AB→=(−39), BC→=(25), CD→=(d4).\overrightarrow{AB}=\begin{pmatrix}-3\\9\end{pmatrix},\ \overrightarrow{BC}=\begin{pmatrix}2\\5\end{pmatrix},\ \overrightarrow{CD}=\begin{pmatrix}d\\4\end{pmatrix}. 已知 CD→\overrightarrow{CD} 平行于 AB→\overrightarrow{AB},求 dd 的值。 答 求 ∣AC→∣|\overrightarrow{AC}|。 答 ... 单位 PQR 是一个三角形,M 是 PQ 的中点。已知 PQ→=a\overrightarrow{PQ}=a,PR→=b\overrightarrow{PR}=b,QT→=h QR→\overrightarrow{QT}=h\,\overrightarrow{QR} 且 RS→=k RM→\overrightarrow{RS}=k\,\overrightarrow{RM},其中 k 和 h 是常数。 用 k、a 和 b 表示 PS→\overrightarrow{PS}。 答 用 h、a 和 b 表示 PT→\overrightarrow{PT}。 答 由此证明,若 P、S 和 T 共线,则 hk+2=2(h+k)hk+2=2(h+k)。 答 已知 h=13h=\dfrac{1}{3} 且 k=45k=\dfrac{4}{5},求 PS : ST 的比值。 答 ... : ...

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完整解法

8(a)(i)

1. Set up the scalar multiple relationship for parallel vectors

Since CD→\overrightarrow{CD} is parallel to AB→\overrightarrow{AB},
(d4)=λ(−39)\begin{pmatrix}d\\4\end{pmatrix}=\lambda \begin{pmatrix}-3\\9\end{pmatrix}
for some scalar λ\lambda.

2. Compare components and find $d$

Compare the second components:
4=9λ4=9\lambda
λ=49\lambda=\frac{4}{9}
Compare the first components:
d=−3λ=−3(49)=−43d=-3\lambda=-3\left(\frac{4}{9}\right)=-\frac{4}{3}

答案

d=−43d=-\dfrac{4}{3}

8(a)(ii)

1. Find the vector $\overrightarrow{AC}$ by adding $\overrightarrow{AB}$ and $\overrightarrow{BC}$.

AC→=AB→+BC→\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}
=(−39)+(25)=(−114)=\begin{pmatrix}-3\\9\end{pmatrix}+\begin{pmatrix}2\\5\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}-1\\14\end{pmatrix}

2. Find the magnitude of $\overrightarrow{AC}$.

∣AC→∣=(−1)2+142|\overrightarrow{AC}|=\sqrt{(-1)^2+14^2}
=197=\sqrt{197}

答案

40=210\sqrt{40}=2\sqrt{10} units

8(b)(i)

1. Express $\overrightarrow{RM}$ in terms of $a$ and $b$.

Since MM is the midpoint of PQPQ,

PM→=12PQ→=12a\overrightarrow{PM}=\dfrac{1}{2}\overrightarrow{PQ}=\dfrac{1}{2}a.

Also, RP→=−PR→=−b\overrightarrow{RP}=-\overrightarrow{PR}=-b.

Hence

RM→=RP→+PM→=−b+12a.\overrightarrow{RM}=\overrightarrow{RP}+\overrightarrow{PM}=-b+\dfrac{1}{2}a.

2. Use $\overrightarrow{PS}=\overrightarrow{PR}+\overrightarrow{RS}$ and substitute $\overrightarrow{RS}=k\overrightarrow{RM}$.

PS→=PR→+RS→\overrightarrow{PS}=\overrightarrow{PR}+\overrightarrow{RS}

=b+k(−b+12a)=b+k\left(-b+\dfrac{1}{2}a\right)

=b−kb+k2a=b-kb+\dfrac{k}{2}a

=(1−k)b+k2a.=\left(1-k\right)b+\dfrac{k}{2}a.

答案

PS→=(1−k)b+k2a\overrightarrow{PS}=\left(1-k\right)b+\dfrac{k}{2}a

8(b)(ii)

1. Express $\overrightarrow{QR}$ in terms of $a$ and $b$.

Since PQ→=a\overrightarrow{PQ}=a and PR→=b\overrightarrow{PR}=b,
QR→=QP→+PR→=−a+b=b−a.\overrightarrow{QR}=\overrightarrow{QP}+\overrightarrow{PR}=-a+b=b-a.

2. Use $\overrightarrow{PT}=\overrightarrow{PQ}+\overrightarrow{QT}$ and substitute $\overrightarrow{QT}=h\overrightarrow{QR}$.

PT→=PQ→+QT→\overrightarrow{PT}=\overrightarrow{PQ}+\overrightarrow{QT}
=a+h(b−a)=a+h(b-a)
=a+hb−ha=a+hb-ha
=(1−h)a+hb.=(1-h)a+hb.

答案

PT→=(1−h)a+hb\overrightarrow{PT}=(1-h)a+hb

8(b)(iii)

1. Use collinearity to equate vector components and eliminate the scalar multiple.

From earlier parts,
PS→=k2a+(1−k)b\overrightarrow{PS}=\frac{k}{2}a+(1-k)b
and
PT→=(1−h)a+hb.\overrightarrow{PT}=(1-h)a+hb.
Since PP, SS and TT are collinear, let
PS→=λPT→.\overrightarrow{PS}=\lambda \overrightarrow{PT}.
Comparing coefficients of aa and bb,
k2=λ(1−h)and1−k=λh.\frac{k}{2}=\lambda(1-h) \quad \text{and} \quad 1-k=\lambda h.
Hence
λ=k2(1−h)=1−kh.\lambda=\frac{k}{2(1-h)}=\frac{1-k}{h}.
So
hk=2(1−h)(1−k).hk=2(1-h)(1-k).
Expanding,
hk=2−2h−2k+2hk.hk=2-2h-2k+2hk.
Therefore
hk+2=2h+2k=2(h+k).hk+2=2h+2k=2(h+k).

答案

hk+2=2(h+k)hk+2=2(h+k), as required.

8(b)(iv)

1. Substitute $k=\dfrac45$ into the expression for $\overrightarrow{PS}$.

From 8(b)(i),
PS→=(1−k)b+k2a.\overrightarrow{PS}=(1-k)b+\frac{k}{2}a.
When k=45k=\dfrac45,
PS→=(1−45)b+12(45)a\overrightarrow{PS}=\left(1-\frac45\right)b+\frac{1}{2}\left(\frac45\right)a
=15b+25a.=\frac15 b+\frac25 a.

2. Substitute $h=\dfrac13$ into the expression for $\overrightarrow{PT}$ and compare with $\overrightarrow{PS}$.

From 8(b)(ii),
PT→=(1−h)a+hb.\overrightarrow{PT}=(1-h)a+hb.
When h=13h=\dfrac13,
PT→=(1−13)a+13b\overrightarrow{PT}=\left(1-\frac13\right)a+\frac13 b
=23a+13b.=\frac23 a+\frac13 b.
Now compare:
PS→=25a+15b=35(23a+13b).\overrightarrow{PS}=\frac25a+\frac15b=\frac35\left(\frac23a+\frac13b\right).
So
PS→=35PT→.\overrightarrow{PS}=\frac35\overrightarrow{PT}.
Hence PS:PT=3:5PS:PT=3:5, so
ST=PT−PS=5−3=2 parts.ST=PT-PS=5-3=2\text{ parts}.
Therefore
PS:ST=3:2.PS:ST=3:2.

答案

3:23:2

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