如果a눀+b눀=1,c눀+d눀=1,且ac+bd=0,试证:ab+cd=0 (不能用三角函数)

2024-11-29 17:56:16
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回答(1):

因为 ac+bd=0
所以 a=-bd/c
所以 a^2+b^2=(-bd/c)^2+b^2=b^2*(d^2/c^2+1)
=b^2/c^2=1
于是 b^2=c^2
同理 a^2=d^2
于是 |ab|=|cd|
设P,Q是直角坐标系的2个点 P(a,b), Q(c,d)
由 ac=-bd 可知,P, Q分在相邻的两个象限中
故 a*b 与 c*d 异号,
因此 ab=-cd
于是 ab+cd=0 得证。

回答(2):

∵a^2+b^2=1、c^2+d^2=1, ∴(a^2+b^2)-(c^2+d^2)=0,
∴(a^2-d^2)+(b^2-c^2)=0, ∴a^2-d^2=-(b^2-c^2)。

∵ac+bd=0, ∴(ac)^2+2abcd+(bd)^2=0, ∴2abcd=-(ac)^2-(bd)^2。

而(ab+cd)^2
=(ab)^2+2abcd+(cd)^2=(ab)^2+(cd)^2-(ac)^2-(bd)^2
=[(ab)^2-(bd)^2]+[(cd)^2-(ac)^2]
=b^2(a^2-d^2)+c^2(d^2-a^2)=(a^2-d^2)(b^2-c^2)=-(b^2-c^2)^2≦0。
显然有:(ab+cd)^2≧0。
∴由(ab+cd)^2≦0、(ab+cd)^2≧0,得:ab+cd=0。

注:本题若用三角代换,证明过程会简单很多。方法如下:
∵a^2+b^2=1、c^2+d^2=1,
∴可令a=cosA、b=sinA; c=cosB、d=sinB。
依题意,有:ac+bd=cosAcosB+sinAsinB=cos(A-B)=0。
∴ab+cd
=cosAsinA+cosBsinB=(1/2)(sin2A+sin2B)=sin(A+B)cos(A-B)=0。