用向量内积证明:正方形的对角线相等且互相垂直

弹琴的月光2022-10-04 11:39:541条回答

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紫罗兰grnny 共回答了15个问题 | 采纳率80%
已知:在正方形ABCD中,AC、BD为对角线.
求证:AC=BD且AC⊥BD.
证明:|向量AB|=|向量AD|=正方形的边长a(a>0),向量AB⊥向量AD,向量AB•向量AD=0,
由向量加减法法则,
向量AC=向量AB+向量AD,
|向量AC|2= (向量AC)2=(向量AB+向量AD)2
=(向量AB)2+2向量AB•向量AD +(向量AD)2,
=|向量AB|2+0 +|向量AD|2
=2a2;
向量BD=向量AD-向量AB,
|向量BD|2= (向量BD)2=(向量AD-向量AB)2
=(向量AD)2-2向量AD•向量AB +(向量AB)2,
=|向量AD|2-0 +|向量AB|2
=2a2;
∴|向量AC|2=|向量BD|2,即|向量AC|=|向量BD|,
∴正方形的对角线AC、BD相等.
向量AC•向量BD
=(向量AB+向量AD)•(向量AD-向量AB)
=(向量AD)2-(向量AB)2
=|向量AD|2-|向量AB|2
=a2-a2
=0,
∴向量AC⊥向量BD,
即正方形的对角线AC、BD互相垂直.
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ii) (a×b)·c = a·(b×c)
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由i)还可以推出:
iii) (a, b, c) = (b, c, a) = (c, a, b)
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iv) 若一个矢量a同时垂直于三个不共面矢a1, a2, a3,则a必为零矢量.
下面我们就用上面的1)2)3)来证明外积的分配律.
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= (r×a)·(b + c)
= (r×a)·b + (r×a)·c
= r·(a×b) + r·(a×c)
= r·(a×b + a×c)
移项,再利用数积分配律,得
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参考资料:《空间解析几何引论》(第二版),南开大学《空间解析几何引论》编写组
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(ca,b)=(a,cb)=c(a,b)----------------------(1)
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=(x-a)-(x-a)(a/||a||^2, a) (从(1))
=(x-a)-(x-a)(1/||a||^2)(a,a) (从(1))
=(x-a)-(x-a) (从(a,a)=||a||^2)
=0
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=(a,a/||a||)+(a,b/||b||) (从(3))
=(1/||a||)(a,a)+(1/||b||)(a,b) (从(1))
=||a||)+(1/||b||)(a,b) (从(a,a)=||a||^2)
向量内积问题为什么a(x,y,z)、b(x',y',z')的内积a·b=(xx',yy',zz')=xx'+yy'+zz
向量内积问题
为什么a(x,y,z)、b(x',y',z')的内积a·b=(xx',yy',zz')=xx'+yy'+zz'?
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|b|=√(x'^2+y'^2+z'^2)
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