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题目
空间向量基本定理
已知空间任意一点O和不共线的三点A.B.C,满足OP=xOA+yOB+zOC(x.y.z∈R),则“点P位于平面ABC内”的充要条件是“x+y+z=1”.请给与严格证明.

提问时间:2020-06-13

答案
该问题对空间向量的基本定理的表述不够准确,建议修改如下:
已知空间任意一点O和不共线的三点A.B.C,则点P位于平面ABC内的充要条件是:存在x.y.z∈R,满足x+y+z=1 使OP=xOA+yOB+zOC.
证明:(充分性)
∵x+y+z=1
∴ z=1-x-y
又∵OP=xOA+yOB+zOC
∴ OP =xOA+yOB+(1-x-y)OC
OP=x(OA-OC)+y(OB-OC)+OC
OP-OC=x(OA-OC)+y(OB-OC)
∴ CP=xCA+yCB
又由已知条件A、B、C三点不共线可得CA、CB是不共线向量
∴ 根据平面向量的基本定理可知,点P位于平面ABC内
∴ 充分性成立
(必要性)
∵点P位于平面ABC内
又由已知条件A、B、C三点不共线可得CA、CB是不共线向量
∴ 根据平面向量的基本定理可知,存在实数x,y使得
CP=xCA+yCB
∴ OP-OC=x(OA-OC)+y(OB-OC)
OP=x(OA-OC)+y(OB-OC)+OC
OP =xOA+yOB+(1-x-y)OC
令z=1-x-y
则x+y+z=1 且 OP=xOA+yOB+zOC
即,存在实数x、y、z满足x+y+z=1,使得OP=xOA+yOB+zOC
∴ 必要性成立
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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