"设a、b、c满足a+b+c=0.(1)证明:acdot b+bcdot c+ccdot a=-(1)/(2)(|a|^2+|b|^2+|c|^2);(2)若还满足|a|=3,|b|=4,|c|=5,求|atimes b+btimes c+ctimes a|."
设a、b、c满足a+b+c=0.
(1)证明:$a\cdot b+b\cdot c+c\cdot a=-\frac{1}{2}(|a|^2+|b|^2+|c|^2);$
(2)若还满足$|a|=3,|b|=4,|c|=5,求|a\times b+b\times c+c\times a|$.
"题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查向量的点积和叉积运算,以及利用已知条件进行代数变形的能力。
解题思路:
- 第(1)题:利用向量和的平方展开公式,结合已知条件$a+b+c=0$,将点积表达式转化为模长平方的形式。
- 第(2)题:通过$a+b+c=0$将$c$用$a$和$b$表示,代入叉积表达式并化简,结合第(1)题结论判断$a$与$b$垂直,最终计算模长。
破题关键:
- 第(1)题:对$a+b+c=0$两边平方,展开后分离目标表达式。
- 第(2)题:利用叉积的线性性质和反交换律化简表达式,结合垂直关系简化计算。
第(1)题
平方展开
由$a + b + c = 0$,两边平方得:
$(a + b + c) \cdot (a + b + c) = 0$
展开左边:
$|a|^2 + |b|^2 + |c|^2 + 2(a \cdot b + b \cdot c + c \cdot a) = 0$
解方程
移项得:
$2(a \cdot b + b \cdot c + c \cdot a) = -(|a|^2 + |b|^2 + |c|^2)$
两边除以2:
$a \cdot b + b \cdot c + c \cdot a = -\frac{1}{2}(|a|^2 + |b|^2 + |c|^2)$
第(2)题
代入$c = -a - b$
由$a + b + c = 0$,得$c = -a - b$。计算各叉积:
- $b \times c$:
$b \times c = b \times (-a - b) = -b \times a - b \times b = a \times b \quad (\text{因} \ b \times b = 0)$ - $c \times a$:
$c \times a = (-a - b) \times a = -a \times a - b \times a = a \times b \quad (\text{因} \ a \times a = 0)$
合并表达式
$a \times b + b \times c + c \times a = a \times b + a \times b + a \times b = 3a \times b$
计算模长
由第(1)题结论,$a \cdot b = 0$,故$a \perp b$,则:
$|a \times b| = |a||b|\sin\theta = 3 \times 4 \times 1 = 12$
最终结果:
$|3a \times b| = 3 \times 12 = 36$