劉勝林
一、利用平面向量的數(shù)量積運(yùn)算求解參數(shù)值
平面向量數(shù)量積是平面向量中的一大有力武器.利用向量的數(shù)量積及線性運(yùn)算來(lái)建立參數(shù)的方程,進(jìn)而求其參數(shù),是求解與向量有關(guān)的參數(shù)取值的一種重要手段.
例1 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷理科卷第13題)已知兩個(gè)單位向量a,b的夾角為60°,c=ta+(1-t)b.若b·c=0,則t=____.
解 由b·c=0,可知b·[ta+(1-t)b]=0,即ta·b+(1-t)b2=0.又向量a,b均為單位向量,且?jiàn)A角為60°,所以a·b=1×1·cos 60°= ,b2=|b|2=1.所以 t+1-t=0,解得t=2.
小結(jié) 本題主要考查平面向量數(shù)量積的定義及向量的線性運(yùn)算.
例2 (2013年高考山東理科卷第15題)已知向量 與 的夾角為120°,且| |=3,| |=2.若 =λ + ,且 ⊥ ,則實(shí)數(shù)λ的值為_(kāi)___.
解 依題意可知 · =0,又 =λ + , = - ,從而有 · =(λ + )·( - )= 2+(λ-1) · -λ 2.由于| |=3,| |=2,< , >=120°,所以 2=| |2=4, 2=| |2=9, · =3×2·cos 120°=-3.所以4-3(λ-1)-9λ=0,解得λ= .
小結(jié) 用已知向量 , (已知模、夾角)來(lái)線性表示 是求解本題的切入點(diǎn),而隨后利用 ⊥ 等價(jià)于 · =0及平面向量的線性運(yùn)算來(lái)構(gòu)建關(guān)于λ的方程,使得問(wèn)題的求解水到渠成.
二、合理設(shè)置基底,利用平面向量的基本定理求解
由平面向量的基本定理可知:平面內(nèi)的任一向量都可以用同一平面內(nèi)的不共線的兩個(gè)向量(基底)唯一表示.因此,若能合理設(shè)置基底,則利用平面向量基本定理即可將向量的線性運(yùn)算轉(zhuǎn)化到這組基上來(lái),從而使問(wèn)題的處理簡(jiǎn)單明了.
例3 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ卷理科卷第13題)已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,E為CD的中點(diǎn),則 · =____.
解 我們注意到ABCD為正方形,為此不妨選取向量的基底為 , ,則 · =0,| |= | |=2, = - , = + ,從而有 · =( + )·( - )= 2- · - 2 = 2.
小結(jié) 本題也可通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系,將相關(guān)向量坐標(biāo)化,最后利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)表示來(lái)分析求解.
例4 (2013年高考天津理科卷第12題)在平行四邊形ABCD中,AD=1,∠BAD=60°,E為CD的中點(diǎn).若 · =1,則AB的長(zhǎng)為_(kāi)___.
解 如圖1所示,選取向量的基底為 , ,則有 = + , = + = - ,從而 · =( + )·( - )= 2+ · - 2.又| |=1,< , >=60°,所以 2=| |2=1, · =1· | |·cos 60°= | |.所以1+ | |- | |2=1,解得| |= 或| |=0(舍去),即AB的長(zhǎng)為 .
小結(jié) 結(jié)合題目條件,合理設(shè)置基底,將向量往基底上進(jìn)行轉(zhuǎn)化是求解本題的關(guān)鍵.其中,對(duì)基底的選擇可盡量選取一些特殊向量(如互相垂直的兩個(gè)向量、夾角及模易知的兩個(gè)不共線向量等).
三、建立平面直角坐標(biāo)系,利用向量坐標(biāo)的代數(shù)運(yùn)算進(jìn)行求解
對(duì)于一些向量問(wèn)題,許多時(shí)候是以其幾何特性來(lái)呈現(xiàn)命題的.此時(shí),我們?nèi)裟芮‘?dāng)?shù)亟⑵矫嬷苯亲鴺?biāo)系,構(gòu)建幾何與代數(shù)聯(lián)系的橋梁,則解題往往會(huì)事半功倍.
例5 (2013年高考浙江理科卷第7題)設(shè)△ABC, P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B= AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有 · ≥ · ,則
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90°
C.AB=AC D.AC=BC
解 設(shè)AB= 4,以AB所在的直線為x軸,以線段AB的中垂線為y軸,建立如圖2所示的平面直角坐標(biāo)系xOy,則有A(-2,0),B(2,0),P0(1,0).設(shè)C(a,b),P(x,0)(其中-2≤x≤2),從而有 =(2-x,0), =(a-x,b), =(1,0), =(a-1,b).于是 · ≥ · 等價(jià)于(2-x)·(a-x)≥a-1,即x2-(2+a)x+a+1≥0在x∈[-2,2]恒成立,從而有Δ=[-(2+a)]2-4(a+1)=0,解得a=0.所以,點(diǎn)C在線段AB的中垂線上.所以AC=BC.選D.
小結(jié) 本題通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系后運(yùn)用解析法,將問(wèn)題等價(jià)轉(zhuǎn)化到不等式恒成立問(wèn)題上來(lái),從而使得問(wèn)題的求解簡(jiǎn)單明了.
四、利用向量式的幾何意義,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行求解
向量具有幾何、代數(shù)的雙重性,解題時(shí)若能抓住題目的條件及問(wèn)題的幾何特性,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行分析求解,往往能起到巧妙求解的效果.
例6 (2013年高考安徽理科卷第9題)在平面直角坐標(biāo)系中,O是坐標(biāo)原點(diǎn),兩定點(diǎn)A,B滿足 | |=| |= · =2,則點(diǎn)集{P| =λ +μ ,|λ|+|μ|≤1,λ,μ∈R}所表示的區(qū)域的面積是
A.2 B.2
C.4 D.4
解 根據(jù)| |=| |= · = 2,可知∠AOB= .由于A,B是兩個(gè)定點(diǎn),于是可設(shè)A( ,1),B(0,2),P(x,y),從而由 =λ +μ ,得x= λ,y =λ+2μ,解得λ= x,μ = - x.由于|λ|+|μ|≤1,所以| x|+ | - x|≤1,從而當(dāng)x≥0,3y- x≥0,3y+ x≤6時(shí),所得可行域如圖3所示.
由圖3可得陰影部分的面積S0= ×2× = ,于是由對(duì)稱性可知,點(diǎn)集所表示的區(qū)域面積S = 4S0 = 4 .選D.(責(zé)任編校/周峰)
一、利用平面向量的數(shù)量積運(yùn)算求解參數(shù)值
平面向量數(shù)量積是平面向量中的一大有力武器.利用向量的數(shù)量積及線性運(yùn)算來(lái)建立參數(shù)的方程,進(jìn)而求其參數(shù),是求解與向量有關(guān)的參數(shù)取值的一種重要手段.
例1 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷理科卷第13題)已知兩個(gè)單位向量a,b的夾角為60°,c=ta+(1-t)b.若b·c=0,則t=____.
解 由b·c=0,可知b·[ta+(1-t)b]=0,即ta·b+(1-t)b2=0.又向量a,b均為單位向量,且?jiàn)A角為60°,所以a·b=1×1·cos 60°= ,b2=|b|2=1.所以 t+1-t=0,解得t=2.
小結(jié) 本題主要考查平面向量數(shù)量積的定義及向量的線性運(yùn)算.
例2 (2013年高考山東理科卷第15題)已知向量 與 的夾角為120°,且| |=3,| |=2.若 =λ + ,且 ⊥ ,則實(shí)數(shù)λ的值為_(kāi)___.
解 依題意可知 · =0,又 =λ + , = - ,從而有 · =(λ + )·( - )= 2+(λ-1) · -λ 2.由于| |=3,| |=2,< , >=120°,所以 2=| |2=4, 2=| |2=9, · =3×2·cos 120°=-3.所以4-3(λ-1)-9λ=0,解得λ= .
小結(jié) 用已知向量 , (已知模、夾角)來(lái)線性表示 是求解本題的切入點(diǎn),而隨后利用 ⊥ 等價(jià)于 · =0及平面向量的線性運(yùn)算來(lái)構(gòu)建關(guān)于λ的方程,使得問(wèn)題的求解水到渠成.
二、合理設(shè)置基底,利用平面向量的基本定理求解
由平面向量的基本定理可知:平面內(nèi)的任一向量都可以用同一平面內(nèi)的不共線的兩個(gè)向量(基底)唯一表示.因此,若能合理設(shè)置基底,則利用平面向量基本定理即可將向量的線性運(yùn)算轉(zhuǎn)化到這組基上來(lái),從而使問(wèn)題的處理簡(jiǎn)單明了.
例3 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ卷理科卷第13題)已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,E為CD的中點(diǎn),則 · =____.
解 我們注意到ABCD為正方形,為此不妨選取向量的基底為 , ,則 · =0,| |= | |=2, = - , = + ,從而有 · =( + )·( - )= 2- · - 2 = 2.
小結(jié) 本題也可通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系,將相關(guān)向量坐標(biāo)化,最后利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)表示來(lái)分析求解.
例4 (2013年高考天津理科卷第12題)在平行四邊形ABCD中,AD=1,∠BAD=60°,E為CD的中點(diǎn).若 · =1,則AB的長(zhǎng)為_(kāi)___.
解 如圖1所示,選取向量的基底為 , ,則有 = + , = + = - ,從而 · =( + )·( - )= 2+ · - 2.又| |=1,< , >=60°,所以 2=| |2=1, · =1· | |·cos 60°= | |.所以1+ | |- | |2=1,解得| |= 或| |=0(舍去),即AB的長(zhǎng)為 .
小結(jié) 結(jié)合題目條件,合理設(shè)置基底,將向量往基底上進(jìn)行轉(zhuǎn)化是求解本題的關(guān)鍵.其中,對(duì)基底的選擇可盡量選取一些特殊向量(如互相垂直的兩個(gè)向量、夾角及模易知的兩個(gè)不共線向量等).
三、建立平面直角坐標(biāo)系,利用向量坐標(biāo)的代數(shù)運(yùn)算進(jìn)行求解
對(duì)于一些向量問(wèn)題,許多時(shí)候是以其幾何特性來(lái)呈現(xiàn)命題的.此時(shí),我們?nèi)裟芮‘?dāng)?shù)亟⑵矫嬷苯亲鴺?biāo)系,構(gòu)建幾何與代數(shù)聯(lián)系的橋梁,則解題往往會(huì)事半功倍.
例5 (2013年高考浙江理科卷第7題)設(shè)△ABC, P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B= AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有 · ≥ · ,則
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90°
C.AB=AC D.AC=BC
解 設(shè)AB= 4,以AB所在的直線為x軸,以線段AB的中垂線為y軸,建立如圖2所示的平面直角坐標(biāo)系xOy,則有A(-2,0),B(2,0),P0(1,0).設(shè)C(a,b),P(x,0)(其中-2≤x≤2),從而有 =(2-x,0), =(a-x,b), =(1,0), =(a-1,b).于是 · ≥ · 等價(jià)于(2-x)·(a-x)≥a-1,即x2-(2+a)x+a+1≥0在x∈[-2,2]恒成立,從而有Δ=[-(2+a)]2-4(a+1)=0,解得a=0.所以,點(diǎn)C在線段AB的中垂線上.所以AC=BC.選D.
小結(jié) 本題通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系后運(yùn)用解析法,將問(wèn)題等價(jià)轉(zhuǎn)化到不等式恒成立問(wèn)題上來(lái),從而使得問(wèn)題的求解簡(jiǎn)單明了.
四、利用向量式的幾何意義,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行求解
向量具有幾何、代數(shù)的雙重性,解題時(shí)若能抓住題目的條件及問(wèn)題的幾何特性,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行分析求解,往往能起到巧妙求解的效果.
例6 (2013年高考安徽理科卷第9題)在平面直角坐標(biāo)系中,O是坐標(biāo)原點(diǎn),兩定點(diǎn)A,B滿足 | |=| |= · =2,則點(diǎn)集{P| =λ +μ ,|λ|+|μ|≤1,λ,μ∈R}所表示的區(qū)域的面積是
A.2 B.2
C.4 D.4
解 根據(jù)| |=| |= · = 2,可知∠AOB= .由于A,B是兩個(gè)定點(diǎn),于是可設(shè)A( ,1),B(0,2),P(x,y),從而由 =λ +μ ,得x= λ,y =λ+2μ,解得λ= x,μ = - x.由于|λ|+|μ|≤1,所以| x|+ | - x|≤1,從而當(dāng)x≥0,3y- x≥0,3y+ x≤6時(shí),所得可行域如圖3所示.
由圖3可得陰影部分的面積S0= ×2× = ,于是由對(duì)稱性可知,點(diǎn)集所表示的區(qū)域面積S = 4S0 = 4 .選D.(責(zé)任編校/周峰)
一、利用平面向量的數(shù)量積運(yùn)算求解參數(shù)值
平面向量數(shù)量積是平面向量中的一大有力武器.利用向量的數(shù)量積及線性運(yùn)算來(lái)建立參數(shù)的方程,進(jìn)而求其參數(shù),是求解與向量有關(guān)的參數(shù)取值的一種重要手段.
例1 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ卷理科卷第13題)已知兩個(gè)單位向量a,b的夾角為60°,c=ta+(1-t)b.若b·c=0,則t=____.
解 由b·c=0,可知b·[ta+(1-t)b]=0,即ta·b+(1-t)b2=0.又向量a,b均為單位向量,且?jiàn)A角為60°,所以a·b=1×1·cos 60°= ,b2=|b|2=1.所以 t+1-t=0,解得t=2.
小結(jié) 本題主要考查平面向量數(shù)量積的定義及向量的線性運(yùn)算.
例2 (2013年高考山東理科卷第15題)已知向量 與 的夾角為120°,且| |=3,| |=2.若 =λ + ,且 ⊥ ,則實(shí)數(shù)λ的值為_(kāi)___.
解 依題意可知 · =0,又 =λ + , = - ,從而有 · =(λ + )·( - )= 2+(λ-1) · -λ 2.由于| |=3,| |=2,< , >=120°,所以 2=| |2=4, 2=| |2=9, · =3×2·cos 120°=-3.所以4-3(λ-1)-9λ=0,解得λ= .
小結(jié) 用已知向量 , (已知模、夾角)來(lái)線性表示 是求解本題的切入點(diǎn),而隨后利用 ⊥ 等價(jià)于 · =0及平面向量的線性運(yùn)算來(lái)構(gòu)建關(guān)于λ的方程,使得問(wèn)題的求解水到渠成.
二、合理設(shè)置基底,利用平面向量的基本定理求解
由平面向量的基本定理可知:平面內(nèi)的任一向量都可以用同一平面內(nèi)的不共線的兩個(gè)向量(基底)唯一表示.因此,若能合理設(shè)置基底,則利用平面向量基本定理即可將向量的線性運(yùn)算轉(zhuǎn)化到這組基上來(lái),從而使問(wèn)題的處理簡(jiǎn)單明了.
例3 (2013年高考全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ卷理科卷第13題)已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,E為CD的中點(diǎn),則 · =____.
解 我們注意到ABCD為正方形,為此不妨選取向量的基底為 , ,則 · =0,| |= | |=2, = - , = + ,從而有 · =( + )·( - )= 2- · - 2 = 2.
小結(jié) 本題也可通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系,將相關(guān)向量坐標(biāo)化,最后利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)表示來(lái)分析求解.
例4 (2013年高考天津理科卷第12題)在平行四邊形ABCD中,AD=1,∠BAD=60°,E為CD的中點(diǎn).若 · =1,則AB的長(zhǎng)為_(kāi)___.
解 如圖1所示,選取向量的基底為 , ,則有 = + , = + = - ,從而 · =( + )·( - )= 2+ · - 2.又| |=1,< , >=60°,所以 2=| |2=1, · =1· | |·cos 60°= | |.所以1+ | |- | |2=1,解得| |= 或| |=0(舍去),即AB的長(zhǎng)為 .
小結(jié) 結(jié)合題目條件,合理設(shè)置基底,將向量往基底上進(jìn)行轉(zhuǎn)化是求解本題的關(guān)鍵.其中,對(duì)基底的選擇可盡量選取一些特殊向量(如互相垂直的兩個(gè)向量、夾角及模易知的兩個(gè)不共線向量等).
三、建立平面直角坐標(biāo)系,利用向量坐標(biāo)的代數(shù)運(yùn)算進(jìn)行求解
對(duì)于一些向量問(wèn)題,許多時(shí)候是以其幾何特性來(lái)呈現(xiàn)命題的.此時(shí),我們?nèi)裟芮‘?dāng)?shù)亟⑵矫嬷苯亲鴺?biāo)系,構(gòu)建幾何與代數(shù)聯(lián)系的橋梁,則解題往往會(huì)事半功倍.
例5 (2013年高考浙江理科卷第7題)設(shè)△ABC, P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B= AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有 · ≥ · ,則
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90°
C.AB=AC D.AC=BC
解 設(shè)AB= 4,以AB所在的直線為x軸,以線段AB的中垂線為y軸,建立如圖2所示的平面直角坐標(biāo)系xOy,則有A(-2,0),B(2,0),P0(1,0).設(shè)C(a,b),P(x,0)(其中-2≤x≤2),從而有 =(2-x,0), =(a-x,b), =(1,0), =(a-1,b).于是 · ≥ · 等價(jià)于(2-x)·(a-x)≥a-1,即x2-(2+a)x+a+1≥0在x∈[-2,2]恒成立,從而有Δ=[-(2+a)]2-4(a+1)=0,解得a=0.所以,點(diǎn)C在線段AB的中垂線上.所以AC=BC.選D.
小結(jié) 本題通過(guò)建立平面直角坐標(biāo)系后運(yùn)用解析法,將問(wèn)題等價(jià)轉(zhuǎn)化到不等式恒成立問(wèn)題上來(lái),從而使得問(wèn)題的求解簡(jiǎn)單明了.
四、利用向量式的幾何意義,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行求解
向量具有幾何、代數(shù)的雙重性,解題時(shí)若能抓住題目的條件及問(wèn)題的幾何特性,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合進(jìn)行分析求解,往往能起到巧妙求解的效果.
例6 (2013年高考安徽理科卷第9題)在平面直角坐標(biāo)系中,O是坐標(biāo)原點(diǎn),兩定點(diǎn)A,B滿足 | |=| |= · =2,則點(diǎn)集{P| =λ +μ ,|λ|+|μ|≤1,λ,μ∈R}所表示的區(qū)域的面積是
A.2 B.2
C.4 D.4
解 根據(jù)| |=| |= · = 2,可知∠AOB= .由于A,B是兩個(gè)定點(diǎn),于是可設(shè)A( ,1),B(0,2),P(x,y),從而由 =λ +μ ,得x= λ,y =λ+2μ,解得λ= x,μ = - x.由于|λ|+|μ|≤1,所以| x|+ | - x|≤1,從而當(dāng)x≥0,3y- x≥0,3y+ x≤6時(shí),所得可行域如圖3所示.
由圖3可得陰影部分的面積S0= ×2× = ,于是由對(duì)稱性可知,點(diǎn)集所表示的區(qū)域面積S = 4S0 = 4 .選D.(責(zé)任編校/周峰)