当前位置:首页>维修大全>综合>

中点向量公式推导(向量中的中线定理公式)

中点向量公式推导(向量中的中线定理公式)

更新时间:2025-04-05 22:30:17

中点向量公式推导

1中点坐标公式

有两点 A(x1,y1) B(x2,y2) ,则它们的中点P的坐标为((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)。任意一点(x,y)关于(a, b)的对称点为 (2a-x,2b-y);则(2a-x,2b-y)也在此函数上。有 f(2a-x)= 2b-y 移项,有y=2b- f(2a-x)。

2推导过程

证明:在平面直角坐标系xoy中,

假设点A(x1,y1),点B(x2,y2),

线段AB的中点为点M(x,y);

因为|AM|=|MB|,而且向量AM和向量MB是同向的,

所以向量AM=向量MB,即(x-x1,y-y1)=(x2-x,y2-y),

所以x-x1=x2-x①,y-y1=y2-y②;

由①可得2x=x1+x2,所以x=(x1+x2)/2;

由②可得2y=y1+y2,所以y=(y1+y2)/2;

综上所述,点M的坐标为((x1+x2)/2,(y1+y2)/2)

中点向量公式的推导过程如下:

设点A的坐标为(x1,y1),点B的坐标为(x2,y2),点M为线段AB的中点,坐标为(x,y)。

根据中点的定义,可以得到中点M的坐标满足以下两个条件:

1. 线段AM的长度等于线段MB的长度,即AM = MB。

2. 线段AM与线段MB在坐标系中的投影长度分别等于线段AB在坐标系中的投影长度,即x - x1 = x2 - x,y - y1 = y2 - y。

根据第一个条件,可以得到:

AM的长度等于MB的长度,即√((x - x1)^2 + (y - y1)^2) = √((x2 - x)^2 + (y2 - y)^2)。

两边平方,得到:

(x - x1)^2 + (y - y1)^2 = (x2 - x)^2 + (y2 - y)^2。

将上式展开并化简,得到:

x^2 - 2x1x + x1^2 + y^2 - 2y1y + y1^2 = x2^2 - 2x2x + x^2 + y2^2 - 2y2y + y^2。

移项整理,得到:

2x(x2 - x1) + 2y(y2 - y1) = x2^2 - 2x2x1 + x1^2 + y2^2 - 2y2y1 + y1^2 - x^2 - y^2 + x^2 + y^2。

化简得到:

2x(x2 - x1) + 2y(y2 - y1) = x2^2 + y2^2 + x1^2 + y1^2 - 2x2x1 - 2y2y1。

整理得到:

2x(x2 - x1) + 2y(y2 - y1) = (x2^2 + y2^2) - (x1^2 + y1^2) - 2x2x1 - 2y2y1。

继续化简得到:

2x(x2 - x1) + 2y(y2 - y1) = (x2^2 - 2x2x1 + x1^2) + (y2^2 - 2y2y1 + y1^2)。

可以发现,右侧由两个平方项构成,它们正好分别等于(x2 - x1)^2和(y2 -y1)^2。

因此,上式可以进一步化简为:

2x(x2 - x1) + 2y(y2 - y1) = (x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2。

将该式进一步化简,得到:

x(x2 - x1) + y(y2 - y1) = (x2 - x1)^2/2 + (y2 - y1)^2/2。

左侧恰好等于x1(x2 - x1) + y1(y2 - y1),右侧可进一步化简为:

(x2 - x1)^2/2 + (y2 - y1)^2/2 = (x2^2 - 2x2x1 + x1^2)/2 + (y2^2 - 2y2y1 + y1^2)/2

= (x2^2 + y2^2 + x1^2 + y1^2)/2 - (2x2x1 + 2y2y1)/2

= (x2^2 + y2^2 + x1^2 + y1^2 - 2x2x1 - 2y2y1)/2。

因此,可以得到最终的中点向量公式:

x1(x2 - x1) + y1(y2 - y1) = (x2^2 + y2^2 + x1^2 + y1^2 - 2x2x1 - 2y2y1)/2。

更多栏目