三点共线典型例题(含答案)
向量证三点共线 (1)
利用共线向量巧解三点共线例题：如图，A，B，C是平面内三个点，P是平面内任意一点，若点C在直线AB上，则存在实数λ，使得PC=λPA+（1-λ）PB．证法探究：分析：初看欲证目标，始感实难下手。
我们不妨从结论出发探寻线路，欲证PC=λPA+（1-λ）PB，只需证PC=λPA+PB-λPB⇔PC-PB=λ（PA-PB）⇔BC=λBA⇔BC∥BA．这样证明思路有了。
证法：∵向量BC与向量BA共线，∴BC=λBA，即PC-PB=λ（PA -PB），PC=λPA+PB-λPB，∴PC=λPA+（1-λ）PB．证毕，再思考一下实数λ的几何意义究竟如何。
考察向量等式BC=λBA，结合图形，易知，当点C在线段AB上时，则BC 与BA同向，有0≤λ≤1；当点C在线段AB延长线上时，则BC 与BA反向，有λ<0；当点C在线段BA延长线上时，则BC与BA 同向，有λ＞1．此例题逆命题亦成立，即已知A，B，C是平面内三个点，P是平面内任意一点，若存在实数λ，μ，有PC=λPA+μPB，且λ+μ=1，则A，B，C三点共线．故此逆命题可作三点共线判定方法。
为方便起见，我们将两命题作为性质叙述如下：性质1：已知A ，B ，C 是平面内三个点， P 是平面内任意一点，若A ，B ，C 三点共线，则存在实数λ，使得PC =λPA +（1-λ）PB ．或叙述为：已知A ，B ，C 是平面内三个点，P 是平面内任意一点，若A ，B ，C 三点共线，则存在实数λ，μ，使得PC =λPA +μPB ，则有λ+μ=1．性质2：已知A ，B ，C 是平面内三个点，P 是平面内任意一点，若存在实数λ，μ，有PC =λPA +μPB ，且λ+μ=1，则A ，B ，C 三点共线．三点共线性质在解题中的应用：例1 如图，在ABC ∆中，点O 是BC 的中点，过点O 的直线分别交直线AB 、AC 于不同的两点M 、N ，若AB =AM m ，AC =AN n ，则n m +的值为 ．解析：连结AO ，因为点O 是BC 的中点，所以有AO =AC AB 2121+=AN n AM m 2121+，又因为M 、O 、N 三点共线，所以12121=+n m ，故2=+n m ．点评：因为点O 是BC 的中点，所以λ=21||=CB ，由性质1，μ=1-λ=21，简便求出n m +的值． 例2 如图2，在△ABC 中，13AN NC =，点P 是BC 上的一点，若211AP mAB AC=+，则实数m 的值为（ ） A ．911 B. 511 C. 311 D. 211解：,,B P N 三点共线，又2284111111AP mAB AC mAB AN mAB AN =+=+⨯=+ 8111m ∴+= 311m ∴=，故选C例3 所示：点是△的重心，、分别是边、上的动点，且、、三点共线．设，，证明：是定值；证明：因为G 是OAB 的重心，211()()323OG OA OB OA OB ∴=⨯+=+ 1OP xOA OA OP x =∴= 1OQ yOB OB OQ y=∴= 111111()()3333OG OA OB OP OQ OG OP OQ x y x y∴=+=+∴=+ 又,,P G Q 三点共线，11133x y ∴+= 113x y ∴+= 11x y∴+为定值3G OAB P Q OA OB P G Q OA x OP =OB y OQ =yx 11+例4．如图，在ABC ∆中，OA OC 41=，OB OD 21=， AD 与BC 交于M 点，设b OB a OA ==,． （Ⅰ）用a ，b 表示OM ；（Ⅱ）在已知线段AC 上取一点E ，在线段BD 上取一点F ，使EF 过点M ．设OA p OE =，OB q OF =．求证：17371=+qp ． 解析：(Ⅰ)因为B 、M 、C 三点共线，所以存在实数m 使得OM =OB m OC m )1(-+ =OB m OA m )1(41-+⋅=b m a m )1(41-+；又因为A 、M 、D 三点共线，所以存在实数n 使得OM =OD n OA n )1(-+=b n a n )1(21-+．由于a ，b 不共线，所以有⎪⎩⎪⎨⎧-=-=),1(211,41n m n m 解得，⎪⎩⎪⎨⎧==．n m 71,74 故OM =b a 7371+． （Ⅱ）因为E 、M 、F 三点共线，所以存在实数λ使得OM =OF OE )1(λλ-+ =b q a p )1(λλ-+．结合（Ⅰ），易得出⎪⎩⎪⎨⎧=-=,73)1(,71q p λλ消去λ得，17371=+q p ． 点评：本题是以a ，b 作为一组基底，其他向量都由它们线性表示．解（Ⅰ）中的实数m ，n 的几何意义为：m ||BC =74，n ||DA DM =71， m ，n ∈（0，1）；解（Ⅱ）中的实数λ||FE FM =p 71．例5．如图，平行四边形ABCD 中，点P 在线段AB 上，且m PBAP =，Q 在线段AD 上，且n QD AQ =，BQ 与CP 相交于点R ，求RCPR 的值． 解析：设RC PR =λ，则PC PR =1+λλ，BR =1+λλBC +（1-1+λλ）BP ．因为m PB AP =，所以BA m BP 11+=，且BR =1+λλBC +11+λ·BA m 11+． 又n QD AQ =，∴AD n n AQ 1+==BC n n 1+，∴AQ BA BQ +=，即BA BC n n BQ ++=1．又∵BR 与BQ 共线，∴1+λλ-)1)(1(11++⋅+m n n λ=0，解得λ=)1)(1(++n m n ． 点评：我们先要确定好一组基底BC BA ,，看准BR ,BQ 如何由它们线性表示；而欲求目标数值，因C R P ,,三点共线，中途要以BC BP ,作基底，BR 由它们线性表出时，分析清楚该两基底系数所表示的几何意义，由性质1，得BR =1+λλBC +（1-1+λλ）BP ；最终BR 与BQ 都得转化到由BC BA ,两基底线性表示，此时容易由共线向量性质列出等式，从而求出结果．例6 所示,在平行四边形ABCD 中，13AE AB =,14AF AD =,CE 与BF 相交于G 点，记AB a =，AD b =，则AG =_______A ．2177a b + B. 2377a b + C. 3177a b + D. 4277a b + 分析：本题是以平面几何为背景，为载体，求向量的问题，所以我们很容易联想到点F 、G 、B 以及E,G,C 三点在一条直线上，可用平面内三点共线定理求解。
高考数学二级结论快速解题：专题08三点共线充要条件(解析版)
专题08三点共线充要条件一、结论1、设平面上三点O ,A ,B 不共线,则平面上任意一点P 与A ,B 共线的充要条件是存在实数 与,使得OP OA OB,且1 .特别地,当P 为线段AB 的中点时,1122OP OA OB .二、典型例题1．（2021·安徽·铜陵一中高三阶段练习（理））如图，ABC 中，D 为AB 上靠近B 的三等分点，点F 在线段CD 上，设AB a ，AC b ，AF xa yb ，则21x y的最小值为（）A ．6B ．7C ．4 D ．4【答案】D 【解析】由于D 为AB 上靠近B 的三等分点，故23AD AB ,所以32x AF xa yb x AB y AC AD y AC,又因为点F 在线段CD 上，所以312x y ，故2121332()()422x x yy x y x y y x，由题意可知0,0x y ，故2132442x yx y y x，当且仅当322x y y x 时，即11,32x y时，等号取得，故选：D.【反思】本题重点C ,F ,D 三点共线，可以得到AF mAD nAC且1m n ，所以本题中AF xa yb 中的AF 如何化简成AF mAD nAC 才是本题的关键，又D 为AB 上靠近B 的三等分点，故23AD AB ,所以得到32x AF xa yb x AB y AC AD y AC这样，由C ,F ,D 三点共线，得到312x y ，进而才利用均值不等式求解最值.如何利用三点共线时解本题的快速捷径.三、针对训练举一反三一、单选题1．（2020·安徽·安庆市第二中学高一阶段练习）如图，在三角形OAB 中，P 为线段AB 上的一点，OP xOA yOB u u u r u u r u u u r ，且3BP PA，则（）A ．23x ，13yB ．13x ，23yC ．14x，34yD ．34x，14y 【答案】D 【详解】因为3BP PA ，所以3331()4444OP OB BP OB BA OB OA OB OA OB ，又OP xOA yOB u u u r u u r u u u r ，,OA OB 不共线，所以31,44x y ，故选：D2．（2022·全国·高三专题练习）如图，在OAB 中，C 是AB 的中点，P 在线段OC 上，且2OC OP .过点P 的直线交线段,OA OB 分别于点N ，M ，且,OM mOB ON nOA ，其中,[0,1]m n ，则m n 的最小值为（）A ．12B ．23C ．1D ．34【答案】C【详解】解：1()2OC OA OB u u u r u u r u u u r ，则11122OP ON OM n m，1144OP ON OM n m，又P ，M ，N 共线，∴11144n m.又,[0,1]m n ，∴ 111111214444m n m n m n n m n m ，当且仅当12m n 时取等号，故选：C.3．（2022·全国·高三专题练习）在ABC 中，3AC AD ，BE ED ，设(,)AE AB AC R，则 （）A ．13B ．13C ．23D ．43【答案】C 【详解】在三角形ABC 中，3AC AD ，BE ED ，可得111111()222326AE AB AD AB AC AB AC ,因为(,)AE AB AC R ，所以11,26，所以23 .故选：C.4．（2021·福建·厦门市湖滨中学高三期中）.如图，在ABC 中，13AD DC，P 是线段BD上一点，若16AP m AB AC ，则实数m 的值为（）A ．13B ．23C ．2D ．12【答案】A 【详解】设BP BD ，因为13AD DC，所以14AD AC ，则1()(1)4AP AB BP AB BD AB BA AD AB AC，又因为16AP m AB AC ，所以11146m，解得21,33m .故选：A.5．（2022·全国·高三专题练习）A ，B ，C 是圆O 上不同的三点，线段CO 与线段AB 交于点D (点O 与点D 不重合)，若OC OA OB,R ，则 的取值范围是（）A ． 0,1B ． 1, C．D ．1,0 【答案】B 【详解】因为线段CO 与线段AB 交于点D ，所以,,O C D 三点共线，所以OC 与OD共线，设OC mOD ，则1m >，因为OC OA OB ，所以OA O OD B m ，可得OA OD O mB m ，因为,,A B D 三点共线，设AD t AB u u u r u u u r，所以OD OA t OB OA 即 1OD t OA tOB ，所以1t mtm，所以1m m ，可得1m ，所以 的取值范围是 1, .故选：B.6．（2021·四川成都·高三期中（文））如图所示，已知点G 是ABC 的重心，过点G 作直线分别与AB ，AC 两边交于M ，N 两点(点N 与点C 不重合)，设AB xAM ，AC y AN，则111x y 的最小值为（）A ．2B．1C ．32D．2 【答案】A 【详解】G ∵为ABC 的重心，21()32AG AB AC1()3xAM y AN又G ∵在线段MN 上，11133x y 3x y (1)2x y11111[(1)]()121x y x y x y 11(11)21x y y x1(22)22故选：A ．7．（2021·山西大附中高三阶段练习（文））如图所示，已知点G 是ABC 的重心，过点G作直线分别与AB ，AC 两边交于M ，N 两点（点N 与点C 不重合），设xAB AM ，y AC AN，则11x y的值为（）A ．3B ．4C ．5D ．6【答案】A 【详解】延长AG 交BC 与点H ,H 为BC 中点,G ∵为ABC 的重心，2211133333111123AG AH AB AC AB AC AM ANA x yxy M ANM G N ∵、、三点共线11133x y ,113x y故选:A8．（2021·福建省长汀县第一中学高三阶段练习）如图，在ABC 中，23AN NC，P 是BN 上一点，若13AP AB AC，则实数 的值为（）A ．13B ．16C ．23D ．14【答案】B 【详解】由题意及图：1AP AB BP AB mBN AB m AN AB mAN m AB ,又23AN NC ,所以25AN AC,所以 215AP m AC m AB ,又13AP AB AC,所以12153m m，解得：51,66m .故选：B.二、填空题9．（2021·湖南·周南中学高二开学考试）在ABC 中，E 为AC 上一点，3AC AE ，P 为BE 上任一点，AD mAB ，AF nAC ，（0m ，0n ），若AP AD AF ，则当31m n取最小值时，四边形ADPF 的面积与ABC 的面积之比等于________．【答案】16##1:6【详解】解：由题意可知：3AP mAB nAC mAB nAE，而P ，B ，E 三点共线，则：31m n ，据此有：3131936612n m m n m n m n m n ，当且仅当12m，16n 时等号成立，取到最小值，此时12AD AB ，16AF AC，所以11sin sin 126116sin sin 22ADPF ABCAB AC ABC AD AF ABC S S AB AC ABC AB AC ABC .故答案为：16.10．（2021·黑龙江·大庆中学高一阶段练习）如图，经过OAB 的重心G 的直线与,OA OB 分别交于点P ，Q ，设,OP mOA OQ nOB，,m n R ，则11n m的值为________．【答案】3【详解】解：设,OA a OB b，由题意知211()()323OG OA OB a b ，11,33PQ OQ OP n b m a PG OG OP ma b，由P ，G ，Q 三点共线，得存在实数 使得PQ PG，即1133n b m a m a b，从而1,31,3m m n消去 ，得113n m ．故答案为：3三、解答题11．（2021·全国·高一课时练习）如图，在AOB 中，14OC OA u u u r u u r ，12OD OB u u u r u u u r，AD 与BC 相交于点M ，设OA a，OB b，（1）试用a ，b表示向量OM ：（2）在线段AC 上取一点E ，在BD 上取一点F ，使得EF 过点M ，设OE OA ，OF OB，求证：13177．【答案】（1）1377OM a ；（2）证明见解析．【详解】（1）解：由A ，M ，D 三点共线可知，存在实数1 使得11111122OM OA AM a AD a a b a b．由B ，M ，C 三点共线可知，存在实数2 使得22221144OM OB BM b BC b b a a b．由平面向量基本定理知21121412．解得126747，所以1377OM a b ．（2）证明：若OE OA ，OF OB，则13137777OM a b OE OF．又因为E ，M ，F 三点共线，所以13177 ．。
高考数学复习---《三点共线问题》规律方法与典型例题讲解
高考数学复习---《三点共线问题》规律方法与典型例题讲解【规律方法】证明共线的方法：（1）斜率法：若过任意两点的直线的斜率都存在，通过计算证明过任意两点的直线的斜率相等证明三点共线；（2）距离法：计算出任意两点间的距离，若某两点间的距离等于另外两个距离之和，则这三点共线；（3）向量法：利用向量共线定理证明三点共线；（4）直线方程法：求出过其中两点的直线方程，在证明第3点也在该直线上；（5）点到直线的距离法：求出过其中某两点的直线方程，计算出第三点到该直线的距离，若距离为0，则三点共线．（6）面积法：通过计算求出以这三点为三角形的面积，若面积为0，则三点共线，在处理三点共线问题，离不开解析几何的重要思想：“设而不求思想”．【典型例题】例1、（2023·全国·高三专题练习）已知2222:1(0,0)x y E a b a b −=>>的右焦点为2F ，点2F 到E 的2F 的直线与E 相交于,A B 两点.当AB x ⊥轴时，||AB =(1)求E 的方程.(2)若3,02M ⎛⎫⎪⎝⎭，N 是直线1x =上一点，当,,B M N 三点共线时，判断直线AN 的斜率是否为定值.若是定值，求出该定值；若不是定值，说明理由. 【解析】（1）根据对称性，不妨设()2,0F c 到直线0bx ay +=bcb c== 令x c =，则22221c y a b−=，解得2by a =±，所以当AB x ⊥轴时，22||b AB a ==a =故E 的方程为22122x y −=.（2）设()()1122,,,A x y B x y .当直线AB 的斜率不为0时，设直线AB 的方程为2x my =+， 联立方程组221222x y x my ⎧−=⎪⎨⎪=+⎩，化简得()221420m y my −++=， 由()22Δ81>010m m ⎧=+⎪⎨−≠⎪⎩，得1m ≠±，则12122242,11m y y y y m m +=−=−−设(1,)N t ，因为,,B M N 三点共线，所以221322y t x =−−，整理得2223y t x =−−. 因为()()()1221221212211222223212023232323y x y y my y my y y y y y t y x x x x −+++++−=+====−−−−，所以1101AN y tk x −==−，即直线AN 的斜率为定值0. 当直线AB 的斜率为0时，A ，B ，M ，N 都在x 轴上， 则直线AN 的斜率为定值. 综上所述，直线AN 的斜率为定值0.例2、（2023·全国·高三专题练习）已知椭圆C 的方程为22221(0)x y a b a b+=>>，右焦点为F（1）求椭圆C 的方程；（2）设M ，N 是椭圆C 上的两点，直线MN 与曲线222(0)x y b x +=>相切．证明：M ，N ，F三点共线的充要条件是||MN 【解析】（1）由题意，椭圆半焦距cc e a ==，所以a = 又2221b a c =−=，所以椭圆方程为2213x y +=；（2）由（1）得，曲线为221(0)x y x +=>，当直线MN 的斜率不存在时，直线:1MN x =，不合题意； 当直线MN 的斜率存在时，设()()1122,,,M x y N x y ， 必要性：若M ，N ，F三点共线，可设直线(:MN y k x =即0kx y −=，由直线MN 与曲线221(0)x y x +=>1=，解得1k =±，联立(2213y x x y ⎧=±⎪⎨⎪+=⎩可得2430x −+=，所以121234x x x x +=⋅=，所以MN 所以必要性成立；充分性：设直线():,0MN y kx b kb =+<即0kx y b −+=， 由直线MN 与曲线221(0)x y x +=>1=，所以221b k =+，联立2213y kx b x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩可得()222136330k x kbx b +++−=， 所以2121222633,1313kb b x x x x k k −+=−⋅=++，所以MN== 化简得()22310k −=，所以1k =±，所以1k b =⎧⎪⎨=⎪⎩1k b =−⎧⎪⎨=⎪⎩:MN y x =y x =−所以直线MN 过点F ，M ，N ，F 三点共线，充分性成立； 所以M ，N ，F 三点共线的充要条件是||MN =例3、（2023·全国·高三专题练习）已知椭圆()2222:10x y E a b a b +=>>经过点()0,1C ，离心率O 为坐标原点. （1）求椭圆E 的方程；（2）设A 、B 分别为椭圆E 的左、右顶点，D 为椭圆E 上一点（不在坐标轴上），直线CD 交x 轴于点P ，Q 为直线AD 上一点，且4OP OQ =⋅，求证：C 、B 、Q 三点共线. 【解析】（1）将点C 的坐标代入椭圆E 的坐标可得1b =，由题意可得2210c e a a c c ⎧==⎪⎪⎪−=⎨⎪>⎪⎪⎩，解得2a c =⎧⎪⎨=⎪⎩因此，椭圆E 的标准方程为2214x y +=；（2）椭圆E 的左、右顶点分别为()2,0A −、()2,0B ，设点()()0000,0D x y x y ≠，则220014x y +=，则220044x y −=，直线CD 的斜率为001CD y k x −=，则直线CD 的方程为0011y y x x −=+， 令0y =，可得001x x y =−，即点00,01x P y ⎛⎫⎪−⎝⎭， 设点()11,Q x y ，由104OP OQ x x ⋅==，可得()01041y x x −=， 直线AD 的斜率为002AD y k x =+，则直线AD 的方程为()0022y y x x =++， 将()0041y x x −=代入直线AD 的方程得()()000002222y x y y x x −+=+，所以点Q 的坐标为()()()000000041222,2y y x y x x x ⎛⎫−−+ ⎪ ⎪+⎝⎭， 直线BC 的斜率为101022BC k −==−− 直线BQ 的斜率为()()()2000000020000001012222222222424BQy x y x y y y y k x x y x x x y y −+−+===−+−−−−−20000200002214242BC x y y y k y x y y −+==−=−−， 又BQ 、BC 有公共点B ，因此，C 、B 、Q 三点共线.。
高考数学专项讲解：专题3.7三点共线证法多,斜率向量均可做
【题型综述】
三点共线问题证题策略一般有以下几种:①斜率法:若过任意两点的直线的斜率都存在,通过计算证明过任意两点的直线的斜率相等证明三点共线;②距离法:计算出任意两点间的距离,若某两点间的距离等于另外两个距离之和,则这三点共线;③向量法:利用向量共线定理证明三点共线;④直线方程法:求出过其中两点的直线方程,在证明第3点也在该直线上;⑤点到直线的距离法:求出过其中某两点的直线方程,计算出第三点到该直线的距离,若距离为0,则三点共线.⑥面积法:通过计算求出以这三点为三角形的面积,若面积为0,则三点共线,在处理三点共线问题,离不开解析几何的重要思想:“设而不求思想”.
122
x y -=点. 41,33M ⎛⎫ ⎪⎝⎭
(1)求椭圆的标准方程;
C (2)如图,已知是椭圆上的两个点,线段的中垂线的斜率为
且与交于点, 为坐标原,R S RS 12RS P O 点,求证: 三点共线.
,,P O M 【思路点拨】(1)由二者离心率互为倒数以及椭圆经过点,建立关于a ,b ,c 的方程组从而得到41,33M ⎛⎫
(2)根据题意,设直线PQ的方程为y=k(x﹣3),联立直线与椭圆的方程可得(3k2+1)
x2﹣18k2x+27k2﹣6=0,设出P、Q的坐标,由根与系数的关系的分析求出、的坐标,由向量平行的坐标表示方法,分析可得证明;
(3)设直线PQ的方程为x=my+3,联立直线与椭圆的方程,分析有(m2+3)y2+6my+3=0,设P(x1,y1 ),Q(x2,y2),结合根与系数的关系分析用y1.y2表示出△FPQ的面积,分析可得答案.
(),代入抛物线方程消去x整理得,再设,,进而得,可得直线的方程为,又,,故BD方程化为
高中数学例题：利用平面向量基本定理证明三点共线问题
高中数学例题：利用平面向量基本定理证明三点共线问题 例3．设OA 、OB 、OP 是三个有共同起点的不共线向量，求证：它们的终点A 、B 、P 共线，当且仅当存在实数m 、n 使m+n=1且OP mOA nOB ==．
【思路点拨】本题包含两个问题：（1）A 、B 、P 共线⇒m+n=1，且OP mOA nOB ==成立；（2）上述条件成立⇒A 、B 、P 三点共线．
【证明】（1）由三点共线⇒m 、n 满足的条件．
若A 、B 、P 三点共线，则AP 与AB 共线，由向量共线的条件知存在实数λ使AP AB λ=，即()OP OA OB OA λ-=-，∴(1)OP OA OB λλ=-+． 令1m λ=-，n=λ，则OP mOA nOB =+且m+n=1．
（2）由m 、n 满足m+n=1⇒A 、B 、P 三点共线．
若OP mOA nOB =+且m+n=1，则(1)OP mOA m OB =+-．
则()OP OB m OA OB -=-，即BP mBA =．
∴BP 与BA 共线，∴A 、B 、P 三点共线．
由（1）（2）可知，原命题是成立的．
【总结升华】 本例题的结论在做选择题和填空题时，可作为定理使用，这也是证明三点共线的方法之一．
举一反三：
【变式1】设e 1，e 2是平面内的一组基底，如果124AB e e =-，12BC e e =+，1269CD e e =-，求证：A ，C ，D 三点共线．
【解析】 因为1212121(4)()233
AC AB BC e e e e e e CD =+=-++=-=，所以AC 与CD 共线．。
第107课--三点共线问题
第107课三点共线问题基本方法：三点共线问题解题策略一般有以下几种：①斜率法：若过任意两点的直线的斜率都存在，通过计算证明过任意两点的直线的斜率相等证明三点共线；②距离法：计算出任意两点间的距离，若某两点间的距离等于另外两个距离之和，则这三点共线；③向量法：利用向量共线定理证明三点共线；④直线方程法：求出过其中两点的直线方程，再证明第三点也在该直线上;⑤点到直线的距离法：求出过其中某两点的直线方程，计算出第三点到该直线的距离，若距离为0，则三点共线.⑥面积法：通过计算求出以这三点为三角形的面积，若面积为0，则三点共线.在处理三点共线问题时，离不开解析几何的重要思想：“设而不求思想”.一、典型例题1．已知椭圆22:12x C y +=，41,33M ⎛⎫ ⎪⎝⎭为椭圆上一点，若,R S 是椭圆C 上的两个点，线段RS 的中垂线l 的斜率为12且直线l 与RS 交于点P ，O 为坐标原点，求证：,,P O M三点共线．答案：见解析解析：因为线段RS 的中垂线l 的斜率为12，所以直线RS 的斜率为2-.所以可设直线RS 的方程为2y x m =-+.由222,1,2y x m x y =-+⎧⎪⎨+=⎪⎩得2298220x mx m -+-=.设点()11,R x y ，()22,S x y ，()00,P x y .所以1289m x x +=，()1212128222222299m m y y x m x m x x m m +=-+-+=-++=-⋅+=.所以120429x x m x +==，12029y y m y +==.因为0014y =，所以0014y x =.所以点P 在直线14y x =上.又点()0,0O ，41,33M ⎛⎫ ⎪⎝⎭也在直线14y x =上，所以,,P O M 三点共线.2．已知椭圆的焦点在x 轴上，它的一个顶点恰好是抛物线24x y =的焦点，离心率e =过椭圆的右焦点F作与坐标轴不垂直的直线l ，交椭圆于A 、B 两点.（1）求椭圆的标准方程；（2）设点(,0)M m 是线段OF 上的一个动点，且()MA MB AB +⊥ ，求m 的取值范围；（3）设点C 是点A 关于x 轴的对称点，在x 轴上是否存在一个定点N ，使得C 、B 、N 三点共线？若存在，求出定点N 的坐标，若不存在，请说明理由．答案：（1）2215x y +=；（2）805m <<；（3）在x 轴上存在定点5,02N ⎛⎫ ⎪⎝⎭，使得C 、B 、N 三点共线．解析：（1）设椭圆方程为22221(0)x y a b a b+=>>，由题意1b =，又e ===，∴25a =，故椭圆方程为2215x y +=．（2）由（1）得右焦点(2,0)F ，则02m ≤≤，设l 的方程为(2)y k x =-（0k ≠）代入2215x y +=，得2222(51)202050k x k x k +-+-=，∴220(1)0k ∆=+>，设1122(,),(,),A x yB x y 则21222051k x x k +=+，212220551k x x k -=+，且1212(4)y y k x x +=+-，2121()y y k x x -=-．∴11221212(,)(,)(2,)MA MB x m y x m y x x m y y +=-+-=+-+ ，2121(,)AB x x y y =-- ，由()MA MB AB +⊥ ，得()0MA MB AB +⋅= ，则12211221()(2)()()()0MA MB AB x x m x x y y y y +⋅=+--++⋅-= ，即12211221(2)()(4)()0x x m x x k x x k x x +--++-⋅-=，即2222220202(4)05151k k m k k k -+-=++，得2085m k m =>-，所以805m <<，∴当805m <<时，有()MA MB AB +⊥ 成立．（3）在x 轴上存在定点N ，使得C 、B 、N 三点共线．依题意11(,)C x y -，直线BC 的方程为211121()y y y x x y x x +=---，令0y =，则121122112121()N y x x y x y x x x y y y y -+=+=++， 点,A B 在直线:(2)l y k x =-上，∴1122(2),(2)y k x y k x =-=-，∴122112************(2)(2)22()(2)(2)()4N y x y x k x x k x x kx x k x x x y y k x k x k x x k +-⋅+-⋅-+===+-+-+-222222205202255151220451k k k k k k k k k k -⋅-⋅++==⋅-+，∴在x 轴上存在定点5,02N ⎛⎫ ⎪⎝⎭，使得C 、B 、N 三点共线．二、课堂练习1．抛物线2:4C y x =，已知斜率为k 的直线l 交y 轴于点P ，且与曲线C 相切于点A ，点B 在曲线C 上，且直线PB x 轴，P 关于点B 的对称点为Q ，判断点,,A Q O 是否共线，并说明理由.答案：点,,A Q O 共线，理由见解析解析：设直线:l y kx m =+，联立24y x y kx m⎧=⎪⎨=+⎪⎩，得()222240k x mk x m +-+=(*)由()()2222441610mk m k mk ∆=--=-=，解得1m =，则直线1:l y kx =+，得10,P k ⎛⎫ ⎪⎝⎭，211,4B k k ⎛⎫ ⎪⎝⎭，又P 关于点B 的对称点为Q ，故211,2Q k k ⎛⎫ ⎪⎝⎭，此时，(*)可化为222120k x x k -+=，解得21x k =，故12y kx k k =+=，即212,A k k ⎛⎫ ⎪⎝⎭，所以2OA OQ k k k ==，即点,,A Q O 共线.2．已知椭圆22143x y +=，点F 是椭圆的右焦点.是否在x 轴上存在定点D ，使得过D 的直线l 交椭圆于,A B 两点.设点E 为点B 关于x 轴的对称点，且,,A F E 三点共线？若存在，求D 点坐标；若不存在，说明理由.答案：存在定点()4,0D 满足条件，理由见解析解析：由题意易知直线l 斜率不为0.设直线l 方程为x my t =+，(),0D t ，联立22143x my t x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩，消去x 得()2223463120m y mt y t ++⋅+-=，设()11,A x y ，()22,B x y ，则()22,E x y -，则122212263431234mt y y m t y y m -⎧+=⎪+⎪⎨-⎪=⎪+⎩，且0∆>，由,,A F E 三点共线有()()2112110x y x y -+-=，即()()1212210my y t y y +-+=，()22231262103434t mt m t m m --∴⋅+-⋅=++，解得4t =，∴存在定点()4,0D 满足条件.三、课后作业1.已知抛物线2:4C y x =的焦点为F ，直线l 过点()1,0-，直线l 与抛物线C 相交于,A B 两点，点A 关于x 轴的对称点为D .证明：,,B F D 三点共线.解析：依题意，直线l 的斜率存在且不为零，设直线l 的方程为()10x my m =-≠，由214x my y x=-⎧⎪⎨=⎪⎩消去x 整理得2440y my -+=，设()()1122,,,A x y B x y ，则()11,D x y -，且12124,4y y m y y +==.又直线BD 的方程为()122221y y y y x x x x +-=--，即2222144y y y x y y ⎛⎫-=- ⎪ ⎪-⎝⎭，令0y =，得1214y y x ==.所以点()1,0F 在直线BD 上，即,,B F D 三点共线.2．已知椭圆:E 22162x y +=，其右焦点为F ，过x 轴上一点()3,0A 作直线l 与椭圆E 相交于,P Q 两点，设(1)AP AQ λλ=> ，过点P 且平行于y 轴的直线与椭圆E 相交于另一点M ，试问,,M F Q 是否共线，若共线请证明；反之说明理由.答案：,,M F Q 三点共线，理由见解析解析：设()11,P x y ，()22,Q x y ，则11(3,)AP x y =- ，22(3,)AQ x y =- ，由已知得方程组()12122211222233162162x x y y x y x y λλ-=-⎧⎪=⎪⎪⎪⎨+=⎪⎪⎪+=⎪⎩，注意到1λ>，解得2512x λλ-=，因为()()112,0,,F M x y -，所以11211211(2,)((3)1,),,22FM x y x y y y λλλλλ--⎛⎫⎛⎫=--=-+-=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，又22(2,)FQ x y =- 21,2y λλ-⎛⎫= ⎪⎝⎭，所以FM FQ λ=- ，从而三点共线.3．已知椭圆22:1x y E +=，过定点()3,4P -且斜率为k 的直线交椭圆E 于不同的两点,M N ，在线段MN 上取异于,M N 的点H ，满足PMMHPN NH =，证明：点H 恒在一条直线上，并求出这条直线的方程.答案：210x y -+=，证明见解析解析：设()()()112200,,,,,M x y N x y H x y ，由PMMHPN NH =，得01122033x x x x x x -+=+-，整理可得()1212012236x x x x x x x ++=++设直线():3434l y k x kx k =++=++，联立2234132y kx k x y =++⎧⎪⎨+=⎪⎩，得()()()2222363433460k x k k x k +++++-=由题0∆>，∴()12263432k k x x k -++=+，()21223346k x x k +-=+，则22122218241812122463232k k k k x x k k --++-++==++，()()22121222692416125472728423+3232k k k k k x x x x k k ++---++==++，∴072846710312241212k k x k k k++===-+---，而P 在l 上，则001053433411212k y kx k k k k k =++=-+++=-+--，∴00210x y -+=，即H 恒在直线210x y -+=上.。
第2节 共线向量之三点共线
第2节共线向量之三点共线知识梳理1、三点共线的等价关系A ，P ，B 三点共线⇔AP →＝λAB →(λ≠0)⇔OP →＝(1－t)·OA →＋tOB →(O 为平面内异于A ，P ，B 的任一点，t ∈R )⇔OP →＝xOA →＋yOB →(O 为平面内异于A ，P ，B 的任一点，x ∈R ，y ∈R ，x ＋y ＝1)． 2．结论(1)P 为线段AB 的中点⇔ OP ＝12( OA ＋OB )；(2)G 为△ABC 的重心⇔ GA ＋ GB ＋GC ＝0.(3)若|a ＋b |＝|a －b |，以a ，b 为邻边的平行四边形的形状是矩形 3．三角形三心：内心(三条角平分线交点）、外心（三条垂直平分线交点）、重心（三边中线的交点）、垂心（三条高的交点）。
1．已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若)(31++=(其中P 为平面上任意一点), 则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心2.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若OA OC OC OB OB OA ⋅=⋅=⋅，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心 3.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若⋅+)(=⋅+)(=⋅+)(= 0，则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心4.已知O 是平面上一定点，A 、B 、C 是平面上不共线的三个点，动点P 满足++=λ, ),0(+∞∈λ. 则P 点的轨迹一定通过△ABC 的A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心 5．三个不共线的向量,,满足+⋅=+⋅)=+⋅ 0，则O 点是△ABC 的( )A. 垂心B. 重心C. 内心D. 外心6.已知O 是△ABC 所在平面上的一点，若++= 0, 则O 点是△ABC 的( )A. 外心B. 内心C. 重心D. 垂心做一做1．设a 、b 是两个不共线向量，AB →＝2a ＋p b ，BC →＝a ＋b ，CD →＝a －2b ，若A 、B 、D 三点共线，则实数p 的值为________．2.已知非零向量e 1，e 2不共线．(1)如果AB →＝e 1＋e 2，BC →＝2e 1＋8e 2，CD →＝3(e 1－e 2)，求证：A 、B 、D 三点共线；(2)欲使k e 1＋e 2和e 1＋k e 2共线，试确定实数k 的值．3.在平行四边形ABCD 中，AC 与BD 相交于点O ，E 是线段OD 的中点，AE 的延长线与CD 交于点F ，若AC →＝a ，BD →＝b ，则AF →等于( )A.14a ＋12bB.23a ＋13bC.12a ＋14bD.13a ＋23b 4．已知AB →＝a ＋2b ，BC →＝－5a ＋6b ，CD →＝7a －2b ，则下列一定共线的三点是( )A ．A 、B 、C B ．A 、B 、D C ．B 、C 、DD ．A 、C 、D5．已知△ABC 和点M 满足MA →＋MB →＋MC →＝0，若存在实数m 使得AB →＋AC →＝mAM →成立，则m 等于( )A ．2B ．3C ．4D ．56．已知点O 为△ABC 外接圆的圆心，且OA →＋OB →＋OC →＝0，则△ABC 的内角A 等于( )A ．30°B ．60°C ．90°D ．120°7、在△ABC 中，D 为AB 边上的一点，AD=2DB，CD =13CA+x AC,则x =_______ 8．在△ABC 中，AN=12NC，P 为BN 上一点， AP=29AC+x AB,则x =_______9.10．作业：1．设O 在△ABC 的内部，D 为AB 的中点，且OA →＋OB →＋2OC →＝0，则△ABC 的面积与△AOC的面积的比值为 ( )A ．3B ．4C ．5D ．6[答案] B2.M 为△ABC 变BC 上任意一点，N 为AM 的中点， AN=x AB+y AC,则x +y =_______3.4.第2节共线向量之三点共线答案答案：做一做1.[答案]－12.[答案]k＝±1.3.B4.B5.B6.B7.238.1 39.10.作业：1.B2.123. 4.。
三点共线问题3
高考数学优质专题（附经典解析）三点共线问题基本方法：三点共线问题解题策略一般有以下几种：①斜率法：若过任意两点的直线的斜率都存在，通过计算证明过任意两点的直线的斜率相等证明三点共线；②距离法：计算出任意两点间的距离，若某两点间的距离等于另外两个距离之和，则这三点共线；③向量法：利用向量共线定理证明三点共线；④直线方程法：求出过其中两点的直线方程，再证明第三点也在该直线上;⑤点到直线的距离法：求出过其中某两点的直线方程，计算出第三点到该直线的距离，若距离为0，则三点共线.⑥面积法：通过计算求出以这三点为三角形的面积，若面积为0，则三点共线.在处理三点共线问题时，离不开解析几何的重要思想：“设而不求思想”.一、典型例题1．已知椭圆22:12x C y +=，41,33M ⎛⎫ ⎪⎝⎭为椭圆上一点，若,R S 是椭圆C 上的两个点，线段RS 的中垂线l 的斜率为12且直线l 与RS 交于点P ，O 为坐标原点，求证：,,P O M 三点共线．2．已知椭圆的焦点在x 轴上，它的一个顶点恰好是抛物线24x y =的焦点，离心率e =．过椭圆的右焦点F 作与坐标轴不垂直的直线l ，交椭圆于A 、B 两点. （1）求椭圆的标准方程；（2）设点(,0)M m 是线段OF 上的一个动点，且()MA MB AB +⊥，求m 的取值范围；（3）设点C 是点A 关于x 轴的对称点，在x 轴上是否存在一个定点N ，使得C 、B 、N 三点共线？若存在，求出定点N 的坐标，若不存在，请说明理由．二、课堂练习1．抛物线2:4C y x =，已知斜率为k 的直线l 交y 轴于点P ，且与曲线C 相切于点A ，点B 在曲线C 上，且直线PB x 轴，P 关于点B 的对称点为Q ，判断点,,A Q O 是否共线，并说明理由.2．已知椭圆22143x y +=，点F 是椭圆的右焦点. 是否在x 轴上存在定点D ，使得过D 的直线l 交椭圆于,A B 两点.设点E 为点B 关于x 轴的对称点，且,,A F E 三点共线？若存在，求D 点坐标；若不存在，说明理由.三、课后作业1. 已知抛物线2:4C y x =的焦点为F ，直线l 过点()1,0-，直线l 与抛物线C 相交于,A B 两点，点A 关于x 轴的对称点为D . 证明：,,B F D 三点共线.2．已知椭圆:E 22162x y +=，其右焦点为F ，过x 轴上一点()3,0A 作直线l 与椭圆E 相交于,P Q 两点，设(1)AP AQ λλ=>，过点P 且平行于y 轴的直线与椭圆E 相交于另一点M ，试问,,M F Q 是否共线，若共线请证明；反之说明理由.3．已知椭圆22:132x y E +=，过定点()3,4P -且斜率为k 的直线交椭圆E 于不同的两点,M N ，在线段MN 上取异于,M N 的点H ，满足PMMHPN NH =，证明：点H 恒在一条直线上，并求出这条直线的方程.。