题目内容

在平面直角坐标系中,已知点A(-1,0),B(3,0),C(0,
3
)

(Ⅰ)若
BM
=2 
MC
,且
AM
=x•
AB
+y•
AC
,求x,y的值;
(Ⅱ)若点P(x,y)为直线y=
3
x-1上的一个动点,求证∠APC恒为锐角.
考点:平面向量数量积的运算,平面向量的基本定理及其意义
专题:平面向量及应用
分析:(Ⅰ)想着用
AB
AC
表示
AM
AM
=
AB
+
BM
,所以若
BM
能用
AB
AC
表示就可以了.这时候可以看到,由
BM
=2
MC
能得到
BM
=
2
3
BC
=
2
3
(
AC
-
AB
)
,所以
AM
=
AB
+
2
3
(
AC
-
AB
)=
1
3
AB
+
2
3
AC
,所以得到x=
1
3
,y=
2
3

(Ⅱ)要证明∠APC为锐角,可以证明cos∠APC>0,且cos∠APC≠1,这时可用向量表示cos∠APC=
PA
PC
|
PA
||
PC
|
,所以需说明
PA
PC
>0
,设P(x,
3
x-1
),则
PA
PC
=4x2-2x-2
3
x+
3
+1
=(x-1)2+(
3
x-1)2+
3
-1>0
,说明cos∠APC≠1,可说明A,C,P三点不共线:可假设共线,推出点P不存在即可.
解答: 解:(Ⅰ)∵
BM
=2 
MC
,∴
BM
=2(
BC
-
BM
)

BM
=
2
3
BC

AM
=
AB
+
BM
=
AB
+
2
3
BC
=
AB
+
2
3
(-
AB
+
AC
)=
1
3
AB
+
2
3
AC

x=
1
3
y=
2
3

(Ⅱ)证明:因为点P(x,y)在直线y=
3
x-1
上,所以点P(x, 
3
x-1)

PA
=(-1-x,1-
3
x),
PC
=(-x, 
3
+1-
3
x)

PA
PC
=(-1-x)•(-x)+(1-
3
x)•
(
3
+1-
3
x)
=4x2-2x-2
3
x+
3
+1
=(x-1)2+(
3
x-1)2+
3
-1
>0恒成立;
cos∠APC=
PA
PC
|
PA
||
PC
|
>0

假设
PA
PC
共线,则存在k使
PC
=k
PA
,带入坐标可得
-x=k(-1-x)
3
+1-
3
x=k(1-
3
x)

由①得,k=
x
1+x
,带入②并整理得
3
+1=0
,显然不成立,所以
PA
PC
不共线;
∴cos∠APC≠1;
故∠APC恒为锐角.
点评:考查向量的减法运算,平面向量基本定理,向量的坐标,以及向量数量积的坐标运算,向量夹角的余弦公式,共线向量基本定理.
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