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11平面向量★★★☆☆
在直角 △ABC\triangle ABC 中,CDCD 是斜边 ABAB 上的高,则下列等式不成立的是( )
\begin{answer}C\end{answer}
\begin{solution} 因为 △ABC\triangle ABC 在 CC 处为直角,故 AC→⊥BC→\overrightarrow{AC}\perp\overrightarrow{BC},且 AB→=AC→+CB→\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{AC}+\overrightarrow{CB}、BA→=BC→+CA→\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{CA}. 因此 AC→⋅AB→=∣AC→∣2\overrightarrow{AC}\cdot\overrightarrow{AB}=|\overrightarrow{AC}|^2,BA→⋅BC→=∣BC→∣2\overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}=|\overrightarrow{BC}|^2. 所以选项 A、B 成立.
令 u=∣AC∣>0u=|AC|>0、v=∣BC∣>0v=|BC|>0,取坐标 C=(0,0)C=(0,0)、A=(u,0)A=(u,0)、B=(0,v)B=(0,v). 斜边 ABAB 的方程为 xu+yv=1\frac{x}{u}+\frac{y}{v}=1,从 CC 向其作垂线所得垂足为
D(uv2u2+v2,u2vu2+v2)D\left(\frac{uv^2}{u^2+v^2},\frac{u^2v}{u^2+v^2}\right)
因此
AC→⋅CD→=(−u,0)⋅CD→=−u2v2u2+v2<0\overrightarrow{AC}\cdot\overrightarrow{CD} =(-u,0)\cdot\overrightarrow{CD} =-\frac{u^2v^2}{u^2+v^2}<0
而 ∣AB→∣2=u2+v2>0|\overrightarrow{AB}|^2=u^2+v^2>0,故选项 C 不成立. 又由直角三角形面积相等,
∣CD∣=uvu2+v2|CD|=\frac{uv}{\sqrt{u^2+v^2}}
从而
∣CD→∣2=u2v2u2+v2=(AC→⋅AB→)(BA→⋅BC→)∣AB→∣2|\overrightarrow{CD}|^2=\frac{u^2v^2}{u^2+v^2}=\frac{\left(\overrightarrow{AC}\cdot\overrightarrow{AB}\right)\left(\overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}\right)}{|\overrightarrow{AB}|^2}
选项 D 成立. 故选 C. \end{solution}
A.
∣AC→∣2=AC→⋅AB→\left|\overrightarrow{AC}\right|^2 = \overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{AB}
B.
∣BC→∣2=BA→⋅BC→|\overrightarrow{BC}|^2 = \overrightarrow{BA} \cdot \overrightarrow{BC}
C.
∣AB→∣2=AC→⋅CD→|\overrightarrow{AB}|^2 = \overrightarrow{AC} \cdot \overrightarrow{CD}
D.
∣CD→∣2=(AC→⋅AB→)×(BA→⋅BC→)∣AB→∣2\left|\overrightarrow{CD}\right|^{2}=\frac{\left(\overrightarrow{AC}\cdot\overrightarrow{AB}\right)\times\left(\overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}\right)}{\left|\overrightarrow{AB}\right|^{2}}

2007 · 山东 · 理 · 第 11 题 · 选择题

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