本题导读

本题主要考查平面向量在三角形几何心问题中的应用。解题的关键在于识别出 与 分别是沿边 和 方向的单位向量,两单位向量相加所构成的向量共线于 的平分线,从而确定动点 的轨迹特征。

📌【题干】

Question

(2003年江苏卷) 是平面上一动点, 是平面上不共线的三个点,动点 满足 ,,则 的轨迹一定通过 的()

A. 外心     B. 内心     C. 重心     D. 垂心

🔍【思路分析】

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  1. 向量移项平移:将已知向量表达式进行平移变形,化为 ,即 。这表明轨迹的起点在顶点 。

  2. 理解单位向量的几何物理意义:项 表示与向量 同方向的单位向量,记为 ;项 表示与向量 同方向的单位向量,记为 。

  3. 结合菱形对角线判定方向:根据向量加法的平行四边形法则,两个模长相等的单位向量 相加所组成的四边形是一个菱形。菱形的对角线具有平分内角的几何特征。

  4. 定位三角形五心:由于 与 的角平分线方向共线且 ,说明动点 的轨迹是以 为端点、平分内角 的射线。依据三角形内心的定义,三内角平分线的交点即为内心,故该轨迹必经过内心。

✅【答案】

Success

B

✍【详细解析】

Abstract

对已知向量公式进行变形:

根据向量减法的三角形法则,上式可写作:

令 , 。 由此可知, 与 分别是沿着 方向和 方向的单位向量,其模长满足:

根据平行四边形法则,以 和 为邻边构造的平行四边形四个边长均为 1,是一个菱形。 由于菱形的对角线平分它所对应的内角,所以两向量之和 的方向沿着 中内角 的平分线方向。

又因为 , 所以向量 表示一条以 为起点、沿着 角平分线向外延伸的射线。

根据三角形心几何性质: 三角形的内心是三个内角平分线的交点。 因此,内角 的平分线必然经过该三角形的内心,即动点 的轨迹一定通过 的内心。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:单位向量的定义格式 ,平行四边形法则在菱形(模长相等)下的内角平分特征,三角形五心的向量特征结构。
  2. 核心方法:几何方向化归法。不进行具体的代数坐标运算,直接根据加法合成后的方向向量性质判定其几何轨迹线属性。
  3. 避坑指南:
    • 极易混淆各心对应的基本向量公式。

    • 重心对应的是中线:,因为没有除以模长,合成的平行四边形对角线经过对边的中点。本题由于除了模长变为单位向量,故对应的是内心而非重心(选 C 为典型错项)。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题属于典型的向量与传统平面几何心交汇的经典题目,重点在于考查考生对向量作为“既有大小又有方向”的数学工具在描述线段方向性质(特别是角平分线)时的桥梁作用。
  2. 结论推广: 在 中,记动点为 。现给出以下几种常见的等价射线轨迹方向向量通式:
    • 内心型: 射线沿角平分线方向。
    • 重心型: 射线沿 边中线方向。
    • 垂心型: 轨迹在过 点的垂线上。

🔗【关联脉络】

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