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平面向量問題的常用解法小結(jié)

2018-02-03 06:10蓋君悅
考試周刊 2017年89期
關(guān)鍵詞:平面向量解題方法高考

摘要:平面向量是高考的必考點(diǎn),也是高考的熱點(diǎn)??荚囶}型是選擇題或者填空題,考點(diǎn)綜合程度高,方法靈活多樣,能夠考出學(xué)生的運(yùn)用知識的熟練程度以及解題方法的靈活性。本文選取部分高考題為分析對象,按類別來分析歸納平面向量問題的常用解法,為大家備考解題提供些許指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:平面向量;解題方法;高考

一、 直接法

平面向量考題的常見模式是對基礎(chǔ)知識的考察,通常將若干知識點(diǎn)整合,解題時只需要按照順序逐層直接解決即可。

例1(2017全國卷Ⅰ理)已知向量a,b的夾角為60°,若|a|=2,|b|=1,

則|a+2b|=。

解析:本題考查向量數(shù)量積定義及運(yùn)算法則,按運(yùn)算法則直接解決即得。

|a+2b|2=a2+4a·b+4b2=4+4×2×1×cos60°+4×1=12

解得|a+2b|=23。

例2(2013上海春季)已知向量a=(1,k),b=(9,k-6).若a//b,則實(shí)數(shù)k=。

解析:本題考查坐標(biāo)運(yùn)算及向量共線條件,按法則直接解決即得。

由a//b可得19=kk-6,解得k=-34。

二、 幾何圖形輔助法

向量運(yùn)算法則的圖形運(yùn)算是向量性質(zhì)體現(xiàn)的最佳載體,也是數(shù)形結(jié)合的載體,借此也可以考查學(xué)生平面幾何知識的綜合運(yùn)用。題目常用的圖形載體包括平行四邊形、三角形,考察的性質(zhì)包括中線、中點(diǎn)、分點(diǎn)等。解決具體問題時畫出圖形輔助,綜合運(yùn)用向量的圖形運(yùn)算法則,完成條件與問題結(jié)果之間的轉(zhuǎn)換。

例1(2015全國卷Ⅰ理)設(shè)D為ΔABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),BC=3CD,則()

A. AD=-13AB+43AC

B. AD=13AB-43AC

C. AD=43AB+13AC

D. AD=43AB-13AC

解析:本題考查向量分解中的圖形法則應(yīng)用。畫出圖形,將向量運(yùn)算的圖形法則與平面幾何知識相結(jié)合求解即可。

如圖示,由向量加法的三角形法則可知

AD=AC+CD=AC+13BC=AC+13(AC-AB)=43AC-13AB

故選A。

例2(2016全國卷Ⅰ理)設(shè)向量a=(m,1),b=(1,2),且|a+b|2=|a|2+|b|2,則m=。

解析:向量模長對應(yīng)圖形中線段的長度,借助幾何圖形觀察模長關(guān)系代表的向量關(guān)系,尋求解題的切入點(diǎn)。

向量加法遵循平行四邊形法則(如圖),

令OA=a,OB=b,則OC=a+b。

|a|,|b|,|a+b|分別對應(yīng)ΔOAC的邊長,由|a+b|2=|a|2+|b|2可知ΔOAC為直角三角形且∠OAC為直角,進(jìn)而推出a⊥b。于是a·b=m+2=0,解得m=-2。

例3(2013江蘇卷)設(shè)D,E分別是ΔABC的邊AB,BC上的點(diǎn),AD=12AB,BE=23BC,若DE=λ1AB+λ2AC(λ1,λ2為實(shí)數(shù)),則λ1+λ2的值為。

解析:本題考查向量的數(shù)乘及向量分解。畫出圖形,將向量運(yùn)算的圖形法則與平面幾何知識相結(jié)合完成向量分解即可。

根據(jù)向量加法法則

DE=DB+BE=12AB+23BC

=12AB+23(AC-AB)=23AC-16AB

于是λ1=-16,λ2=23,故λ1+λ2=12。

三、 坐標(biāo)轉(zhuǎn)化法

在正交基底的前提下的向量坐標(biāo)是向量的又一明顯特征,完成了由形到數(shù)的轉(zhuǎn)化。向量問題坐標(biāo)化能夠簡化向量問題,也是解決向量問題的有效途徑。題目已知條件中有向量的模長及夾角時,可以考慮借助條件建立恰當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,將問題坐標(biāo)化后借助坐標(biāo)運(yùn)算尋求簡單快捷的解決方法。

例1(2013湖南理)已知a,b是單位向量,a·b=0.若向量c滿足|c-a-b|=1,則|c|的取值范圍是()

A. [2-1,2+1]

B. [2-1,2+2]

C. [1,2+1]

D. [1,2+2]

解析:根據(jù)已知判斷有建系條件??蓪,b放入直角坐標(biāo)系,把問題坐標(biāo)化處理。

不妨設(shè)a=(1,0),b=(0,1),c=(x,y),

則|c-a-b|=1可轉(zhuǎn)換為|(x-1,y-1)|=1,即(x-1)2+(y-1)2=1

于是可知向量c對應(yīng)點(diǎn)C在直角坐標(biāo)系中的軌跡是以(1,1)為圓心,1為半徑的圓。

|c|表示點(diǎn)C到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離,結(jié)合解析幾何中圓的知識易得|c|∈[2-1,2+1]。

例2(2017全國卷Ⅱ理)已知ΔABC是邊長為2的等邊三角形,P為平面ABC內(nèi)的一點(diǎn),則PA·(PB+PC)的最小值為()

A. -2B. -32

C. -43D. -1

解析:向量問題借助等邊三角形為載體,具備建系條件,可以坐標(biāo)化處理。將數(shù)與形的問題互相轉(zhuǎn)化,充分體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合思想的威力。

以AB所在直線為x軸,以其中點(diǎn)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系(如圖)

則A(-1,0),B(1,0),C(0,3),設(shè)P(x,y),

取BC邊中點(diǎn)D,則D(12,32)。

那么PA·(PB+PC)=PA·2PD=2(-1-x,-y)·(12-x,32-y)

=2[(x+1)(x-12)+y(y-32)]=2[(x+14)2+(y-34)2-34]

則當(dāng)x=-14,y=34時,PA·(PB+PC)取得最小值,為2×(-34)=-32,故選B。

例3(2013山東理)已知向量AB與AC的夾角為120°,且|AB|=3,|AC|=2,若AP=λAB+AC,且AP⊥BC,則實(shí)數(shù)λ的值為。

解析:根據(jù)已知條件,建立坐標(biāo)系如右圖。

易得B(3,0),C(-1,3),于是AB=(3,0),AC=(-1,3),

那么AP=λAB+AC=(3λ-1,3),BC=(-4,3)。

由AP⊥BC得AP·BC=0,

即-4×(3λ-1)+3×3=0,解得λ=712。

總之,平面向量問題小、巧、活,涉及知識點(diǎn)少,分值高,題型相對固定,方法靈活多變。解好平面向量問題,需要將扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與靈活的解題方法有機(jī)結(jié)合,日常復(fù)習(xí)中要多思考、多嘗試、多探索,為應(yīng)試中準(zhǔn)確快速解題奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1]陳碧文.“楊輝三角中的一些秘密”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國數(shù)學(xué)教育,2015(8):48-52.

[2]夏金艷.發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的美——以“楊輝三角中的一些秘密”教學(xué)為例[J].湖北教育:教育教學(xué),2016(2):33-36.

作者簡介:

蓋君悅,山東省濟(jì)南市,山東師范大學(xué)附屬中學(xué)。endprint

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