如图所示,OA→=a\overrightarrow{OA} = a 且 OB→=b\overrightarrow{OB} = b。 2OB→=3BC→,  OD→=3OA→,  and 2AX→=XB→.2\overrightarrow{OB} = 3\overrightarrow{BC},\; \overrightarrow{OD} = 3\overrightarrow{OA},\; \text{and } 2\overrightarrow{AX} = \overrightarrow{XB}.

  1. (i)

    用 a 和 b 尽可能简明地表示:

    1. ((a))

      BA→\overrightarrow{BA}

    2. ((b))

      OX→\overrightarrow{OX}

    3. ((c))

      CD→\overrightarrow{CD}

  2. (ii)

    已知 CM : MD 为 10 : 9。

    1. ((a))

      用 a 和 b 尽可能简明地表示 OM→\overrightarrow{OM}。

    2. ((b))

      证明 O、X 和 M 三点共线。

    3. ((c))

      已知 MY 平行于 OD,用 a 和 b 表示 MY→\overrightarrow{MY}。

  3. (iii)

    求以下比值:

    1. ((a))

      ΔXMY\Delta XMY 的面积 / ΔXOA′\Delta XOA' 的面积

    2. ((b))

      ΔOBX\Delta OBX 的面积 / ΔOYA′\Delta OYA' 的面积

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完整解法

3(i)((a))

1. Express $\overrightarrow{BA}$ as the difference of the position vectors of $A$ and $B$.

BA→=OA→−OB→\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{OA}-\overrightarrow{OB}
Given OA→=a\overrightarrow{OA}=a and OB→=b\overrightarrow{OB}=b,
BA→=a−b.\overrightarrow{BA}=a-b.

答案

BA→=a−b\overrightarrow{BA}=a-b

3(i)((b))

1. Use $2\overrightarrow{AX}=\overrightarrow{XB}$ to determine the fraction of $\overrightarrow{AB}$ represented by $\overrightarrow{AX}$.

Since 2AX→=XB→2\overrightarrow{AX}=\overrightarrow{XB},
AB→=AX→+XB→=AX→+2AX→=3AX→.\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{AX}+\overrightarrow{XB}=\overrightarrow{AX}+2\overrightarrow{AX}=3\overrightarrow{AX}.
Hence
AX→=13AB→.\overrightarrow{AX}=\frac{1}{3}\overrightarrow{AB}.

2. Express $\overrightarrow{OX}$ using position vectors of $O$, $A$ and $X$.

From earlier, BA→=a−b\overrightarrow{BA}=a-b, so
AB→=b−a.\overrightarrow{AB}=b-a.
Therefore
OX→=OA→+AX→\overrightarrow{OX}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{AX}
=a+13(b−a)=a+\frac{1}{3}(b-a)
=2a+b3.=\frac{2a+b}{3}.

答案

OX→=2a+b3\overrightarrow{OX}=\dfrac{2a+b}{3}

3(i)((c))

1. Express $\overrightarrow{OC}$ using the given relation between $\overrightarrow{OB}$ and $\overrightarrow{BC}$.

Given 2OB→=3BC→2\overrightarrow{OB}=3\overrightarrow{BC},

BC→=23OB→=23b\overrightarrow{BC}=\dfrac{2}{3}\overrightarrow{OB}=\dfrac{2}{3}b.

Hence

OC→=OB→+BC→=b+23b=53b\overrightarrow{OC}=\overrightarrow{OB}+\overrightarrow{BC}=b+\dfrac{2}{3}b=\dfrac{5}{3}b.

2. Find $\overrightarrow{CD}$ as the difference between the position vectors of $D$ and $C$.

Since OD→=3OA→=3a\overrightarrow{OD}=3\overrightarrow{OA}=3a,

CD→=OD→−OC→\overrightarrow{CD}=\overrightarrow{OD}-\overrightarrow{OC}

=3a−53b=3a-\dfrac{5}{3}b.

答案

CD→=3a−53b\overrightarrow{CD}=3a-\dfrac{5}{3}b

3(ii)((a))

1. Use the ratio $CM:MD=10:9$ to find $\overrightarrow{CM}$ in terms of $\overrightarrow{CD}$, then form $\overrightarrow{OM}$.

Since CM:MD=10:9CM:MD=10:9,

CM→=1019CD→\overrightarrow{CM}=\dfrac{10}{19}\overrightarrow{CD}.

From earlier parts,

OC→=53bandCD→=3a−53b\overrightarrow{OC}=\dfrac{5}{3}b \quad \text{and} \quad \overrightarrow{CD}=3a-\dfrac{5}{3}b.

Hence

OM→=OC→+CM→=53b+1019(3a−53b)=53b+3019a−5057b=3019a+1519b=30a+15b19.\begin{aligned} \overrightarrow{OM} &=\overrightarrow{OC}+\overrightarrow{CM} \\ &=\dfrac{5}{3}b+\dfrac{10}{19}\left(3a-\dfrac{5}{3}b\right) \\ &=\dfrac{5}{3}b+\dfrac{30}{19}a-\dfrac{50}{57}b \\ &=\dfrac{30}{19}a+\dfrac{15}{19}b \\ &=\dfrac{30a+15b}{19}. \end{aligned}
答案

OM→=30a+15b19\overrightarrow{OM}=\dfrac{30a+15b}{19}

3(ii)((b))

1. Write down the position vectors of $X$ and $M$ from earlier parts.

From earlier parts,
OX→=2a+b3\overrightarrow{OX}=\frac{2a+b}{3}
and
OM→=30a+15b19.\overrightarrow{OM}=\frac{30a+15b}{19}.

2. Show that $\overrightarrow{OM}$ is a scalar multiple of $\overrightarrow{OX}$.

Factorise OM→\overrightarrow{OM}:
OM→=15(2a+b)19.\overrightarrow{OM}=\frac{15(2a+b)}{19}.
Since
OX→=2a+b3,\overrightarrow{OX}=\frac{2a+b}{3},
we have
OM→=1519(2a+b)=1519×3OX→=4519OX→.\overrightarrow{OM}=\frac{15}{19}(2a+b)=\frac{15}{19}\times 3\overrightarrow{OX}=\frac{45}{19}\overrightarrow{OX}.

3. Conclude collinearity using the scalar multiple relationship from the common point $O$.

Since OM→\overrightarrow{OM} is a scalar multiple of OX→\overrightarrow{OX}, the vectors have the same direction and both start from OO.

Therefore, OO, XX and MM are collinear.

答案

Since OM→=4519OX→\overrightarrow{OM}=\dfrac{45}{19}\overrightarrow{OX}, OO, XX and MM are collinear.

3(ii)((c))

1. Use the condition $MY \parallel OD$ to eliminate the $b$ component of $\overrightarrow{MY}$.

Since YY lies on OCOC, let OY→=kb\overrightarrow{OY}=kb.

From part (ii)(a),
OM→=30a+15b19.\overrightarrow{OM}=\frac{30a+15b}{19}.

Hence
MY→=OY→−OM→\overrightarrow{MY}=\overrightarrow{OY}-\overrightarrow{OM}
=kb−30a+15b19=kb-\frac{30a+15b}{19}
=−3019a+(k−1519)b.=-\frac{30}{19}a+\left(k-\frac{15}{19}\right)b.

Since MY∥ODMY \parallel OD and OD→=3a\overrightarrow{OD}=3a, MY→\overrightarrow{MY} must have no bb component.

So
k−1519=0,k-\frac{15}{19}=0,
k=1519.k=\frac{15}{19}.

Therefore
MY→=−3019a.\overrightarrow{MY}=-\frac{30}{19}a.

答案

MY→=−3019a\overrightarrow{MY}=-\dfrac{30}{19}a

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