安徽省靈璧縣第一中學(xué) 朱 勇 (郵編:234200)
高中數(shù)學(xué)必修5(北師大版)第48頁(yè)的例3告訴我們:在ΔABC中,其面積有向量表示式:
那么,對(duì)于任意四邊形的面積可否用向量表示呢?
如圖,在四邊形ABCD中,連AC、BD交于點(diǎn)O,設(shè)OA=a、OB=b、OC=c、OD=d,AC與BD夾角為α,則四邊形ABCD的面積為
即任意四邊形的面積等于兩條對(duì)角線的長(zhǎng)及夾角正弦之積的一半,這表明當(dāng)四邊形的兩條對(duì)角線的長(zhǎng)及夾角一定時(shí),雖然相應(yīng)四邊形的形狀是不確定的,但其面積卻是定值,于是我們有如下結(jié)論:
在四邊形ABCD中,
證明 在四邊形ABCD中,構(gòu)造向量、,設(shè)向量與的夾角為θ,則四邊形ABCD的面積為:
例1 (2013福建卷,理7)在四邊形ABCD中=(1,2)=(-4,2),則該四邊形的面積為( )
解 由上面的四邊形面積公式即得四邊形ABCD的面積為5,故選C.
文[2]借助兩個(gè)引理并通過(guò)伸縮變換求得結(jié)果,而利用上述四邊形面積公式則思路清晰,較易獲解.
解 如圖所示,由橢圓的幾何性質(zhì)知,其內(nèi)接平行四邊形ABCD的對(duì)角線的交點(diǎn)必為原點(diǎn),且總有一組對(duì)邊所在直線的斜率是存在的(不妨設(shè)為AB邊).
設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2),邊AB所在直線的方程為:y=kx+t則C(-x1,-y1),D(-x2,-y2),所以= (2x1,2y1)= (2x2,2y2)
(a2k2+b2)x2+2a2ktx2+a2t2-a2b2=0,
由根與系數(shù)的關(guān)系知:
于是由四邊形面積公式得平行四邊形ABCD的面積為:
當(dāng)且僅當(dāng)m=即,亦即a2k2+b2=2t2時(shí)取等號(hào).
故橢圓內(nèi)接平行四邊形的最大面積為2ab.
1 編寫(xiě)組數(shù)學(xué)5(必修)[M].普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)(北師大版)(48)
2 楊先義.數(shù)學(xué)問(wèn)題解答[J]數(shù)學(xué)通報(bào),2013,2,64