阅读材料平面向量中的3角形“4心”问题.docVIP

阅读材料：平面向量中的三角形“四心”问题 在三角形中，“四心”是一组特殊的点，它们的向量表达形式具有许多重要的性质，在近年高考试题中，总会出现一些新颖别致的问题，不仅考查了向量等知识点，而且培养了考生分析问题、解决问题的能力．现就“四心”作如下介绍： 1．“四心”的概念与性质 (1)重心：三角形三条中线的交点叫重心．它到三角形顶点距离与该点到对边中点距离之比为2∶1.在向量表达形式中，设点G是△ABC所在平面内的一点，则当点G是△ABC的重心时，有＋＋＝0或＝eq \f(1,3)(＋＋)(其中P为平面内任意一点)．反之，若＋＋＝0，则点G是△ABC的重心．在向量的坐标表示中，若G，A，B，C分别是三角形的重心和三个顶点，且分别为G(x，y)，A(x1，y1)，B(x2，y2)，C(x3，y3)，则有x＝eq \f(x1＋x2＋x3,3)，y＝eq \f(y1＋y2＋y3,3). (2)垂心：三角形三条高线的交点叫垂心．它与顶点的连线垂直于对边．在向量表达形式中，若H是△ABC的垂心，则·＝·＝·或2＋2＝2＋2＝2＋2.反之，若·＝·＝·，则H是△ABC的垂心． (3)内心：三角形三条内角平分线的交点叫内心．内心就是三角形内切圆的圆心，它到三角形三边的距离相等．在向量表达形式中，若点I是△ABC的内心，则有||·＋||·＋||·＝0.反之，若||·＋||·＋||·＝0，则点I是△ABC的内心． (4)外心：三角形三条边的中垂线的交点叫外心．外心就是三角形外接圆的圆心，它到三角形的三个顶点的距离相等．在向量表达形式中，若点O是△ABC的外心，则(＋)·＝(＋)·＝(＋)·＝0或||＝||＝||.反之，若||＝||＝||，则点O是△ABC的外心． 2．关于“四心”的典型例题 [例1]　已知O是平面上的一定点，A，B，C是平面上不共线的三个动点，若动点P满足＝＋λ(＋)，λ∈(0，＋∞)，则点P的轨迹一定通过△ABC的________心． [解析]　由原等式，得－＝λ(＋)，即＝λ(＋)，根据平行四边形法则，知＋是△ABC的中线所对应向量的2倍，所以点P的轨迹必过△ABC的重心． [点评]　探求动点轨迹经过某点，只要确定其轨迹与三角形中的哪些特殊线段所在直线重合，这可从已知等式出发，利用向量的线性运算法则进行运算得之． [例2]　已知△ABC内一点O满足关系＋2＋3＝0，试求S△BOC∶S△COA∶S△AOB 之值． [解]　延长OB至B1，使BB1＝OB，延长OC至C1，使CC1＝2OC，连接AB1，AC1，B1C1，如图所示， 则＝2，＝3，由条件，得＋＋＝0，所以点O是△AB1C1的重心．从而S△B1OC1＝S△C1OA＝S△AOB1＝eq \f(1,3)S，其中S表示△AB1C1的面积， 所以S△COA＝eq \f(1,9)S，S△AOB＝eq \f(1,6)S，S△BOC＝eq \f(1,2)S△B1OC＝eq \f(1,2)×eq \f(1,3)S△B1OC1＝eq \f(1,18)S. 于是S△BOC∶S△COA∶S△AOB＝eq \f(1,18)∶eq \f(1,9)∶eq \f(1,6)＝1∶2∶3. [点评]　本题条件＋2＋3＝0与三角形的重心性质＋＋＝0十分类似，因此我们通过添加辅助线，构造一个三角形，使点O成为辅助三角形的重心，而三角形的重心与顶点的连线将三角形的面积三等分，从而可求三部分的面积比． [引申推广]　已知△ABC内一点O满足关系λ1＋λ2＋λ3＝0，则S△BOC∶S△COA∶S△AOB＝λ1∶λ2∶λ3. [例3]　求证：△ABC的垂心H、重心G、外心O三点共线，且|HG|＝2|GO|. [证明]　对于△ABC的重心G，易知＝eq \f(＋＋,2)， 对于△ABC的垂心H，设＝m(＋＋)，则 ＝＋m(＋＋)＝(m－1) ＋m＋m. 由·＝0，得[(m－1) ＋m＋m](－)＝0， (m－1) ·(－)＋m(2－2)＝0， 因为||＝||， 所以(m－1) ·(－)＝0.但与不一定垂直，所以只有当m＝1时，上式恒成立．所以＝＋＋，从而＝eq \f(1,3)，得垂心H、重心G、外心O三点共线，且||＝2||. [引申推广] 重心G与垂心H的关系：＝eq \f(1,3)(＋＋)． [点评]　这是著名的欧拉线，提示了三角形的“四心”之间的关系．我们选择恰当的基底向量来表示它们，当然最佳的向量是含顶点A、B、C的向量． [例4]　设A1，A2，A3，A4，A5 是平面内给定的5个不同点，则使＋＋＋＋＝0成立的点M的个数为(　　) A．0　　　 B．1　　　 C．5　　　 D．10 [解析]　根据三角形中的“四