張煥萍
【摘要】平面向量是高考中的熱點(diǎn)也是難點(diǎn),但其解題策略主要包含幾個(gè)意識(shí),主要有基底意識(shí),坐標(biāo)意識(shí),幾何意識(shí),投影意識(shí),內(nèi)積意識(shí),這對(duì)解決向量問題有很大的幫助.
【關(guān)鍵詞】 平面向量;基底意識(shí);坐標(biāo)意識(shí);幾何意識(shí);投影意識(shí);內(nèi)積意識(shí)
綜觀對(duì)近幾年高考題中平面向量的思考,發(fā)現(xiàn)平面向量的考題中常會(huì)涉及向量的長(zhǎng)度、夾角、和、差、數(shù)量積、投影等概念和知識(shí)點(diǎn),向量試題有越來越綜合、越來越靈活的趨勢(shì),因而在解題方法和解題工具的選擇上尤為顯得重要,選擇不恰當(dāng)?shù)姆椒?,?huì)比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,且不得要領(lǐng);選擇恰當(dāng)時(shí),題目甚至可以被“秒殺”,所以在具體的平面向量解題中,對(duì)向量解題意識(shí)的培養(yǎng)極其重要.
1.基底意識(shí)
由平面向量基本定理可知,平面內(nèi)任意一向量都可用同一組基底進(jìn)行唯一表示,選取恰當(dāng)?shù)幕?,?shù)形結(jié)合,用已知的基底來表示所涉及處理的向量,讓問題轉(zhuǎn)化成已知基底的運(yùn)算.這種未知向已知的轉(zhuǎn)化,充分展示基底方法的優(yōu)越性.
例1 如圖1在△ABC中,AB=3,AC=4,∠BAC=60°,AB=3AD,AE=EC,求BE·CD的值.
圖 1分析 直接求BE·CD的值需知道BE與CD的模及夾角,顯然無法得到,因已知條件可知線段AB,AC的長(zhǎng)與夾角.故選擇適當(dāng)?shù)膬刹还簿€向量來表示所求的BE與CD,記AB=a,AC=b,
則a=3,b=4,a·b=6,BE=12b-a,CD=13a-b,
∴BE·CD=(12b-a)·(13a-b)=76a·b-12b2-13a2=-4.
2.坐標(biāo)意識(shí)
將平面向量數(shù)量化,向量的坐標(biāo)表示就是一種具體表現(xiàn),它簡(jiǎn)化了向量的分析、繁雜的運(yùn)算,只要結(jié)合向量的坐標(biāo)運(yùn)算就能達(dá)到目的,這需要我們?cè)趯忣}時(shí)發(fā)現(xiàn)能否建立直角坐標(biāo)系來確定一些點(diǎn)的坐標(biāo),從而得到所需向量的坐標(biāo),再對(duì)向量進(jìn)行運(yùn)算.
例2 如圖2,在矩形ABCD中,AB=2,BC=2,點(diǎn)E為BC的中點(diǎn),點(diǎn)F為邊CD上, 若AB·AF=2,則AE·BF=
圖 2 分析 由于AB,BC的長(zhǎng)度已知,夾角確定,因此選擇AB,AD為基底,可用基底意識(shí)解之,但對(duì)特殊圖形容易建系的情況,我們可以將向量用坐標(biāo)表示加以計(jì)算,如圖以A為原點(diǎn),AB為x軸,垂直于AD為y軸建系,設(shè)F(x,2),A(0,0),E(2,1),B(2,0)顯然AF=(x,2),AB=(2,0),得AB·AF=2x=2,
確定得F(1,2),故AE=(2,1),BF=(1-2,2),AE·BF=2(1-2)+1×2=2.
3.幾何意識(shí)
向量有著數(shù)與形的完美結(jié)合,向量的線性運(yùn)算與數(shù)量積都有獨(dú)特的幾何意義,數(shù)形結(jié)合的思想方法的靈活運(yùn)用,省時(shí)省力,可以提高解題的效率.
例3 已知a,b是平面內(nèi)的兩個(gè)單位向量,a·b=12,若向量c滿足=120°,求c的最大值.
分析 本題若采用基底或坐標(biāo)意識(shí)去解決都比較困難,但是用幾何法就相對(duì)比較簡(jiǎn)單.
∵a·b=12,a=b=1,∴a,b的夾角為60°,又=120°,記 AB=a,AC=b,AD=c,則|AB|=1,|AC|=1,∠BAC=60°,∠BDC=120°,所以可以畫出圖像(圖3)且A,B,C,D四點(diǎn)共圓,△ABC為等邊三角形,則O是△ABC的外心,AD過圓心O時(shí)c的模最長(zhǎng),故易得cmax=233.
4.投影意識(shí)
向量的數(shù)量積的運(yùn)算包括幾何法和坐標(biāo)法,幾何法需確定兩向量的模與夾角等基本量,當(dāng)模與夾角不確定或不易得到的情況下,很難用公式解決,而向量數(shù)量積a·b的幾何意義為a的模與b在a上的投影|b|cos的乘積,正因有了“向量的投影”的概念若將其作為一種“整體意識(shí)”加以運(yùn)用,則可事半功倍.
例4 如圖4,點(diǎn)C是半徑為2的圓O上一動(dòng)點(diǎn),若弦AB=3,求AB·BC的最大值.
圖 4分析 因?yàn)锳B·BC=AB·(AC-AB)=AB·AC-9,所以只需得到AB·AC的最大值,因?yàn)閨AB|=3,故由AB·AC的定義知,只要求得AC在AB上的投影的最大值,則可過O作AB的平行線與圓的交點(diǎn)C′,得AD為AC在AB上投影的最大值,而AD=12AB+r=32+2=72,所以AB·AC=ABACcos∠C′AD≤ABAD=3×72=212,因此(AB·AC)max=212×9=32.
5.內(nèi)積意識(shí)
兩向量的數(shù)量積即內(nèi)積,向量的內(nèi)積是平面向量的重點(diǎn),事實(shí)上,平面向量的內(nèi)積對(duì)長(zhǎng)度、角度等方面有著非常廣泛的應(yīng)用空間,在求解一些代數(shù)問題時(shí),若有目的、有意識(shí)在一向量恒等式的兩邊,對(duì)同一向量進(jìn)行數(shù)量積,則同樣能收到較滿意的解題效果.即當(dāng)a=b,則a·c=b·c成立.
例5 已知△ABC所在平面上點(diǎn)P滿足OP=OA+λ(ABABcosB+ACACcosC),λ∈R,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡一定過△ABC的
心.(填:重心,垂心,外心,內(nèi)心)
分析 觀察分析條件中出現(xiàn)cosB,cosC,而AB,AC與BC進(jìn)行內(nèi)積可與cosB,cosC有密切聯(lián)系,因?yàn)镺P-OA=AP,所以向量恒等式OP=OA+λ(ABABcosB+ACACcosC),λ∈R兩邊可同時(shí)對(duì)BC進(jìn)行內(nèi)積,所以條件可以變?yōu)锳P·BC=λ(AB·BCABcosB+AC·BCACcosC)=λ(-BC+BC)=0,可得AP⊥BC,則P的軌跡一定過△ABC的垂心.
正如陳武生老師說的,過分強(qiáng)調(diào)任何一種方法都不恰當(dāng),我們應(yīng)分清各種方法的作用與功能,理清楚題目向量的條件,這樣才能做到出奇制勝,百戰(zhàn)百勝.