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用向量探索几何的性质:
(1)在△ABC中,D是线段BC的中点,证明:
AB
+
AC
=2
AD

(2)把此结论推广到四面体:设四面体ABCD,点O是三角形BCD的重心,探究
AB
AC
AD
AO
的等量关系,并说明理由;
(3)进一步探索,确定正n棱锥P-A1A2A3…An的底面多边形内一点O的位置,并写出向量:
PA1
PA2
、…、
PAn
PO
的等量关系.(不必证明)
分析:(1)证明:在△ABC中,D是线段BC的中点,利用在两个三角形中:在三角形ABD和三角形ACD中利用向量加法的几何意义结合相反向量即可获证;
(2)把此结论推广到四面体:设四面体ABCD,点O是三角形BCD的重心,则
AB
+
AC
+
AD
=3
AO
;取BC的中点E,连DE,利用点O是三角形BCD的重心,结合三角形的重心定理及(1)中的结论,即可证得;
(3)进一步探索,确定正n棱锥P-A1A2A3…An的底面多边形内一点O的位置,向量:
PA1
PA2
、…、
PAn
PO
的等量关系是:
PA1
+
PA2
+…+
PAn
=n
PO
解答:解:(1)证明:在△ABC中,D是线段BC的中点,
在三角形ABD中,
AD
=
AB
+
BD

在三角形ACD中,
AD
=
AC
+
CD

两式相加得:2
AD
=
AB
+
BD
+
AC
+
CD

BD
=-
CD

AB
+
AC
=2
AD

(2)把此结论推广到四面体:
设四面体ABCD,点O是三角形BCD的重心,则
AB
+
AC
+
AD
=3
AO

证明:取BC的中点E,连DE,∵点O是三角形BCD的重心,
DO
=2
OE

在三角形ABC中,由(1)得:
AB
+
AC
=2
AE
,∴
AE
=
1
2
(
AB
+
AC
)

DO
=2
OE
,∴
AO
=
1
3
AD
+
2
3
AE

AO
=
1
3
AD
+
2
3
× 
1
2
(
AB
+
AC
)
=
1
3
(
AD
+
AB
+
AC
)

即:
AB
+
AC
+
AD
=3
AO

(3)进一步探索,确定正n棱锥P-A1A2A3…An的底面多边形内一点O的位置,向
量:
PA1
PA2
、…、
PAn
PO
的等量关系是:.(不必证明)
PA1
+
PA2
+…+
PAn
=n
PO
点评:本小题主要考查向量在几何中的应用、归纳推理、向量加法的几何意义等基础知识,考查运算求解能力,考查数形结合思想、化归与转化思想.属于基础题.
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