4511. Докажите, что при произвольном выборе точки
O
равенство
\overrightarrow{OC}=k\overrightarrow{OA}+(1-k)\overrightarrow{OB}
является необходимым и достаточным условием принадлежности различных точек
A
,
B
,
C
одной прямой.
Указание. Для того, чтобы точки
A
,
B
,
C
лежали на одной прямой, необходимо и достаточно, чтобы векторы
\overrightarrow{BA}
и
\overrightarrow{BC}
были коллинеарны.
Решение. Достаточность. Если
\overrightarrow{OC}=k\overrightarrow{OA}+(1-k)\overrightarrow{OB}
, то
\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OB}=k(\overrightarrow{OA}-\overrightarrow{OB}),

или
\overrightarrow{BC}=k\overrightarrow{BA}
. Следовательно, векторы
\overrightarrow{BC}
и
\overrightarrow{BA}
коллинеарны. Поэтому точки
A
,
B
и
C
принадлежат одной прямой.
Необходимость. Если точки
A
,
B
,
C
принадлежат одной прямой, то векторы
\overrightarrow{BC}
и
\overrightarrow{BA}
коллинеарны. Поэтому найдётся число
k
такое, что
\overrightarrow{BC}=k\overrightarrow{BA}
. Тогда
\overrightarrow{OC}-\overrightarrow{OB}=k(\overrightarrow{OA}-\overrightarrow{OB}),~\mbox{или}~\overrightarrow{OC}=k\overrightarrow{OA}+(1-k)\overrightarrow{OB}.