设GG是△ABC\triangle ABC的重心,且满足等式7sin⁡A⋅GA→+3sin⁡B⋅GB→+37sin⁡C⋅GC→=0→\sqrt{7}\sin A\cdot\overrightarrow {GA}+3\sin B\cdot\overrightarrow {GB}+3\sqrt{7}\sin C\cdot\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0},则BB等于()(\quad)
A. 45°45°
B. 60°60°
C. 90°90°
D. 120°120°

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完整解法

1. 利用正弦定理将含有正弦值的向量等式转化为关于边长 $a, b, c$ 的向量等式

根据正弦定理,有 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C=2R\dfrac{a}{\sin A} = \dfrac{b}{\sin B} = \dfrac{c}{\sin C} = 2R(其中 RR 为 △ABC\triangle ABC 的外接圆半径),得:
sin⁡A=a2R\sin A = \dfrac{a}{2R},sin⁡B=b2R\sin B = \dfrac{b}{2R},sin⁡C=c2R\sin C = \dfrac{c}{2R}。
将它们代入已知等式 7sin⁡A⋅GA→+3sin⁡B⋅GB→+37sin⁡C⋅GC→=0→\sqrt{7}\sin A\cdot\overrightarrow {GA}+3\sin B\cdot\overrightarrow {GB}+3\sqrt{7}\sin C\cdot\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0} 中,两边同乘以 2R2R,化简得:
7aGA→+3bGB→+37cGC→=0→\sqrt{7}a\overrightarrow {GA}+3b\overrightarrow {GB}+3\sqrt{7}c\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0}

2. 利用重心性质消去 $\overrightarrow {GA}$ 简化等式

因为 GG 是 △ABC\triangle ABC 的重心,根据重心的向量性质有:
GA→+GB→+GC→=0→\overrightarrow {GA}+\overrightarrow {GB}+\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0},即 GA→=−GB→−GC→\overrightarrow {GA} = -\overrightarrow {GB}-\overrightarrow {GC}。
将其代入上一步的等式中,得:
7a(−GB→−GC→)+3bGB→+37cGC→=0→\sqrt{7}a(-\overrightarrow {GB}-\overrightarrow {GC})+3b\overrightarrow {GB}+3\sqrt{7}c\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0}
整理关于 GB→\overrightarrow {GB} 与 GC→\overrightarrow {GC} 的项,得:
(3b−7a)GB→+(37c−7a)GC→=0→(3b-\sqrt{7}a)\overrightarrow {GB}+(3\sqrt{7}c-\sqrt{7}a)\overrightarrow {GC}=\overrightarrow {0}

3. 利用向量共线判定和基底不共线建立代数方程,求出三边之比

因为 GG 是 △ABC\triangle ABC 的重心,所以点 G,B,CG, B, C 不共线,即向量 GB→\overrightarrow {GB} 与 GC→\overrightarrow {GC} 不共线。
根据平面向量基本定理,若不共线向量的线性组合为零向量,则系数必为 00:
{3b−7a=037c−7a=0\begin{cases} 3b - \sqrt{7}a = 0 \\ 3\sqrt{7}c - \sqrt{7}a = 0 \end{cases}
从而解得 a=3ca = 3c,且 b=73a=7cb = \dfrac{\sqrt{7}}{3}a = \sqrt{7}c。
若设 c=kc = k (k>0k > 0),则 a=3ka = 3k,b=7kb = \sqrt{7}k

4. 利用余弦定理求角 $B$ 的大小

在 △ABC\triangle ABC 中,由余弦定理得:
cos⁡B=a2+c2−b22ac=(3k)2+k2−(7k)22⋅3k⋅k=9k2+k2−7k26k2=3k26k2=12\cos B = \dfrac{a^2 + c^2 - b^2}{2ac} = \dfrac{(3k)^2 + k^2 - (\sqrt{7}k)^2}{2 \cdot 3k \cdot k} = \dfrac{9k^2 + k^2 - 7k^2}{6k^2} = \dfrac{3k^2}{6k^2} = \dfrac{1}{2}。
因为 B∈(0,180∘)B \in (0, 180^\circ),
所以 B=60∘B = 60^\circ(或 π3\dfrac{\pi}{3})。
因此正确选项为 B

答案

B

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