OABC 是一个梯形。OA→=a\overrightarrow{OA}=a,OC→=2c\overrightarrow{OC}=2c 且 CB→=2a\overrightarrow{CB}=2a。OP:PB=1:3OP : PB = 1 : 3。

  1. (i)

    尽可能简捷地用 aa 和 cc 表示 OB→\overrightarrow{OB}。

    答 ... 单位

  2. (ii)

    尽可能简捷地用 aa 和 cc 表示 CP→\overrightarrow{CP}。

    答 ...

  3. (iii)

    解释为什么 C、P 和 A 不在同一条直线上。

  4. (iv)

    写出 area of triangle OBCarea of trapezium OABC\dfrac{\text{area of triangle OBC}}{\text{area of trapezium OABC}} 的值。

    答 ...

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完整解法

21 (b)(i)

1. Express $\overrightarrow{OB}$ by adding the vectors along a known route from $O$ to $B$.

Using the route O→C→BO \to C \to B,
OB→=OC→+CB→.\overrightarrow{OB}=\overrightarrow{OC}+\overrightarrow{CB}.
Given OC→=2c\overrightarrow{OC}=2c and CB→=2a\overrightarrow{CB}=2a,
OB→=2c+2a=2a+2c.\overrightarrow{OB}=2c+2a=2a+2c.

答案

OB→=2a+2c\overrightarrow{OB}=2a+2c

21 (b)(ii)

1. Find $\overrightarrow{OP}$ using the given ratio on $OB$.

Since OP:PB=1:3OP:PB=1:3, PP divides OBOB into 44 equal parts, so
OP→=14OB→.\overrightarrow{OP}=\frac{1}{4}\overrightarrow{OB}.
From part (i), OB→=2a+2c\overrightarrow{OB}=2a+2c.
OP→=14(2a+2c)=12a+12c.\overrightarrow{OP}=\frac{1}{4}(2a+2c)=\frac{1}{2}a+\frac{1}{2}c.

2. Express $\overrightarrow{CP}$ by adding vectors along the route $C \to O \to P$.

CP→=CO→+OP→.\overrightarrow{CP}=\overrightarrow{CO}+\overrightarrow{OP}.
Given OC→=2c\overrightarrow{OC}=2c, so CO→=−2c\overrightarrow{CO}=-2c.
CP→=−2c+(12a+12c)\overrightarrow{CP}=-2c+\left(\frac{1}{2}a+\frac{1}{2}c\right)
CP→=12a−32c.\overrightarrow{CP}=\frac{1}{2}a-\frac{3}{2}c.

答案

CP→=12a−32c\overrightarrow{CP}=\dfrac{1}{2}a-\dfrac{3}{2}c

21 (b)(iii)

1. Find a second vector from $C$ to another point on the supposed line, namely $\overrightarrow{CA}$.

CA→=CO→+OA→\overrightarrow{CA}=\overrightarrow{CO}+\overrightarrow{OA}
Since OC→=2c\overrightarrow{OC}=2c, CO→=−2c\overrightarrow{CO}=-2c.

CA→=−2c+a=a−2c\overrightarrow{CA}=-2c+a=a-2c

2. Compare $\overrightarrow{CP}$ with $\overrightarrow{CA}$ to decide whether the points are collinear.

From part (ii),
CP→=12a−32c.\overrightarrow{CP}=\frac12a-\frac32c.

If CC, PP and AA were collinear, then CP→\overrightarrow{CP} would be a scalar multiple of CA→\overrightarrow{CA}.

But
CA→=a−2c.\overrightarrow{CA}=a-2c.
The coefficients are not in the same ratio:
121=12but−32−2=34.\frac{\frac12}{1}=\frac12 \quad \text{but} \quad \frac{-\frac32}{-2}=\frac34.
So CP→\overrightarrow{CP} is not parallel to CA→\overrightarrow{CA}. Therefore CC, PP and AA do not lie on a straight line.

答案

CP→=12a−32c\overrightarrow{CP}=\dfrac12a-\dfrac32c and CA→=a−2c\overrightarrow{CA}=a-2c. Since CP→\overrightarrow{CP} is not a scalar multiple of CA→\overrightarrow{CA}, CC, PP and AA do not lie on a straight line.

21 (b)(iv)

1. Compare the area of triangle $OBC$ with the area of trapezium $OABC$ using the common height.

Since OA∥CBOA \parallel CB, let the perpendicular height of the trapezium be hh.

For triangle OBCOBC, take CBCB as the base:
area of △OBC=12(2a)h=ah.\text{area of }\triangle OBC=\frac12(2a)h=ah.

For trapezium OABCOABC:
area of trapezium OABC=12(a+2a)h=32ah.\text{area of trapezium }OABC=\frac12(a+2a)h=\frac32ah.

Hence

area of triangle OBCarea of trapezium OABC=ah32ah=23.\frac{\text{area of triangle }OBC}{\text{area of trapezium }OABC} =\frac{ah}{\frac32ah}=\frac23.
答案

23\dfrac{2}{3}

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