已知 $P$ 为 $\triangle ABC$ 内一点,求证:$S_A\overrightarrow{PA}+S_B\overrightarrow{PB}+S_C\overrightarrow{PC}=\overrightarrow 0$,其中 $S_{A}$,$S_{B}$,$S_{C}$ 分别是 $\triangle BPC$,$\triangle CPA$,$\triangle APB$ 的面积.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
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    向量
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    向量的运算
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    向量的数量积
  • 知识点
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    三角
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    三角恒等变换
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    和差角公式
【答案】
【解析】
记 $\angle APB=\alpha$,$\angle APC =\beta$,$PA=x$,$PB=y$,$PC=z$,欲证等式左边与 $\overrightarrow{PA}$ 作数量积\[\begin{split}&\quad \left(S_A\overrightarrow{PA}+S_B\overrightarrow{PB}+S_C\overrightarrow{PC}\right)\cdot\overrightarrow{PA}\\&=\dfrac 12yz\sin\left[2{\mathrm \pi}-\left(\alpha+\beta\right)\right]\cdot x^2+\dfrac 12zx\sin\beta\cdot xy\cos\alpha+\dfrac 12xy\sin\alpha\cdot zx\cos\beta\\&=\dfrac 12x^2yz\left[-\sin\left(\alpha+\beta\right)+\cos\alpha\sin\beta+\sin\alpha\cos\beta\right]\\&=0,\end{split}\]同理,欲证不等式左边与 $\overrightarrow{PB}$ 作数量积得到的结果也均为 $0$.而向量 $\overrightarrow{PA},\overrightarrow{PB}$ 不共线,因此欲证明等式左边为零向量,等式得证.
答案 解析 备注
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