「共线」是一句只管直线、不管方向的话。写成 b=λa(a=0)之后,λ 的绝对值决定长度之比,λ 的符号决定朝向——而后者常常被顺手略过。
两种情形,几乎所有量都不同
设 a、b 都非零,b=λa:
| λ>0(同向) | λ<0(反向) |
|---|
| 夹角 θ | 0 | π |
| cosθ | 1 | −1 |
| a⋅b | +∣a∣∣b∣ | −∣a∣∣b∣ |
| ∣a+b∣ | ∣a∣+∣b∣ | ∣a∣−∣b∣ |
| ∣a−b∣ | ∣a∣−∣b∣ | ∣a∣+∣b∣ |
同一条「共线」,∣a+b∣ 可以是两条边之和,也可以是两条边之差——差得不能再远了。
三处最容易吃亏
- 三角形不等式的取等条件。 ∣a∣−∣b∣⩽∣a+b∣⩽∣a∣+∣b∣ 两端都在共线时取到,但右端要同向、左端要反向。只记住「共线时取等」,就分不清落在哪一端。
- 数量积的符号。 由 a⋅b=±∣a∣∣b∣ 反推方向时,正号对应同向、负号对应反向;把符号丢了,θ=0 与 θ=π 就并成了一个答案。
- 「存在实数 λ 使 b=λa」这句话本身。 它只断言共线,λ 的正负、大小全是自由的——拿它去推任何一个依赖方向的结论,都会漏掉另一半情形。
稳妥做法
见到 b=λa,当场把 λ 的符号问出来:题目限住了就写清楚是哪一支;没限住就分两种情形各写一遍,最后再合并。反过来,由某个等式推出共线时,也要顺手把这个等式逼出的符号记下来——它往往正是题目真正要的那一半。