问题 解答题
证明空间任意无三点共线的四点A、B、C、D共面的充分必要条件是:对于空间任一点O,存在实数x、y、z且x+y+z=1,使得
OA
=x
OB
+y
OC
+z
OD
答案

(必要性)依题意知,B、C、D三点不共线,

则由共面向量定理的推论知:四点A、B、C、D共面

⇔对空间任一点O,存在实数x1、y1,使得

OA
=
OB
+x1
BC
+y1
BD

=

OB
+x1
OC
-
OB
)+y1
OD
-
OB

=(1-x1-y1

OB
+x1
OC
+y1
OD

取x=1-x1-y1、y=x1、z=y1

则有

OA
=x
OB
+y
OC
+z
OD
,且x+y+z=1.

(充分性)对于空间任一点O,存在实数x、y、z且x+y+z=1,使得

OA
=x
OB
+y
OC
+z
OD

所以x=1-y-z得

OA
=(1-y-z)
OB
+y
OC
+z
OD

OA
=
OB
+y
BC
+z
BD
,即:
BA
=y
BC
+z
BD

所以四点A、B、C、D共面.

所以,空间任意无三点共线的四点A、B、C、D共面的充分必要条件是:

对于空间任一点O,存在实数x、y、z且x+y+z=1,使得

OA
=x
OB
+y
OC
+z
OD

判断题
多项选择题