用4道真题吃透奔驰定理:直接套→变个形→综合判断→参数组合

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用4道真题吃透奔驰定理:直接套→变个形→综合判断→参数组合

上一篇咱们把奔驰定理的来龙去脉捋了一遍,知道了它是啥、为啥成立、怎么用。但光知道公式不够,考场上能不能一眼认出来、能不能不踩坑,还得靠真题来练。

这一篇,咱们拿四道真题,从易到难,一层一层往上加码:

第一题,标准形式,直接套; 第二题,起点不统一,得先换起点; 第三题,综合判断,四个选项挨个验; 第四题,参数组合,看似求两个未知数,其实只求一个式子。

文章有点长,但四道题的难度是递进的,每一道都在上一道的基础上加了一点新东西。建议先收藏,做完题再回来对一遍,效果最好。闲话少说,分享即刻开始!


第一题(求参数)

先看题目:

已知  为  内一点,且满足

若  的面积与  的面积比值为 ,则  的值为( )

A.   B.   C.   D. 

如果你头铁,硬算会怎样?

先把等式变形:

然后取  中点 ,利用 ,推导出  在线段  上( 是  中点)。接着算线段比例,再转面积比,最后解出 。

这一套组合拳打下来,中位线定理、线段比例、面积转换轮番上阵,步骤多、辅助线密。稍不留神全盘皆输。

但你认出了“奔驰”,这就是一道口算题

题目给的等式已经是标准形式:

三个向量全以  为起点,系数整整齐齐,这就是给奔驰定理量身定制的。

奔驰定理的口诀是:对面面积,就是我的系数。

  •  的系数是 ,它对面是  点对面的 ,所以  份。
  •  的系数是 ,它对面是  点对面的 ,所以  份。
  •  的系数是 ,它对面是  点对面的 ,所以  份。

于是:

题目给的条件是 ,直接代入:

解这个方程,口算级别:

选 B,收工。全程没有辅助线,没有线段比例,没有面积转换。咱们能省下画辅助线的时间,留给后面的大题,这买卖划算。

有两个注意点提醒一下

  1. 对应关系别搞反。 的系数对应的是  点对面的 ,不是 。一搞反,方程全错。
  2. 看一眼系数符号。 题目说了  在三角形内部,所有系数必须同号。算出来 ,,两个系数都是正数,符合条件,没问题。

第二题(求面积比)

题目是这样的:

已知点  在  的内部,且满足

则  的面积与  的面积之比是( )

A.   B.   C.   D. 

这道题上来就要给你一个下马威

奔驰定理的标准形式是:

三个向量,必须全部以  为起点。

但题目给的是 。左边是 ,右边是  和 ,起点全是 。起点不统一,你直接套奔驰定理,就像把螺丝刀当锤子用,看着像那么回事,一敲就出问题。

那怎么办?换起点。

把 A 起点换成 O 起点

换起点的公式,就是向量减法最基础的那个:

为什么?从  走到 ,等价于先从  走到 ,再从  走到 。写出来就是 ,而 ,所以 。

把这两个式子代入原题:

注意左边 ,代入:

把含有  的项全部移到左边:

合并同类项,左边是:

所以:

两边同时乘以 :

把所有向量移到一边:

整理后全部系数为正数,满足点  在三角形内部的奔驰定理使用条件。

套用奔驰定理

现在形式完美了,系数分别是 。

根据“系数之比就是对面面积之比”:

  •  的系数 ,对应  点对面的  份
  •  的系数 ,对应  点对面的  份
  •  的系数 ,对应  点对面的  份

所以:

求大三角形面积比

 的面积等于三个小三角形面积之和:

 的面积是  份。

所以:

答案选 C。

这道题最危险的地方是符号

换起点的时候, 变成 , 拆成 ,每一步都有负号。你合并同类项的时候稍微走神, 算成 ,后面就全错了。

换完起点之后,自己检查一遍:三个向量是不是都以  为起点了?系数符号对不对?

这道题和上一道的本质区别是:上一道题已经把标准形式喂到你嘴边了,直接套就行;这道题需要你自己动手换起点。换起点的工具,就是向量减法最基础的公式,没有任何新东西。


第三题(多选)

来看题:

已知 ,若点  满足

则下列说法正确的是( )

A. 点  一定在  内部

B. 

C. 

D. 

咱们一个一个来。

先看长相

题目给的是 。三个向量全部以  为起点,这就是奔驰定理需要的共起点形式。直接套。

系数分别是 。根据“系数之比就是对面面积之比”:

  •  的系数 ,对应  点对面的 ,所以  份。
  •  的系数 ,对应 ,所以  份。
  •  的系数 ,对应 ,所以  份。

三个小三角形的面积比是:

选项 A:点  一定在  内部

奔驰定理的逆定理告诉我们:如果三个系数全为正数,那么点  一定在三角形内部。这里的系数是 ,全是正数,所以  一定在内部。

A 正确。

选项 B:

由 ,得:

向量关系:。代入  的表达式:

正好和选项 B 的左边相等。

B 正确。

选项 C:

咱们刚才已经算出来了三个小三角形的面积比:

所以大三角形  的面积是三个小三角形面积之和:

而  份。所以:

C 正确。

选项 D:

把三个面积代入:

左边  份

右边  份

,所以这个等式不成立。

D 错误。

最终答案

A、B、C。

千万别把系数当份数

这道题把奔驰定理的几个用途全考了一遍:判断位置、向量等式变形、面积比。最关键的一步是:先提取系数对应的面积比。只要这一步对了,后面三个选项都是顺水推舟。

容易错的是 D 选项。一看是面积等式,就直接把面积比  代进去,但左边的系数和右边的面积不是一回事。左边是  倍的 ,不是  份面积,而是“面积乘以 2”这个数。千万别把系数和份数混为一谈。


第四题(求值)

题目不长:

已知  是  内部的一点,且

 和  的面积分别是 。若 ,则 。

这道题有两个“别扭”的地方

第一个:题目给的是 ,右边有两个向量,左边一个向量,看起来像是把一个向量拆成了两个,不太像奔驰定理的标准形式。

第二个:问的是 ,而不是单独求  或 。这个方程只有一个等式约束,有无穷多组 ,但是代数式  的值固定。不需要分别求出  和 ,只需要找到它们之间的一个关系就够了。

先把形式整成奔驰定理的样子

奔驰定理的标准形式是三个向量相加等于零:

题目给的是:

把右边的项全部移到左边:

写成系数形式:

系数分别是 。

提取面积比

根据奔驰定理,系数之比就是对面面积之比:

  •  的系数是 ,对应  点对面的 ,所以  份。
  •  的系数是 ,对应  点对面的 ,所以  份。
  •  的系数是 ,对应  点对面的 ,所以  份。

题目说  在三角形内部,所以三个小三角形的面积都是正数。因此这三个系数  都必须大于零,也就是说  且 。

用面积条件列方程

题目给了两个面积:

,就是三个小三角形面积之和:

,就是 :

题目条件 ,代入:

展开右边:

把含  的项移到左边,常数和含  的项移到右边:

合并:

移项:

答案

三个易错点,每一个都容易算错

第一,移项时的符号。 移项变成 ,两个负号都不能丢。如果你写成  和 ,后面面积比的方向就全反了。

第二, 是谁的面积。 题目说  是  的面积,这是三个小三角形的和,不是某一个。如果你误以为  就是 ,那就全错了。

第三, 对应的是哪个系数。 是  的面积,这个三角形是  点对面的那个小三角形,对应的系数是 ,不是 ,也不是 。搞反一个,方程就列错了。

小结

这道题看起来是求两个参数  和 ,实际上只需要求  这一个组合。奔驰定理的美妙之处就在这里:它把面积比和系数比死死绑定,你不需要分别求出  和 ,只要把面积条件翻译成系数方程,答案就出来了。


完整复盘

把“奔驰定理”这东西彻底焊死。

一、什么时候用?

奔驰定理的触发条件非常明确,三个要素凑齐,直接上:

第一,三角形内部有一个点 。

题目会明确告诉你“ 为  内一点”,或者用“ 在  的内部”来表达。

补充说明:奔驰定理对三角形外部点同样成立,只是系数会异号,面积取绝对值之比。

第二,给出一个带系数的向量等式,且三个向量共起点。

标准形式是:

起点全部是 ,系数是 (可以是具体数字,也可以是参数)。

第三,求面积比、面积最值、参数、或者判断点与三角形的位置关系。

只要看到“求 ”、“求参数的值”、“求面积的最大值/最小值”、“判断点  是否在三角形内部”,立刻想奔驰定理。

这三条凑齐,不用怀疑,不用犹豫,直接请出奔驰定理。

二、怎么用?

三步走,一步都不能省。

第一步:标准化。

把向量等式整理成标准形式:

如果题目给的是 ,先移项变成 。

如果题目给的是 ,先用换起点公式 、 代入,再把所有向量统一到  起点。

这一步是整个流程里最容易出错的地方,符号多,负号多,合并同类项多。做完之后一定检查一遍:三个向量是不是都以  为起点了?系数符号对不对?

第二步:对应系数与面积比。

标准化之后,系数分别是 。对应关系是:

  •  的系数  对应  点对面的 
  •  的系数  对应  点对面的 
  •  的系数  对应  点对面的 

所以:

第三步:用面积条件列方程。

如果题目给了面积比或面积关系,直接把上面的比例代入,列出关于参数的方程,解出来就完事了。

如果题目问的是大三角形面积和小三角形面积的比,记住大三角形等于三个小三角形面积之和。

三、怎么不出错?

所有的易错点集中在四个地方。

第一,对应关系搞反。

 的系数对应的是  点对面的 ,不是 。这是最高频的错误,一旦搞反,后面的方程全错。

记口诀:对面面积,就是我的系数。

第二,换起点时符号算错。

第二道题就是典型。 变成 , 拆成 ,每一步都有负号,合并同类项的时候稍微走神就错了。

换完起点后,自己检查一遍:把等式展开,看看  的系数分别是多少,符号对不对,能不能代回原式验证。

第三,系数符号漏看。

如果题目说  在三角形内部,所有系数必须同号(同正或同负)。如果算出来一正两负,说明要么算错了,要么  不在内部。

第四题系数是 ,因为  在内部,所以必须满足 、、,也就是 。这个条件能帮你在解方程时判断结果是否合理。

第四,系数和份数混为一谈。

第三题的 D 选项就是典型陷阱。 里的“2”是系数,不是份数。份数是面积比里的数值 ,两码事。做判断的时候,千万别把系数当成面积比的一部分。

四、四道题的共性规律

  • 第一题:标准形式 → 直接套 → 考对应关系
  • 第二题:以  为起点 → 换起点再套 → 考符号处理
  • 第三题:标准形式 → 综合判断 → 考多角度应用
  • 第四题:以  为起点但需要移项 → 标准化再套 → 考参数组合求值

四道题的难度是递进的:从“直接套”到“变个形再套”到“综合判断”再到“参数组合”。但核心始终只有一条:把向量等式标准化,提取系数,对应面积比,列方程。


最后叮嘱几句

奔驰定理本身并不复杂,它就是把向量等式和面积比死死绑定在一起。考试不会只考你这一句话,它会在你套用之前,先设置换起点的障碍、符号的障碍、综合判断的障碍。

所以,真正把奔驰定理用熟,不是背下那个公式,而是练熟“标准化”这个动作。看到题目给的向量等式,条件反射地问自己:起点统一了吗?如果没统一,先换起点。换完了,再套定理。套完了,检查对应关系和符号。

---END---


本篇属于分享专题“平面向量与解三角形”的组成部分,其余陆续抽时间撰写中,欢迎阅读并指正,整个专辑由下面核心文章组成:

鸡爪定理|等和线|极化恒等式|奔驰定理|向量与四心|四边形中位线向量公式|角平分线与斯库顿定理|海伦公式|张角与分角定理|三角形定比分点模型 

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