a333平面向量的内积
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A333平面向量的內積
向量內積的幾何定義
,,,,,,uvuvuv,為兩向量,定義兩向量的內積 ?=||×||×Cosθ
,,,,,,aaa1. 設 || , 3,|| , 2,,之夾角為60:,求?=_______。【解答】3 bbb
,,,,,,aaa2. 設 || , 3,|| , 2,?=-3,求,之夾角為_______。【解答】120: bbb
,,,,,,aaabbb23. 設 || , 3,|| , 2,,之夾角為45:,求?=_______。【解答】3
4. 正三角形ABC邊長為2,
________\\AC(1) ,=_________。【解答】2 AB
________\\BC(2) ,=_________。【解答】-2 AB
5. 直角三角形ABC,,試求 AB,3,BC,4,CA,5
________\\AC(1) ,=_________。【解答】9 AB
________\\BC(2) ,=_________。【解答】0 AB
________\\ACBC(3) ,=_________。【解答】-16
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?ABC中重要內積公式,
________________________\\\\\\122 2ACBCBC,=+– ),注意,, = – , (ACBCABABABBA2
6. ?設?ABC中,, 5,, 6,, 7,求 BCCAAB
(1)cosB = ______________。【解答】1/5
________\\BC(2)〃, 。【解答】 6 BA
7. 設?ABC中,, 3,, 5,, 7,則 BCACAB
________\\33AC(1)〃, 。【解答】 AB2
________\\15BC(2)〃 , 。【解答】 AB2
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直角座標下的內積
,,,,在直角座標系下,, a,(a,a),b,(b,b)a,b,ab,ab12121122
8. 試證以上公式。
,,uv9. 對任何兩向量 = ( a, b ), = ( b,,a ) 恆相垂直。(座標互換一個變號)
10. A=( 3, 1 ),B=( 2, ,1 ),C=( 4,,2 ),
__________\\(1) =_______。=__________。 ACAB
__________\\(2) 〃=____________。 ACAB
,,,wuv11. , (3,, 2),, (1,4),, ( , 1,, 3),則
,,uv(1) 〃, 。【解答】, 5
,,,wuv(2) 〃(2, 3) , 。【解答】, 19
,,,,aabb12. 設, (2,1),, (3,4),欲使 | t,| 為最小,則實數t之值為 。【解答】, 2
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內積的性質,
(1) 內積充分反映向量間的『長度』與『方向』
,,,,uvuv(2) 向量垂直, ?,?=0
,,,,uvvu(3) 合於交換律,? = ?
,,,,,,,,,,,,,,auvauavauvauav合於分配律,?(+)=?+? ?(m + n) = m? + n? (4) 重要公式,
,,,,2uuuu遇到 ||,請想到,|| = ?,
,,,,,,222 uvuuvv| + | = || + 2?+ ||
,,,,aa13. 設 || , 3,|| , 2,,之夾角為120:, bb
,,a(1) ?b=_______。【解答】-3
,,a(2)求 |2+3b| =_____。【解答】6
,,,,aabb2114. 設 || , 3,|| , 2,且 |, 2| ,,求
,,ab(1) ?=____________。【解答】- 1
,,a79b(2) | 3,| , 。【解答】
,,,,,,aaa1337bbb15. 設 || , 4,|| , 3,|,| ,,則 |,| , 。【解答】
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,,,,特例,處理技巧 abc,,,0
,,,,,,,,,,,,,22222(1) ,可以求 ||||abc,,,||2||||aabbc,,,,abc,,,ab,,,
,,,,,,,,,,,,2222(2) ||0abc,,, ||||||2220abcabbcca,,,,,,,,,,
注意幾何意義:
,,,,,,,,,,表示,,首尾相接,圍成三角形。 abc,,,0abccb
, a
,,,,,,,ac16. || , 2,|| , 3,||=4,, ba,b,c,0
,,,,,,acca(1) ?,?,? ,___。【解答】-29/2 bb
,,,,ac(2) ?,?=__________【解答】-9 bb
,,a(3) ?=____________。【解答】3/2 b
,,,,,,,a,3b,5c,717. 設,,,且,求: abc,,,0
,,
(1)=___________;【解答】(1)15/2 ab,
,,,,
(2)+=__________,【解答】-49 bc,ca,
,,,,,,,OA,3OB,5OC,418. 設,,,且,則 OAOBOC,,,0
,,,,,,,25(1)____________;【解答】 OAOBOBOCOAOC,,,,,,
,,,9(2)____________;【解答】 OAOB,,
ABC(3)?面積____________,【解答】18 ,
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垂直的判斷
,,,,uvuv(1)幾何意義(沒有座標系),?,?=0
,,,,uvuv(2)直角座標系,=( x, y ),= ( x, y ),?, xx + yy = 0 ? 11221212
,,,uvw19. 若 =( 1, 3 ),= ( 2, 5 ) = ( 3, k )
,w(1)若?, k = ________。【解答】-1
,,,uuv(2)若 ?( + t), t = __________。【解答】-5/9
________\\AC20. 設ΔABC為直角?,已知, (3,k),, (2,1),求實數k之值。【解答】, 1或 , 6 AB
,,,a,5a,,1,2,25,521. 若,且,則____________,:兩解:【解答】 a,,,,,
____________________\\\\22. 坐標平面上三點A(2,, 1),B(, 1,3),C(3,2),若平面上一點D滿足//且,,CDACABBD
1014求D點坐標 。【解答】(,) 39
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內積消去律不一定成立
________________________\\\\\\ACAC注意,遇到?,?AD, 不表示,AD ABAB
____________________\\\\\ACCD 請移項成為AD?(,)= 0,,? ABAB
________________________\\\\\\ACAC23. ?ABC,若H為垂心,試證:〃=〃=〃 AHABAHAB
________________________\\\\\\HCHC24. ?ABC中一點H,滿足?,?=?,H為?ABC 的_______心。【解答】垂心。 HAHBHBHA
________________\\\\BCBCCA25. ?ABC中,若?,?,則?ABC的形狀為 。【解答】等腰三角形 AB
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內積與夾角
,,u,v,,uv,為兩向量,兩向量的夾角θ,。 cos,,,,|u|,|v|
關鍵,求出內積及長度
,,,,,,aaa26. 設 || , 2,|| , 1,|,| ,,則向量,的夾角 = _________。【解答】120? 3bbb
,,,,,,3a27. 設=,= 2,=31,則,之夾角為 。
:150? abba,2b
,,,,,,,,aaaa28. 設 ||,|b|, 1,與b之夾角為60:,則,b與b,2之夾角 ,__ 。【解答】120:
,,uv29. , (3,, 2),, (1,4)兩向量夾角θ,cosθ=__________。sinθ=__________。
30. ?ABC,A=( 3, 1 ),B=( 2, -1 ),C=( 4,-2 ),則 ,A=________度。
,1221,,,vuv31. 向量 長度為1,與 =( 1, 3 )夾角 45?,=________。【解答】(,),(,)
5555
32. 設A ( 1,2 ),B ( 5,4 ),C ( 8,3 ) 為平面上三點,求?ABC中?B的度量為 。
答案:135?
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直線的法向量
,直線方程式 ax + by + c = 0 的係數所組成的向量 與直線相垂直, u,(a,b)
,稱為直線的一個法向量。 u,(a,b)
,注意,法向量可以為任意k倍。 ax + b y + c =0 u,(a,b)回顧:已經學過的直線表示法,
(1) 一般式 ax + by + c = 0
y,y0(2) 點( x,y)斜(斜率= m)式 ,m00 x,x0
(3) 斜截式(斜率= m,y軸截距 = b) ,y = mx + b
y,yy,y121,(4) 兩點式,(過( x,y ),( x,y)兩點) 1122 x,xx,x121
xy,,1(5) 截距式, ab
x,pt,x,,0,t,R(6) 參數式,過點 ( x,y) 與 相平行 v,(p,q),00 y,qt,y0,
,注意:? ax + by + c = 0 u,(a,b)
x,pt,x,,0,t,R // v,(p,q),y,qt,y0,
33. 直線 3x + 4y -5 =0 與向量_______平行,與向量______垂直。【解答】(4,-3),(3,4)
x,3,2t,,t,R34. 直線 與向量_____平行,與向量_______垂直。【解答】(2, 1),(1, ,2) ,y,,1,t,
35. 斜率 = m 的直線,與向量_______平行,與向量______垂直。【解答】(1,m),(m,,1)
,n36. 過點A(1,5)而與向量, (3,, 2)垂直的直線方程式為 。【解答】3x,2y,7 ,0
37. 過點A(3,5)而與向量 (3,, 2)相平行的直線方程式為 。【解答】2x + 3y ,18 ,0
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38. 下列哪一個向量與直線14x , 21y , 15 , 0平行,
,,,,,ace(A), (3,, 2) (B), ( , 3,, 2) (C), (2,3) (D), ( , 2,, 3) (E), (2,, 3) bd
【解答】(A)
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兩直線的交角,以法向量表示
兩直線的交角θ ,θ = 兩直線的法向量 ( a,b ),( p,q )的夾角 ax,by,c,0,px,qy,r,0
ap,bq cos,,,θ 2222a,bp,q
θ
39. 二直線L:3x , 4y , 7 , 0及L:12x , 5y , 6 , 0的交角為θ, 12
56(1) cos θ = ____________。【解答】 ,65
33(2) sin θ = ____________。【解答】 65
,,340. 若L:2x , y , 2 , 0,L:3x , y , 4 , 0,則L與L之夾角為?。【解答】或 121244
526sin,,,41. 兩直線:2310xy,,,與:xy,,7之夾角為,則____________,【解答】 LL1226
xt,,32xs,,13,,,42. 直線:,為實數,:,s為實數,則與的銳夾角為, LLLLt,,1212yt,,,5ys,,6,,
,,45:則____________, 解答
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以斜率表示交角
m,m12若兩直線的斜率分別為 m, m,則交角θ可由求出 tan,,,121,mm12
,,343. 若L:2x , y , 2 , 0,L:3x , y , 4 , 0,則L與L之夾角為?。【解答】或 121244
,,,,44.設直線:x 1999 t,y 2999 t,t R,過點(48,97),斜率為,則,之銳 ,,,,,,331212
夾角為 度。【解答】 30 ,,:
76545.直線2x y 1 0與直線3x 2y 6 0夾角為,則sin ?【解答】 ,,,,,,,,,65
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夾指定角度的直線(一),設斜率
,46. 設L:2x , y , 3 , 0,試求過點(1,3)且與L之一夾角為的直線方程式 。 4
【解答】3x , y , 6或x , 3y , , 8
47. 過(4,5)且滿足以下條件的直線方程式
(1)與二直線L:3x , 4y , 7 , 0及 L:12x , 5y , 6 , 0成等角。 12
(2)與二直線L:3x , 4y , 7 , 0及 L:12x , 5y , 6 , 0圍成等腰三角形。 12
48. (1)與兩直線:,:為夾等角,且過點的直線方程式中 4370xy,,,51260xy,,,5,4LL,,12
斜率為正的直線為,的方程式為____________;解答】7910xy,,, LL
145:(2)若與相交成角,則斜率為___________,:兩解:【解答】)8或 m,ymx,L8
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直線的法線式,
ax,by,c,0為直線的法線式。 ax,by,c,022a,b
定理,點到直線的距離
ax,by,c00平面上點到直線的距離 = (x,y)ax,by,c,00022a,b
49. 點( 3, 1 )到直線 2x + y = 2 的距離 = _____。【解答】5
50. 點 ( 3, 5 ) 到 2x + 3 = 0的距離 = _______。【解答】4.5
51. 若點P(1,a)與直線y , 3之距離為1,則a , 。【解答】a , 4,2
17752. 若點P(b,, 2)與直線2x , 5 , 0之距離為6,則b , 。【解答】 b ,或 , 22
xt,,,34,53. A( 4,5 ) 到直線的參數式為,的距離為____________。【解答】5 ,yt,,43,
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兩平行線的距離,
c,c12ax + by + c= 0 與 ax + by + c =0的距離= 1 222a,b
或,L上取任一點P,求P到L的距離。 12
54. 平面上二直線L:x , 2y , 1 , 0,L: x , 2y , 4, L與L兩直線間的距離為 。 1212
【解答】5
55. 平面上L:2x , y , 1 , 0,L:4x ,2y , 1, L與L兩直線間的距離為 。 1212
3【解答】
25
256. 與 x + y = 1平行且相距 的直線為何,【解答】x + y = 3,x + y = -1
2 2 257. 求x – 2xy + y – 6x + 6y + 8 = 0所表兩平行線間的距離為 。答案:
特例:
ax,by,cAP11,A(x, y),B(x,y)。A、B連線交直線 ax + by + c = 0 於 P,則 1122ax,by,cBP22
AP:BP58. A(3, 1),B(1,5)。A、B連線交直線 13x - 17y =10 於 P,=____。【解答】6:41
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角平分線的方程式,
(1)仔細繪圖,
(2)判斷正負號區,判斷取+或-
(3)利用『分角線上的點到兩邊距離相等』,配和前面正負號,解之。
59. 二直線L:3x , 4y , 4 , 0,L:5x , 12y , 12 , 0之鈍角平分線為 。【解答】14x , 8y , 8 , 0 12
60. 承上題,則銳角的角平分線方程式為 。【解答】4x , 7y , 7 , 0
61. 二直線2x , y , , 9,x , 2y , , 3,的交角分角線方程式。【解答】x , y , 6 , 0及x , y , 4 , 0
BC62. 設平面上有三點A(2,3),B( , 1,0),C(6,, 1),, A之角平分線交於D,則D之坐標
3為 。【解答】(2,,) 7
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柯西不等式
,,,,222由內積定義,, u,v,|u|,|v|cos,,,|u,v|,|u|,|v|
22222可得兩度空間下的柯西不等式, (a,b)(x,y),(ax,by)
2222222可得三度空間下的柯西不等式, ()()()abcxyzaxbycz++++?+
等號成立時,a,x = b,y = c : z
63. 設x,y是實數,4x , 3y , 5,則
22(1)x , y之最小值 , 。【解答】1
22(2) x , y有最小值時,( x,y ) = ______。【解答】?(4/5,-3/5)
2264. 設x,y是實數,2x + 3y , 5,則 2x ,3 y之最小值 , 。【解答】5
2265. 設x,y為實數,且x , y , 16,求3x , 4y的最大值為 ,最小值 , 。
【解答】20,- 20
2266. 設x,y為實數,且3x ,4y ,28,求3x - 4y的最大值為 ,最小值 , 。
【解答】14,- 14
112267. 設x,y,R,若2x , 3y , 7,且3x , 5y的最大值為,_________。【解答】7 6
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81868. 已知a , 0,b , 0,則(a ,)(b ,) ba
(1)有最小值為 。【解答】50
(2)此時 ab = __________。【解答】2
18869. 已知a , 0,b , 0,則 a + b = 3, + ab
3(1)有最小值 = ______【解答】 2
a(2) 此時,= 。【解答】2 b
222270. x,y,R,已知x , 2y , 5,求4x , 9y之最小值 ,並求當4x , 9y最小時,數對(x,y)
9,8, 。【解答】36,(,) 55
2271. 已知x,y為實數且9x , 25y , 81,則6x , 5y的最小值為 ;產生最小值時的數對(x,y)
,69555,, 。【解答】 - 9,(,) 255
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,,,,72. 設a, (3,2),, (cosx,2sinx),求a〃之最大值 , 。【解答】5 bb
2273. 設A(2,3),B(1,1),動點P(x,y)在線段上,求x , 2y之最大值為 。【解答】22 AB
A(2, 1), P 為直線2x , y , 10上的點,試求P = ______時,P、A有最短距離 = 74. 設x,y , R,
5_____________。【解答】P=( 4, 2 ),
一般化的柯西不等式
2222222 (a,b,c,....)(x,y,z,...),(ax,by,cz,...)
,,u//v等號成立的條件為 a,x = b,y=c,z=.......。相當於
22275. 設x,y,z , R,x , y , z , 9,當(x,y,z) , 時,2x , 3y , 6z有最小值 , 。
,69,18【解答】(,,),, 21 777
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向量的投影的幾何運算
,v,,,,,,,uvuv在上的投影量 = = 與的單位向量作內積 u,uv,為兩向量 ,|v|,u ,v,,,uv在上的投影長 = | |,取絕對值 u, ,|v|,v ,,,,vvuv,,,,,,,uv在上的投影向量 = uv,,,,uv 在上的投影(正射影),為向量 ,,,2|v||v||v|
=(投影量)乘(單位向量)
,,,,aa376. 設 || , 2,|| , 1,| ,| ,,則 bb
,,a(1) 向量 在b上的投影量 = ________。
,,a(2) 向量 在b上的投影長 = ________。
,,,a(3) 向量 在b上的投影 = ________。【解答】-1,1,-b
,C77. 如右圖,以為起點,分別以,,,為終點,所成之各向量與之ABADEF
內積(1)最大為___________;(2)最小為____________,
,,,,【解答】(1);(2) ABAE,ABAF,
BCAC78. 設?ABC中,, 3,, 5,, 7,則 AB
11(1) cos A , ______。【解答】 14
________\\33AC(2) 〃, 。【解答】 AB2
________\\33AC(3)在的投影量=______。【解答】 AB14
____________\\\33ACAC(4)在的投影= k, k = ________。【解答】 AB98
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向量的正射影的座標運算
,,uv, (a,b),= (p,q),
,u
,v
,ap,bqv,,,,uvuv在的投影量(分量)=,= ,22|v|p,q
,,ap,bqvv,,,uvu在的投影(分向量) =(,)×= (p,q),,22|v||v|p,q
__________\\79. 坐標平面上已知A(2,1),B(3,4),C(8,4),則在上 ACAB
__________\\310(1) 在上正射影長= ______。【解答】 ACAB2
__________\\39(2) 在上正射影為 。【解答】(,) ACAB22
,,86,,,,a,,4,380. 設,則向量,1,2在上的正射影為____________,【解答】 a,,,,,,55,,
A1,2B4,6C3,381. 2. 平面上三點,,則 ,,,,,,
,,(1)在方向上的正射影為____________; ACAB
,
4,25,4(2)點在直線上的投影點之坐標為____________,【解答】(1);(2) ACB,,,,
,,,,,,,,,,,uv82. , (2,1),= (3,-1),若 ,求 u,a,b,a//v,b,va,b
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點在直線(線段)上的正射影
_____\__________\\P在直線上的正射影點,=在上的正射影 ABAQAPAB
P
A Q B
83. 坐標平面上三點A(2,, 1),B( , 1,3),C(3,2),則
_____\_____\(1) 在直線上的投影量= _______【解答】9/5 ACAB
(2) C在上的投影點座標=______________【解答】(23/25,11/25) AB
84. 已知A( , 2,4),B(8,9),C(1,8),則
__________\\(1)〃, 。【解答】50 ACAB
__________\\(2)在上正射影 , 。【解答】 (6,8) ACAB
(3) B在AC上的正射影點 = __________。【解答】 (4,12)
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**?垂心的性質
垂線
?ABC,為邊上的垂線,則 BCAD
____________\\\AC(1) AD= x+y, x + y = 1 AB
________________\\\\BCBCADAD(2) ?,即,= 0
垂心
?ABC,H為垂心,則
________________________________\\\\\\\\ACACAC(1) ,=,且,=, (相似條件共三個) AHABABAHAB
________________________\\\\\\HCHC(2) ,=,=, HAHBHBHA
範例:
____________\\\ACAHAB設?ABC中,BCCA, 5,, 6,, 7,H為?ABC之垂心,且, x, y,則 AB
9519(x,y) , ?【解答】(,) 144144
解答:
____________\\\ACAHAB設, x, y,
____________________________________\\\\\\\\\ACACAB兩邊均與做內積,,= x,, y,=, (1) ABAHABABABAB
____________________________________\\\\\\\\\ACACACACACACAB兩邊均與做內積,,= x,, y,=, (2) AHAB
________________________\\\\\\222221ACACAC(AB,AC,BC),19ABAB而,=,,==25,,== 49 ACABAB2
25x,19y,19,9519代入(1)(2) 得,解之,(x,y) , (,) ,14414419x,49y,19,
____\AD13BCBCACABAD85. ?ABC中,, 6,, 8,, 2,為邊上的垂線,H為?ABC的垂心,若,
________\\103ACx, y,則數對(x,y) , 。【解答】(,) AB1313
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數學講義
許芳成老師編寫 班級座號,_____________姓名,_________
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許芳成老師編寫 班級座號,_____________姓名,_________
**外心的性質
________\\21AK,= ABAB2
________\\21ACAK,== AC2
範例:
設?ABC中,, 5,, 6,, 7, BCCAAB
____________\\\49125AKACK為?ABC之外心,且, x, y,(x,y) , ? 【解答】(,) AB288288
____________\\\ACAK解答,設, xAB, y,
____________________________\\\\\\\21ACAK兩邊均與AB做內積,,= x,, y,=AB (1) ABABABAB2
____________________________\\\\\\\21ACACACACACAKABAC兩邊均與做內積,,= x,, y,= (2) 2
________________________\\\\\\222221ACACAC(AB,AC,BC),19ABAB而,=,,==25,,==49 ACABAB2
25x,19y,25/2,49125代入(1)(2) 得,解之,(x,y) , (,) ,28828819x,49y,49/2,
____________\\\ACAKBCAC86. 已知?ABC中,, 4,, 6,, 5,K為外心,若, x, y,求(x,y) , 。 ABAB
316【解答】(,) 735
____________\\\PC87. ?ABC的外接圓半徑為2,, A , 60:,, C , 75:,點P為其外心,則 |+,| , 。PAPB
62【解答】,
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許芳成老師編寫 班級座號,_____________姓名,_________
**三角形的內心
88. 求三直線L:7x , 6y , 59 , 0,L:2x , 9y , 16 , 0,L:9x , 2y , 5 , 0所圍成三角形的內心坐標。123
【解答】(3,4)
(1)作三直線的圖形,判斷正負區。
(2)求L,L對應的內角分角線方程式 12
(3)求L,L對應的內角分角線方程式 13
(4)求內心座標
89. 三直線L:2x , y , 13,L:2x , y , , 9,L:x , 2y , , 3, 123
(1)求L,L的交角分角線方程式。【解答】x , y , 6 , 0及x , y , 4 , 0 23
(2)求此三直線圍成的三角形的內心坐標。【解答】 (1,5)
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