAC →,则实数λ和μ
的值分别为(  ) A.29,49  B.49,29  C.19,29  D.29,19
奔腾t90【答案】 A
【解析】 根据奔驰定理,得3OA →+2OB →+4OC →=0,
即3OA →+2(OA →+AB →)+4(OA →+AC →)=0,
整理得AO →=29AB →+49
AC →,故选A. 3.设点P 在△ABC 内且为△ABC 的外心,∠BAC =30°,如图.若△PBC ,△PCA ,△PAB 的面
积分别为12
,x ,y ,则x +y 的最大值是________.
【答案】
33 【解析】 根据奔驰定理得,12
PA →+xPB →+yPC →=0, 即AP →=2xPB →+2yPC →,
平方得AP →2=4x 2PB →2+4y 2PC →2+8xy| PB →|·|PC →|·cos ∠BPC ,
又因为点P 是△ABC 的外心,
所以| PA →|=|PB →|=|PC →|,
全新奔腾b50
且∠BPC =2∠BAC =60°,所以x 2+y 2+xy =14标致206改装
, (x +y)2=14+xy ≤14+⎝ ⎛⎭
⎪⎫x +y 22,
解得0<x+y≤
3
3
当且仅当x=y=
3
6
时取等号.
所以(x+y)max=
3
3
.