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有向线段

给线段装上方向,长度就带上了正负号:数值 = 终点坐标 − 起点坐标,首尾相接的有向线段可以直接相加。

📖 配合《解析几何》§2.1阅读

先动手,再读字把 、、 在数轴上随意拖,排成各种前后顺序。最下面那盏 的灯,有没有哪一次不亮 ✓?

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观察

  1. 只拖 ,从 的右边拖到左边。箭头 旁边标的数值,符号什么时候变?
  2. 把三点排成 、、 的顺序( 夹在中间)。这时 是往回走的, 还等于 吗?
  3. 三个点在数轴上一共有 种前后顺序。把它们都试一遍——灯有没有灭过?
  4. 让 和 重合。 等于多少?这句话用“去了又回来”怎么说?

在一条规定了正方向的直线(有向直线,或叫轴)上,规定了起点和终点的线段叫有向线段,记作 。它的长度连同表示方向的正负号,叫做它的数值,记作 ;它的长度记作 。和轴同向,数值为正;反向,数值为负。于是

而在数轴上,有一个“永远对”的算法:

先猜后证

数轴上 、、 的坐标分别是 、、。不画图, 等于多少?

先选定答案,才能看到结论。

为什么:沙尔公式

在平面几何里,“”只在 夹在 、 之间时才对。有了方向,它对任何顺序都对。这叫有向线段的加法定理,也叫沙尔(Chasles)公式。

证明:数轴上任意三点都有 AB + BC = AC

第 1 / 5 步
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  1. 先看最顺的情形

    、、 从左到右排好,三段都和轴同向,数值就是长度。这时 就是“部分之和等于整体”。

数值之比:λ

数值可以相除。 是直线 上一点,比值

叫做点 分有向线段 所成的比。注意顺序:从起点 到分点 ,再从分点 到终点 。 在 、 之间时,两段同向,,叫内分点;在外面时,两段反向,,叫外分点。

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拖 ,或者直接拨 。下面的 尺上,红圈标出的那个值始终没有三角形去过。

由 解出 :

先猜后证

、 固定。让 沿着轴一直往右跑,跑到非常非常远。 会越来越接近哪个数?

先选定答案,才能看到结论。

如果去掉方向

Break it

反例实验室:去掉一个条件

结论: 对任意三点成立

带方向的版本:随便拖,灯总是 ✓。

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练一练

练习 1基础

数轴上 、 的坐标分别是 和 。求数值 。

练习 2基础

数轴上有四点 、、、,已知 ,,。求 。

练习 3提高

数轴上 、 的坐标分别是 和 。点 分 所成的比 。求 的坐标。

练习 4挑战

数轴上 、 的坐标分别是 和 。求所有满足 的点 的坐标。(用逗号隔开。)

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展品

把数值当成长度

错误的做法:数轴上 的坐标是 , 的坐标是 ,所以 。
错在哪里?先想一想,再打开

病因  是长度 。数值 还要带上方向:从 走到 是往负方向走,所以 。长度只关心“多远”,数值还关心“往哪边”。

正确的做法:一律用“终点坐标减起点坐标”:,。

「数值有符号,长度没有;先写终点,再减起点」

展品

以为 λ 可以取任何实数

错误的做法: 上总能找到一点 ,使 。
错在哪里?先想一想,再打开

病因  意味着 ,也就是 ,推出 ——两个端点重合,这与“线段”矛盾。 跑得越远, 越接近 ,但永远到不了。

正确的做法:分点公式 的分母 已经提醒了:。

「公式里的分母,就是这个量取不到的值」