(江蘇專版)2019版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第五章 平面向量學(xué)案 文
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1、 第五章 平面向量 第一節(jié) 向量的概念及線性運(yùn)算 本節(jié)主要包括2個(gè)知識(shí)點(diǎn): 1.向量的有關(guān)概念; 2.向量的線性運(yùn)算. 突破點(diǎn)(一) 向量的有關(guān)概念 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 名稱 定義 備注 向量 既有大小又有方向的量叫做向量;向量的大小叫做向量的長(zhǎng)度(或稱模) 平面向量是自由向量,平面向量可自由平移 零向量 長(zhǎng)度為0的向量;其方向是任意的 記作0 單位向量 長(zhǎng)度等于1個(gè)單位的向量 非零向量a的單位向量為± 平行向量 方向相同或相反的非零向量,又叫做共線向量 0與任一向量平行或共線 相等向量 長(zhǎng)度相等且方向相同的向量 兩
2、向量只有相等或不等,不能比較大小 相反向量 長(zhǎng)度相等且方向相反的向量 0的相反向量為0 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 向量的有關(guān)概念 [典例] (1)設(shè)a,b都是非零向量,下列四個(gè)條件中,使=成立的充分條件的序號(hào)為________. ①a=-b;②a∥b;③a=2b;④a∥b且|a|=|b|. (2)設(shè)a0為單位向量,下列命題中:①若a為平面內(nèi)的某個(gè)向量,則a=|a|·a0;②若a與a0平行,則a=|a|a0;③若a與a0平行且|a|=1,則a=a0.假命題的個(gè)數(shù)是________. [解析] (1)因?yàn)橄蛄康姆较蚺c向量a相同,向量的方向與向量b相同,且
3、=,所以向量a與向量b方向相同,故可排除①②④.當(dāng)a=2b時(shí),==,故a=2b是=成立的充分條件. (2)向量是既有大小又有方向的量,a與|a|a0的模相同,但方向不一定相同,故①是假命題;若a與a0平行,則a與a0的方向有兩種情況:一是同向,二是反向,反向時(shí)a=-|a|a0,故②③也是假命題.綜上所述,假命題的個(gè)數(shù)是3. [答案] (1)③ (2)3 [易錯(cuò)提醒] (1)兩個(gè)向量不能比較大小,只可以判斷它們是否相等,但它們的??梢员容^大小; (2)大小與方向是向量的兩個(gè)要素,分別是向量的代數(shù)特征與幾何特征; (3)向量可以自由平移,任意一組平行向量都可以移到同一直線上. 能
4、力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.給出下列命題: ①若|a|=|b|,則a=b; ②若A,B,C,D是不共線的四點(diǎn),則=是四邊形ABCD為平行四邊形的充要條件; ③若a=b,b=c,則a=c; ④a=b的充要條件是|a|=|b|且a∥b. 其中正確命題的序號(hào)是________. 解析:①不正確.兩個(gè)向量的長(zhǎng)度相等,但它們的方向不一定相同.②正確.∵=,∴||=||且∥.又A,B,C,D是不共線的四點(diǎn),∴四邊形ABCD為平行四邊形;反之,若四邊形ABCD為平行四邊形,則∥且||=||,因此,=.③正確.∵a=b,∴a,b的長(zhǎng)度相等且方向相同,又b=c,∴b,c的長(zhǎng)度相等且方
5、向相同,∴a,c的長(zhǎng)度相等且方向相同,故a=c.④不正確.當(dāng)a∥b且方向相反時(shí),即使|a|=|b|,也不能得到a=b,故|a|=|b|且a∥b不是a=b的充要條件,而是必要不充分條件.綜上所述,正確命題的序號(hào)是②③. 答案:②③ 2.給出下列命題: ①兩個(gè)具有公共終點(diǎn)的向量,一定是共線向量; ②兩個(gè)向量不能比較大小,但它們的模能比較大??; ③λa=0(λ為實(shí)數(shù)),則λ必為零; ④λ,μ為實(shí)數(shù),若λa=μb,則a與b共線. 其中錯(cuò)誤的命題的個(gè)數(shù)為________. 解析:①錯(cuò)誤,兩向量共線要看其方向而不是起點(diǎn)或終點(diǎn).②正確,因?yàn)橄蛄考扔写笮?,又有方向,故它們不能比較大小,但它們的
6、模均為實(shí)數(shù),故可以比較大小.③錯(cuò)誤,當(dāng)a=0時(shí),不論λ為何值,λa=0.④錯(cuò)誤,當(dāng)λ=μ=0時(shí),λa=μb=0,此時(shí),a與b可以是任意向量.錯(cuò)誤的命題有3個(gè). 答案:3 3.如圖,設(shè)O是正六邊形ABCDEF的中心,則圖中與相等的向量有________. 答案:,, 4.如圖,△ABC和△A′B′C′是在各邊的處相交的兩個(gè)全等的等邊三角形,設(shè)△ABC的邊長(zhǎng)為a,圖中列出了長(zhǎng)度均為的若干個(gè)向量,則 (1)與向量相等的向量有________; (2)與向量共線,且模相等的向量有________; (3)與向量共線,且模相等的向量有________. 解析:向量相等?向量方向
7、相同且模相等. 向量共線?表示有向線段所在的直線平行或重合. 答案:(1) , (2) ,,,, (3) ,,,, 突破點(diǎn)(二) 向量的線性運(yùn)算 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 1.向量的線性運(yùn)算 向量運(yùn)算 定義 法則(或幾何意義) 運(yùn)算律 加法 求兩個(gè)向量和的運(yùn)算 交換律:a+b=b+a;結(jié)合律:(a+b)+c=a+(b+c) 減法 求a與b的相反向量-b的和的運(yùn)算 a-b=a+(-b) 數(shù)乘 求實(shí)數(shù)λ與向量a的積的運(yùn)算 |λa|=|λ||a|, 當(dāng)λ>0時(shí),λa與a的方向相同;當(dāng)λ<0時(shí),λa與a的方向相反;當(dāng)λ=0時(shí),λ
8、a=0 λ(μ a) =(λ μ)a;(λ+μ)a=λa+μa;λ(a+b)=λa+λb 2.向量共線定理 向量b與a(a≠0)共線的充要條件是有且只有一個(gè)實(shí)數(shù)λ,使得b=λa. 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 向量的線性運(yùn)算 [例1] (1)在△ABC中,=c,=b.若點(diǎn)D滿足=2,則=________.(用b,c表示) (2)在△ABC中,N是AC邊上一點(diǎn)且=,P是BN上一點(diǎn),若=m+,則實(shí)數(shù)m的值是________. [解析] (1)由題可知=-=b-c,∵=2,∴==(b-c),則=+=c+(b-c)=b+c. (2)如圖,因?yàn)椋剑裕?,所以=m+
9、=m+.因?yàn)锽,P,N三點(diǎn)共線,所以m+=1,則m=. [答案] (1)b+c (2) [方法技巧] 1.向量的線性運(yùn)算技巧 (1)不含圖形的情況:可直接運(yùn)用相應(yīng)運(yùn)算法則求解. (2)含圖形的情況:將它們轉(zhuǎn)化到三角形或平行四邊形中,充分利用相等向量、相反向量、三角形的中位線等性質(zhì),把未知向量用已知向量表示出來(lái)求解. 2.利用向量的線性運(yùn)算求參數(shù)的一般思路 (1)沒有圖形的準(zhǔn)確作出圖形,確定每一個(gè)點(diǎn)的位置. (2)利用平行四邊形法則或三角形法則進(jìn)行轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化為要求的向量形式. (3)比較,觀察可知所求. 向量共線定理的應(yīng)用 [例2] 設(shè)兩個(gè)非零向量a和b不共線.
10、(1)若=a+b,=2a+8b,=3(a-b).求證:A,B,D三點(diǎn)共線. (2)試確定實(shí)數(shù)k,使ka+b和a+kb共線. [解] (1)證明:因?yàn)椋絘+b,=2a+8b,=3(a-b), 所以=+=2a+8b+3(a-b)=5(a+b)=5,所以,共線. 又與有公共點(diǎn)B,所以A,B,D三點(diǎn)共線. (2)因?yàn)閗a+b與a+kb共線, 所以存在實(shí)數(shù)λ,使ka+b=λ(a+kb), 即解得k=±1. 即k=1或-1時(shí),ka+b與a+kb共線. [方法技巧] 向量共線定理的三個(gè)應(yīng)用 (1)證明向量共線:對(duì)于非零向量a,b,若存在實(shí)數(shù)λ,使a=λb,則a與b共線. (2)證明三
11、點(diǎn)共線:若存在實(shí)數(shù)λ,使=λ,與有公共點(diǎn)A,則A,B,C三點(diǎn)共線. (3)求參數(shù)的值:利用向量共線定理及向量相等的條件列方程(組)求參數(shù)的值. [提醒] 證明三點(diǎn)共線時(shí),需說(shuō)明共線的兩向量有公共點(diǎn). 能力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.如圖所示,下列結(jié)論正確的是________.(填序號(hào)) ①=a+b;②=a-b;③=a-b;④=a+b. 解析:根據(jù)向量的加法法則,得=a+b,故①正確;根據(jù)向量的減法法則,得=a-b,故②錯(cuò)誤;=+=a+b-2b=a-b,故③正確;=+=a+b-b=a+b,故④錯(cuò)誤. 答案:①③ 2.已知a,b是不共線的向量,=λa+b,=
12、a+μb,λ,μ∈R,則A,B,C三點(diǎn)共線的充要條件為λμ=________. 解析:∵A,B,C三點(diǎn)共線,∴∥,設(shè)=m(m≠0),則λa+b=m(a+μb),∴ ∴λμ=1. 答案:1 3.在平行四邊形ABCD中,E,F(xiàn)分別是BC,CD的中點(diǎn),DE交AF于H,記,分別為a,b,則=________.(用a,b表示) 解析:如圖,過(guò)點(diǎn)F作BC的平行線交DE于G, 則G是DE的中點(diǎn),且==,∴=,則△AHD∽△FHG,從而HF―→=,∴=,=+=b+a,∴==a+b. 答案:a+b 4.已知a,b是兩個(gè)不共線的非零向量,且a與b起點(diǎn)相同.若a,tb,(a+b)三向量的終點(diǎn)在同一
13、直線上,則t=________. 解析:∵a,tb,(a+b)三向量的終點(diǎn)在同一條直線上,且a與b起點(diǎn)相同.∴a-tb與a-(a+b)共線,即a-tb與a-b共線,∴存在實(shí)數(shù)λ,使a-tb=λ,∴解得λ=,t=,若a,tb,(a+b)三向量的終點(diǎn)在同一條直線上,則t=. 答案: [課時(shí)達(dá)標(biāo)檢測(cè)] 重點(diǎn)保分課時(shí)——一練小題夯雙基,二練題點(diǎn)過(guò)高考 [練基礎(chǔ)小題——強(qiáng)化運(yùn)算能力] 1.設(shè)D,E,F(xiàn)分別為△ABC的三邊BC,CA,AB的中點(diǎn),則+=________.(用一個(gè)向量表示) 解析:+=(+)+(+)=(+)=. 答案: 2.設(shè)向量a,b不平行,向量λa+b與a+2
14、b平行,則實(shí)數(shù)λ=________. 解析:∵λa+b與a+2b平行,∴λa+b=t(a+2b), 即λa+b=ta+2tb,∴解得 答案: 3.在四邊形ABCD中,=a+2b,=-4a-b,=-5a-3b,則四邊形ABCD的形狀是________. 解析:由已知得,=++=a+2b-4a-b-5a-3b=-8a-2b=2(-4a-b)=2,故∥.又因?yàn)榕c不平行,所以四邊形ABCD是梯形. 答案:梯形 4.已知△ABC和點(diǎn)M滿足++=0.若存在實(shí)數(shù)m使得+=m成立,則m=________. 解析:由++=0知,點(diǎn)M為△ABC的重心,設(shè)點(diǎn)D為底邊BC的中點(diǎn),則==×(+)=(+)
15、,所以+=3,故m=3. 答案:3 [練常考題點(diǎn)——檢驗(yàn)高考能力] 一、填空題 1.設(shè)M是△ABC所在平面上的一點(diǎn),且++=0,D是AC的中點(diǎn),則的值為________. 解析:∵D是AC的中點(diǎn),如圖,延長(zhǎng)MD至E,使得DE=MD,∴四邊形MAEC為平行四邊形,∴==(+),∴+=2.∵++=0,∴=-(+)=-3,∴=3,∴==. 答案: 2.在△ABC中,=3,若=λ1+λ2,則λ1λ2的值為________. 解析:由題意得,=+=+=+(-)=+,∴λ1=,λ2=,∴λ1λ2=. 答案: 3.設(shè)O是△ABC內(nèi)部一點(diǎn),且+=-2,則△AOB與△AOC的面積之比為___
16、_____. 解析:設(shè)D為AC的中點(diǎn),連結(jié)OD,則+=2.又+=-2,所以=-,即O為BD的中點(diǎn),從而容易得△AOB與△AOC的面積之比為. 答案: 4.已知點(diǎn)O為△ABC外接圓的圓心,且++=0,則△ABC的內(nèi)角A等于________. 解析:由++=0,得+=,由O為△ABC外接圓 的圓心,可得||=||=||.設(shè)OC與AB交于點(diǎn)D,如圖,由+=可知D為AB的中點(diǎn),所以=2,D為OC的中點(diǎn).又由||=||可知OD⊥AB,即OC⊥AB,所以四邊形OACB為菱形,所以△OAC為等邊三角形,即∠CAO=60°,故A=30°. 答案:30° 5.已知點(diǎn)G是△ABC的重心,過(guò)點(diǎn)G作
17、一條直線與AB,AC兩邊分別交于M,N兩點(diǎn),且=x,=y(tǒng),則的值為________. 解析:由已知得M,G,N三點(diǎn)共線,所以=λ+(1-λ)=λx+(1-λ)y.∵點(diǎn)G是△ABC的重心,∴=×(+)=(+),∴即得+=1,即+=3,通分得=3,∴=. 答案: 6.(2018·如皋中學(xué)期末)若點(diǎn)M是△ABC所在平面內(nèi)的一點(diǎn),且滿足5=+3,則△ABM與△ABC的面積的比值為________. 解析:設(shè)AB的中點(diǎn)為D,如圖,連結(jié)MD,MC,由5=+3,得5=2+3 ①,即=+,即+=1,故C,M,D三點(diǎn)共線,又=+ ②,①②聯(lián)立,得5=3,即在△ABM與△ABC中,邊AB上的高的比值為,所
18、以△ABM與△ABC的面積的比值為. 答案: 7.已知D,E,F(xiàn)分別為△ABC的邊BC,CA,AB的中點(diǎn),且=a,=b,給出下列命題: ①=a-b;②=a+b; ③=-a+b;④++=0. 其中正確命題的個(gè)數(shù)為________. 解析:由=a,=b可得=+=-a-b,=+=a+b,=(+)=(-a+b)=-a+b,++=-a-b+a+b-a+b=0,所以①錯(cuò),②③④正確.所以正確命題的個(gè)數(shù)為3. 答案:3 8.若||=||=|-|=2,則|+|=________. 解析:∵||=||=|-|=2,∴△ABC是邊長(zhǎng)為2的正三角形,∴|+|為△ABC的邊BC上的高的2倍,∴|+|
19、=2×2sin=2. 答案:2 9.若點(diǎn)O是△ABC所在平面內(nèi)的一點(diǎn),且滿足|-|=|+-2|,則△ABC的形狀為________. 解析:因?yàn)椋?=-+-=+,-==-,所以|+|=|-|,即·=0,故⊥,△ABC為直角三角形. 答案:直角三角形 10.在直角梯形ABCD中,∠A=90°,∠B=30°,AB=2,BC=2,點(diǎn)E在線段CD上,若=+μ,則μ的取值范圍是________. 解析:由題意可求得AD=1,CD=,所以=2.∵點(diǎn)E 在線段CD上,∴=λ (0≤λ≤1).∵=+,又=+μ=+2μ=+,∴=1,即μ=.∵0≤λ≤1,∴0≤μ≤,即μ的取值范圍是. 答案:
20、二、解答題 11.如圖,以向量=a,=b為鄰邊作?OADB,=,=,用a,b表示,,. 解:∵=-=a-b,==a-b, ∴=+=b+=a+b. 又∵=a+b, ∴=+=+==a+b, ∴=-=a+b-a-b=a-b. 綜上,=a+b,=a+b,=a-b. 12.如圖所示,在△ABC中,D,F(xiàn)分別是BC,AC的中點(diǎn),=,=a,=b. (1)用a,b表示向量,,,,; (2)求證:B,E,F(xiàn)三點(diǎn)共線. 解: (1)延長(zhǎng)AD到G,使=, 連結(jié)BG,CG,得到?ABGC,如圖, 所以=+=a+b, ==(a+b), ==(a+b),==b, =-=(a+b)-a
21、=(b-2a), =-=b-a=(b-2a). (2)證明:由(1)可知=, 又因?yàn)?,有公共點(diǎn)B,所以B,E,F(xiàn)三點(diǎn)共線. 第二節(jié) 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示 本節(jié)主要包括2個(gè)知識(shí)點(diǎn): 1.平面向量基本定理; 2.平面向量的坐標(biāo)表示. 突破點(diǎn)(一) 平面向量基本定理 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 如果e1,e2是同一平面內(nèi)的兩個(gè)不共線向量,那么對(duì)于這一平面內(nèi)的任意向量a,有且只有一對(duì)實(shí)數(shù)λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2. 其中,不共線的向量e1,e2叫做表示這一平面內(nèi)所有向量的一組基底. 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 基底
22、的概念 [例1] 如果e1,e2是平面內(nèi)一組不共線的向量,那么下列四組向量中,不能作為平面內(nèi)所有向量的一組基底的是________.(填序號(hào)) ①e1與e1+e2;②e1-2e2與e1+2e2; ③e1+e2與e1-e2;④e1+3e2與6e2+2e1. [解析]?、僦?,設(shè)e1+e2=λe1,則無(wú)解; ②中,設(shè)e1-2e2=λ(e1+2e2),則無(wú)解; ③中,設(shè)e1+e2=λ(e1-e2),則無(wú)解; ④中,e1+3e2=(6e2+2e1),所以兩向量是共線向量,不能作為平面內(nèi)所有向量的一組基底. [答案]?、? [易錯(cuò)提醒] 某平面內(nèi)所有向量的一組基底必須是兩個(gè)不共線的向量,
23、不能含有零向量. 平面向量基本定理的應(yīng)用 [例2] (2017·江蘇南通二模)如圖,在△ABC中,設(shè)=a,=b,AP的中點(diǎn)為Q,BQ的中點(diǎn)為R,CR的中點(diǎn)恰為P,則=________.(用a,b表示) [解析] 如圖, 連結(jié)BP,則=+=b+,① =+=a+-,② ①+②,得2=a+b-,③ 又==(-)=,④ 將④代入③,得2=a+b-, 解得=a+b. [答案] a+b [方法技巧] 平面向量基本定理的實(shí)質(zhì)及解題思路 (1)應(yīng)用平面向量基本定理表示向量的實(shí)質(zhì)是利用平行四邊形法則或三角形法則進(jìn)行向量的加、減或數(shù)乘運(yùn)算. (2)用向量基本定理解決問題的一
24、般思路是先選擇一組基底,并運(yùn)用該基底將條件和結(jié)論表示成向量的形式,再通過(guò)向量的運(yùn)算來(lái)解決. 能力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.(2018·宜興月考)在△ABC中,P,Q分別是AB,BC的三等分點(diǎn),且AP=AB,BQ=BC,若=a,=b,則=________.(用a,b表示) 解析:由題意知=+=+=+(-)=+=a+b. 答案:a+b 2.(2018·泉州調(diào)研)若向量a,b不共線,則下列各組向量中,可以作為一組基底的是________.(填序號(hào)) ①a-2b與-a+2b;②3a-5b與6a-10b; ③a-2b與5a+7b;④2a-3b與a-b. 解析:不共線的兩
25、個(gè)向量可以作為一組基底.因?yàn)閍-2b與5a+7b不共線,故a-2b與5a+7b可以作為一組基底. 答案:③ 3.(2018·常州月考)如圖所示,在△ABC中,D為BC邊上的一點(diǎn),且BD=2DC,若=m+n (m,n∈R),則m-n=________. 解析:=+=+=+(-)=-+,則m=-,n=,所以m-n=-2. 答案:-2 4.(2018·鎮(zhèn)江月考)在矩形ABCD中,O是對(duì)角線的交點(diǎn),若=5e1,=3e2,則=________.(用e1,e2表示) 解析:在矩形ABCD中,因?yàn)镺是對(duì)角線的交點(diǎn),所以==(+)=(+)=e1+e2. 答案:e1+e2 5.(2018·無(wú)錫診
26、斷)在△ABC中,=,P是BN上一點(diǎn),若=m+,則實(shí)數(shù)m的值為________. 解析:∵B,P,N三點(diǎn)共線,∴=t+(1-t)=t+(1-t),又∵=m+,∴解得m=t=. 答案: 突破點(diǎn)(二) 平面向量的坐標(biāo)表示 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 1.平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算 (1)向量加法、減法、數(shù)乘的坐標(biāo)運(yùn)算及向量的模 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),則: a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b=(x1-x2,y1-y2),λa=(λx1,λy1),|a|=. (2)向量坐標(biāo)的求法 ①若向量的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn),則終點(diǎn)坐標(biāo)即為向量的坐標(biāo). ②設(shè)A
27、(x1,y1),B(x2,y2),則=(x2-x1,y2-y1). 2.向量平行的坐標(biāo)表示 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b≠0,則a∥b?x1y2-x2y1=0. 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算 [例1] 已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).設(shè)=a,=b,=c,且=3c,=-2b, (1)求3a+b-3c; (2)求滿足a=mb+nc的實(shí)數(shù)m,n; (3)求M,N的坐標(biāo)及向量的坐標(biāo). [解] 由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8). (1)3a+b-3c=3(5,-5)+(-6,-
28、3)-3(1,8)=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42). (2)∵mb+nc=(-6m+n,-3m+8n), ∴解得 即所求實(shí)數(shù)m的值為-1,n的值為-1. (3)設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn), ∵=-=3c, ∴=3c+=(3,24)+(-3,-4)=(0,20), 即M(0,20). 又∵=-=-2b, ∴=-2b+=(12,6)+(-3,-4)=(9,2), 即N(9,2). ∴=(9,-18). [方法技巧] 平面向量坐標(biāo)運(yùn)算的技巧 (1)向量的坐標(biāo)運(yùn)算主要是利用向量加、減、數(shù)乘運(yùn)算的法則來(lái)進(jìn)行求解的,若已知有向線段兩端點(diǎn)的坐標(biāo),則應(yīng)先求向量的坐標(biāo). (
29、2)解題過(guò)程中,常利用向量相等則其坐標(biāo)相同這一原則,通過(guò)列方程(組)來(lái)進(jìn)行求解. 向量平行的坐標(biāo)表示 [例2] 已知a=(1,0),b=(2,1). (1)當(dāng)k為何值時(shí),ka-b與a+2b共線; (2)若=2a+3b,=a+mb,且A,B,C三點(diǎn)共線,求m的值. [解] (1)∵a=(1,0),b=(2,1), ∴ka-b=k(1,0)-(2,1)=(k-2,-1), a+2b=(1,0)+2(2,1)=(5,2), ∵ka-b與a+2b共線,∴2(k-2)-(-1)×5=0, ∴k=-. (2)=2a+3b=2(1,0)+3(2,1)=(8,3), =a+mb=
30、(1,0)+m(2,1)=(2m+1,m). ∵A,B,C三點(diǎn)共線, ∴∥,∴8m-3(2m+1)=0, ∴m=. [方法技巧] 向量平行的坐標(biāo)表示中的乘積式和比例式 (1)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b?x1y2-x2y1=0,這是代數(shù)運(yùn)算,用它解決平面向量共線問題的優(yōu)點(diǎn)在于不需要引入?yún)?shù)“λ”,從而減少了未知數(shù)的個(gè)數(shù),而且它使問題的解決具有代數(shù)化的特點(diǎn)和程序化的特征. (2)當(dāng)x2y2≠0時(shí),a∥b?=,即兩個(gè)向量的相應(yīng)坐標(biāo)成比例,這種形式不易出現(xiàn)搭配錯(cuò)誤. (3)公式x1y2-x2y1=0無(wú)條件x2y2≠0的限制,便于記憶;公式=有條件x2y2≠0的限
31、制,但不易出錯(cuò).所以我們可以記比例式,但在解題時(shí)改寫成乘積的形式. 能力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.若向量a=(2,1),b=(-1,2),c=,則c可用向量a,b表示為________. 解析:設(shè)c=xa+yb,則=(2x-y,x+2y),所以解得則c=a+b. 答案:a+b 2.已知點(diǎn)M(5,-6)和向量a=(1,-2),若=-3a,則點(diǎn)N的坐標(biāo)為________. 解析:=-3a=-3(1,-2)=(-3,6), 設(shè)N(x,y),則=(x-5,y+6)=(-3,6), 所以解得即N(2,0). 答案:(2,0) 3.已知向量=(k,12),=(4,5)
32、,=(-k,10),且A,B,C三點(diǎn)共線,則k的值是________. 解析:=-=(4-k,-7),=-=(-2k,-2).∵A,B,C三點(diǎn)共線,∴,共線,∴-2×(4-k)=-7×(-2k),解得k=-. 答案:- 4.已知梯形ABCD,其中AB∥DC,且DC=2AB,三個(gè)頂點(diǎn)A(1,2),B(2,1),C(4,2),則點(diǎn)D的坐標(biāo)為________. 解析:∵在梯形ABCD中,DC=2AB,AB∥DC,∴=2.設(shè)點(diǎn)D的坐標(biāo)為(x,y),則=(4-x,2-y),=(1,-1), ∴(4-x,2-y)=2(1,-1),即(4-x,2-y)=(2,-2), ∴解得故點(diǎn)D的坐標(biāo)為(2,
33、4). 答案:(2,4) 5.已知=a,=b,=c,=d,=e,設(shè)t∈R,如果3a=c,2b=d,e=t(a+b),那么t為何值時(shí),C,D,E三點(diǎn)共線? 解:由題設(shè)知,=-=d-c=2b-3a, =-=e-c=t(a+b)-3a=(t-3)a+tb. C,D,E三點(diǎn)共線的充要條件是存在實(shí)數(shù)k, 使得=k, 即(t-3)a+tb=-3ka+2kb, 整理得(t-3+3k)a=(2k-t)b. (1)若a,b共線,則t可為任意實(shí)數(shù); (2)若a,b不共線,則有解得t=. 綜上,可知a,b共線時(shí),t可為任意實(shí)數(shù);a,b不共線時(shí),t=. [課時(shí)達(dá)標(biāo)檢測(cè)] 重點(diǎn)保分課時(shí)—
34、—一練小題夯雙基,二練題點(diǎn)過(guò)高考 [練基礎(chǔ)小題——強(qiáng)化運(yùn)算能力] 1.若三點(diǎn)A(2,2),B(a,0),C(0,b) (ab≠0)共線,則+的值為________. 解析:=(a-2,-2),=(-2,b-2),依題意,有(a-2)(b-2)-4=0,即ab-2a-2b=0,所以+=. 答案: 2.(2018·太湖高級(jí)中學(xué)模擬)在平面直角坐標(biāo)系中,O為坐標(biāo)原點(diǎn),A,B,C三點(diǎn)滿足=+,則=________. 解析:∵=+,∴-=-+=(-),∴=,∴=. 答案: 3.已知向量a=(5,2),b=(-4,-3),c=(x,y),若3a-2b+c=0,則c=________.
35、解析:由題意可得3a-2b+c=3(5,2)-2(-4,-3)+(x,y)=(23+x,12+y)=(0,0),所以解得所以c=(-23,-12). 答案:(-23,-12) 4.若AC為平行四邊形ABCD的一條對(duì)角線,=(3,5),=(2,4),則=________. 解析:由題意可得==-=(2,4)-(3,5)=(-1,-1). 答案:(-1,-1) 5.若三點(diǎn)A(1,-5),B(a,-2),C(-2,-1)共線,則實(shí)數(shù)a的值為________. 解析:=(a-1,3),=(-3,4),據(jù)題意知∥,∴4(a-1)=3×(-3),即4a=-5,∴a=-. 答案:- [練???/p>
36、題點(diǎn)——檢驗(yàn)高考能力] 一、填空題 1.已知向量a=(m,4),b=(3,-2),且a∥b,則m=________. 解析:∵a=(m,4),b=(3,-2),a∥b,∴-2m-4×3=0.∴m=-6. 答案:-6 2.設(shè)向量a=(x,1),b=(4,x),且a,b方向相反,則x的值是________. 解析:因?yàn)閍與b方向相反,所以b=ma,m<0,則有(4,x)=m(x,1),∴解得m=±2.又m<0, ∴m=-2,x=m=-2. 答案:-2 3.已知向量a=(2,1),b=(1,-2),若ma+nb=(9,-8)(m,n∈R),則m-n的值為________. 解析:
37、∵ma+nb=(2m+n,m-2n)=(9,-8), ∴∴∴m-n=2-5=-3. 答案:-3 4.設(shè)向量a=(1,-3),b=(-2,4),c=(-1,-2),若表示向量4a,4b-2c,2(a-c),d的有向線段首尾相連能構(gòu)成四邊形,則向量d=________. 解析:設(shè)d=(x,y),由題意知4a=4(1,-3)=(4,-12),4b-2c=4(-2,4)-2(-1,-2)=(-6,20),2(a-c)=2[(1,-3)-(-1,-2)]=(4,-2),又4a+(4b-2c)+2(a-c)+d=0,所以(4,-12)+(-6,20)+(4,-2)+(x,y)=(0,0),解得x=
38、-2,y=-6,所以d=(-2,-6). 答案:(-2,-6) 5.△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,若p=(a+c,b),q=(b-a,c-a),且p∥q,則角C=________. 解析:因?yàn)閜∥q,則(a+c)(c-a)-b(b-a)=0,所以a2+b2-c2=ab,由余弦定理得,cos C===,又0°<C<180°,∴C=60°. 答案:60° 6.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知A(1,0),B(0,1),C為坐標(biāo)平面內(nèi)第一象限內(nèi)一點(diǎn)且∠AOC=,||=2,若=λ+μ,則λ+μ=________. 解析:因?yàn)閨|=2,∠AOC=,所以C(,),又=λ+μ
39、,所以(,)=λ(1,0)+μ(0,1)=(λ,μ),所以λ=μ=,λ+μ=2. 答案:2 7.在△ABC中,點(diǎn)P在BC上,且=2,點(diǎn)Q是AC的中點(diǎn),若 =(4,3),=(1,5),則=________. 解析:=-=(1,5)-(4,3)=(-3,2),∴=2=2(-3,2)=(-6,4).=+=(4,3)+(-6,4)=(-2,7),∴=3=3(-2,7)=(-6,21). 答案:(-6,21) 8.設(shè)=(1,-2),=(a,-1),=(-b,0),a>0,b>0,O為坐標(biāo)原點(diǎn),若A,B,C三點(diǎn)共線,則+的最小值是________. 解析:由題意得∥,∵=(a-1,1),=(-
40、b-1,2),∴2(a-1)-(-b-1)=0,∴2a+b=1,∴+=(2a+b)=4++≥4+2=8,當(dāng)且僅當(dāng)=,即a=,b=時(shí)取等號(hào),∴+的最小值是8. 答案:8 9.(2018·金陵中學(xué)模擬)P={a|a=(-1,1)+m(1,2),m∈R},Q={b|b=(1,-2)+n(2,3),n∈R}是兩個(gè)向量集合,則P∩Q=________. 解析:P中,a=(-1+m,1+2m),Q中,b=(1+2n,-2+3n).則得此時(shí)a=b=(-13,-23). 答案:{(-13,-23)} 10.(2018·常熟中學(xué)月考)在梯形ABCD中,已知AB∥CD,AB=2CD,M,N分別為CD,B
41、C的中點(diǎn).若=λ+μ,則λ+μ=________. 解析:由=λ+μ,得=λ·(+)+μ·(+),則+++ =0,得++=0,得+=0.又因?yàn)椋还簿€,所以由平面向量基本定理得解得所以λ+μ=. 答案: 二、解答題 11.給定兩個(gè)長(zhǎng)度為1的平面向量和,它們的夾角為.如圖所示,點(diǎn)C在以O(shè)為圓心的圓弧上運(yùn)動(dòng).若=x+y,其中x,y∈R,求x+y的最大值. 解:以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),所在的直線為x軸建立平面直角坐標(biāo)系,如圖所示,則A(1,0),B-,,設(shè)∠AOC=αα∈0,,則C(cos α,sin α), 由=x+y,得 所以x=cos α+sin α,y=sin α, 所以x+y=co
42、s α+sin α=2sin, 又α∈,則α+∈. 所以當(dāng)α+=,即α=時(shí),x+y取得最大值2. 12.已知點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),A(0,2),B(4,6),=t1+t2. (1)求點(diǎn)M在第二或第三象限的充要條件; (2)求證:當(dāng)t1=1時(shí),不論t2為何實(shí)數(shù),A,B,M三點(diǎn)都共線; (3)若t1=a2,求當(dāng)⊥且△ABM的面積為12時(shí)a的值. 解:(1)=t1+t2=t1(0,2)+t2(4,4)=(4t2,2t1+4t2). 當(dāng)點(diǎn)M在第二或第三象限時(shí),有 故所求的充要條件為t2<0且t1+2t2≠0. (2)證明:當(dāng)t1=1時(shí),由(1)知=(4t2,4t2+2). ∵=-=(4
43、,4),=-=(4t2,4t2)=t2(4,4)=t2,∴A,B,M三點(diǎn)共線. (3)當(dāng)t1=a2時(shí),由(1)知=(4t2,4t2+2a2). 又=(4,4),⊥, ∴·=0,即4t2×4+(4t2+2a2)×4=0, ∴t2=-a2, 故=(-a2,a2). 又||=4,點(diǎn)M到直線AB:x-y+2=0的距離d==|a2-1|. ∵S△ABM=12, ∴|AB|·d=×4×|a2-1|=12, 解得a=±2,故所求a的值為±2. 第三節(jié) 向量的數(shù)量積及其應(yīng)用 本節(jié)主要包括3個(gè)知識(shí)點(diǎn): 1.向量的數(shù)量積; 2.向量數(shù)量積的應(yīng)用; 3.平面向量與其他知識(shí)的綜合問題.
44、 突破點(diǎn)(一) 向量的數(shù)量積 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 1.向量的夾角 (1)定義:已知兩個(gè)非零向量a和b,作=a,=b,則∠AOB就是向量a與b的夾角. (2)范圍:設(shè)θ是向量a與b的夾角,則0°≤θ≤180°. (3)共線與垂直:若θ=0°,則a與b同向;若θ=180°,則a與b反向;若θ=90°,則a與b垂直. 2.向量的數(shù)量積 (1)定義:已知兩個(gè)非零向量a與b,它們的夾角為θ,則數(shù)量|a||b|cos θ叫做a與b的數(shù)量積(或內(nèi)積),記作a·b,即a·b=|a||b|cos θ,規(guī)定零向量與任一向量的數(shù)量積為0,即0·a=0. (2)幾何意義:數(shù)量積
45、a·b等于a的長(zhǎng)度|a|與b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘積. (3)坐標(biāo)表示:若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2. 3.向量數(shù)量積的運(yùn)算律 (1)a·b=b·a(交換律). (2)λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(結(jié)合律). (3)(a+b)·c=a·c+b·c(分配律). 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 向量數(shù)量積的運(yùn)算 1.利用坐標(biāo)計(jì)算數(shù)量積的步驟 第一步,根據(jù)共線、垂直等條件計(jì)算出這兩個(gè)向量的坐標(biāo),求解過(guò)程要注意方程思想的應(yīng)用; 第二步,根據(jù)數(shù)量積的坐標(biāo)公式進(jìn)行運(yùn)算即可. 2.根據(jù)定義計(jì)算數(shù)量積的兩種
46、思路 (1)若兩個(gè)向量共起點(diǎn),則兩向量的夾角直接可得,根據(jù)定義即可求得數(shù)量積;若兩向量的起點(diǎn)不同,需要通過(guò)平移使它們的起點(diǎn)重合,然后再計(jì)算. (2)根據(jù)圖形之間的關(guān)系,用長(zhǎng)度和相互之間的夾角都已知的向量分別表示出要求數(shù)量積的兩個(gè)向量,然后再根據(jù)平面向量數(shù)量積的定義和性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算求解. [典例] (1)設(shè)向量a=(-1,2),b=(m,1),如果向量a+2b與2a-b平行,那么a與b的數(shù)量積等于________. (2)在等腰梯形ABCD中,已知AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°.點(diǎn)E和F分別在線段BC和DC上,且=,=,則·的值為________. (3)(2017·浙
47、江高考改編)如圖,已知平面四邊形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC與BD交于點(diǎn)O.記I1=·,I2=·,I3=·,則I1、I2、I3的大小關(guān)系是________.(用“<”連結(jié)) [解析] (1)a+2b=(-1,2)+2(m,1)=(-1+2m,4),2a-b=2(-1,2)-(m,1)=(-2-m,3),由題意得3(-1+2m)-4(-2-m)=0,則m=-,所以b=,所以a·b=-1×+2×1=. (2)取,為一組基底,則=-=-,=++=-++=-+,∴·=·=||2-·+||2=×4-×2×1×+=. (3)如圖所示,四邊形ABCE是正方形,F(xiàn)為正方形的
48、對(duì)角線的交點(diǎn),易得AO<AF,而∠AFB=90°,∴∠AOB與∠COD為鈍角,∠AOD與∠BOC為銳角.根據(jù)題意,I1-I2=·-·=·(-)=·=||·||cos∠AOB<0,∴I1<I2, 同理得,I2>I3,作AG⊥BD于G,又AB=AD, ∴OB<BG=GD<OD,而OA<AF=FC<OC, ∴||·||<||·||, 而cos∠AOB=cos∠COD<0, ∴·>·,即I1>I3, ∴I3<I1<I2. [答案] (1) (2) (3)I3<I1<I2 [易錯(cuò)提醒] (1)解決涉及幾何圖形的向量數(shù)量積運(yùn)算問題時(shí),一定要注意向量的夾角與已知平面角的關(guān)系是相等還是互補(bǔ).
49、 (2)兩向量a,b的數(shù)量積a·b與代數(shù)中a,b的乘積寫法不同,不能漏掉其中的“·”. 能力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.已知=(2,1),點(diǎn)C(-1,0),D(4,5),則向量在方向上的投影為________. 解析:因?yàn)辄c(diǎn)C(-1,0),D(4,5),所以=(5,5),又=(2,1),所以向量在方向上的投影為 ||cos〈,〉===. 答案: 2.在邊長(zhǎng)為1的等邊△ABC中,設(shè)=a,=b,=c,則a·b+b·c+c·a=________. 解析:依題意有a·b+b·c+c·a=1×1×cos 120°+1×1×cos 120°+1×1×cos 120°=+
50、+=-. 答案:- 3.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)已知△ABC是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形,P為平面ABC內(nèi)一點(diǎn),則·(+)的最小值是________. 解析:如圖,以等邊三角形ABC的底邊BC所在直線為x軸,以BC的垂直平分線為y軸建立平面直角坐標(biāo)系,則A(0,),B(-1,0),C(1,0),設(shè)P(x,y),則=(-x, -y),=(-1-x,-y),=(1-x,-y),所以·(+)=(-x,-y)·(-2x,-2y)=2x2+22-,當(dāng)x=0,y=時(shí),·(+)取得最小值,為-. 答案:- 4.(2017·江蘇高考)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,A(-12,0),B(0,6),點(diǎn)P在圓O:x2
51、+y2=50上.若·≤20,則點(diǎn)P的橫坐標(biāo)的取值范圍是________. 解析:設(shè)P(x,y),則·=(-12-x,-y)·(-x,6-y)=x(x+12)+y(y-6)≤20. 又x2+y2=50,所以2x-y+5≤0, 所以點(diǎn)P在直線2x-y+5=0的上方(包括直線上). 又點(diǎn)P在圓x2+y2=50上, 由解得x=-5或x=1, 結(jié)合圖象,可得-5≤x≤1, 故點(diǎn)P的橫坐標(biāo)的取值范圍是[-5,1]. 答案:[-5,1] 5.如圖所示,在等腰直角三角形AOB中,OA=OB=1,=4,則·(-)=________. 解析:由已知得||=,||=,則·(-)=(+)·
52、=·+·=1×cos +×=-. 答案:- 突破點(diǎn)(二) 向量數(shù)量積的應(yīng)用 基礎(chǔ)聯(lián)通 抓主干知識(shí)的“源”與“流” 向量數(shù)量積的性質(zhì)及其坐標(biāo)表示 設(shè)非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ=〈a,b〉. 幾何表示 坐標(biāo)表示 模 |a|= |a|= 夾角 cos θ= cos θ= a⊥b a·b=0 x1x2+y1y2=0 |a·b|與|a||b|的關(guān)系 |a·b|≤|a||b| |x1x2+y1y2|≤· 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 平面向量的垂直問題 1.利用坐標(biāo)運(yùn)算證明或判斷兩個(gè)向量的垂直問題 第一,計(jì)
53、算出這兩個(gè)向量的坐標(biāo); 第二,根據(jù)數(shù)量積的坐標(biāo)運(yùn)算公式,計(jì)算出這兩個(gè)向量的數(shù)量積為0即可. 2.已知兩個(gè)向量的垂直關(guān)系,求解相關(guān)參數(shù)的值 根據(jù)兩個(gè)向量垂直的充要條件,列出相應(yīng)的關(guān)系式,進(jìn)而求解參數(shù). [例1] (1)△ABC是邊長(zhǎng)為2的等邊三角形,已知向量a,b滿足=2a,=2a+b,則下列結(jié)論正確的序號(hào)是________. ①|(zhì)b|=1;②a⊥b;③a·b=1;④(4a+b)⊥. (2)已知向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),且(2a-3b)⊥c,則實(shí)數(shù)k=________. [解析] (1)在△ABC中,由=-=2a+b-2a=b,得|b|=2,①錯(cuò)誤.又=2
54、a且||=2,所以|a|=1,所以a·b=|a||b|cos 120°=-1,②③錯(cuò)誤.所以(4a+b)·=(4a+b)·b=4a·b+|b|2=4×(-1)+4=0,所以(4a+b)⊥,④正確. (2)∵(2a-3b)⊥c,∴(2a-3b)·c=0.∵a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),∴2a-3b=(2k-3,-6).∴(2k-3,-6)·(2,1)=0,即(2k-3)×2-6=0.∴k=3. [答案] (1)④ (2)3 [易錯(cuò)提醒] x1y2-x2y1=0與x1x2+y1y2=0不同,前者是兩向量a=(x1,y1),b=(x2,y2)共線的充要條件,后者是它們垂直的
55、充要條件. 平面向量模的相關(guān)問題 利用數(shù)量積求解長(zhǎng)度問題是數(shù)量積的重要應(yīng)用,要掌握此類問題的處理方法: (1)a2=a·a=|a|2; (2)|a±b|==. [例2] (1)(2018·揚(yáng)州模擬)已知|a|=1,|b|=2,a與b的夾角為,那么|4a-b|=________. (2)已知e1,e2是平面單位向量,且e1·e2=.若平面向量b滿足b·e1=b·e2=1,則|b|=________. (3)(2017·浙江高考)已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2,則|a+b|+|a-b|的最小值是________,最大值是________. [解析] (1)|4a-
56、b|2=16a2+b2-8a·b=16×1+4-8×1×2×cos=12.∴|4a-b|=2. (2)∵e1·e2=, ∴|e1||e2|cose1,e2=,∴e1,e2=60°. 又∵b·e1=b·e2=1>0,∴b,e1=b,e2=30°. 由b·e1=1,得|b||e1|cos 30°=1,∴|b|==. (3)法一:由向量三角不等式得,|a+b|+|a-b|≥|(a+b)-(a-b)|=|2b|=4. 又≤ ==,∴|a+b|+|a-b|的最大值為2. 法二:設(shè)a,b的夾角為θ. ∵|a|=1,|b|=2, ∴|a+b|+|a-b|=+ =+. 令
57、y=+, 則y2=10+2. ∵θ∈[0,π],∴cos2θ∈[0,1],∴y2∈[16,20], ∴y∈[4,2 ],即|a+b|+|a-b|的最小值為4,最大值為2. [答案] (1)2 (2) (3)4 2 [方法技巧] 求向量模的常用方法 (1)若向量a是以坐標(biāo)形式出現(xiàn)的,求向量a的??芍苯永霉絴a|=. (2)若向量a,b是以非坐標(biāo)形式出現(xiàn)的,求向量a的??蓱?yīng)用公式|a|2=a2=a·a,或|a±b|2=(a±b)2=a2±2a·b+b2,先求向量模的平方,再通過(guò)向量數(shù)量積的運(yùn)算求解. 平面向量的夾角問題 求解兩個(gè)非零向量之間的夾角的步驟 第一步
58、由坐標(biāo)運(yùn)算或定義計(jì)算出這兩個(gè)向量的數(shù)量積 第二步 分別求出這兩個(gè)向量的模 第三步 根據(jù)公式cos〈a,b〉==求解出這兩個(gè)向量夾角的余弦值 第四步 根據(jù)兩個(gè)向量夾角的范圍是[0,π]及其夾角的余弦值,求出這兩個(gè)向量的夾角 [例3] (1)若非零向量a,b滿足|a|=|b|,且(a-b)⊥(3a+2b),則a與b的夾角為________. (2)已知單位向量e1與e2的夾角為α,且cos α=,向量a=3e1-2e2與b=3e1-e2的夾角為β,則cos β=________. (3)(2017·山東高考)已知e1,e2是互相垂直的單位向量.若e1-e2與e1+λe2的夾角為6
59、0°,則實(shí)數(shù)λ的值是________. [解析] (1)由(a-b)⊥(3a+2b), 得(a-b)·(3a+2b)=0,即3a2-a·b-2b2=0. 又∵|a|=|b|,設(shè)〈a,b〉=θ, 即3|a|2-|a||b|cos θ-2|b|2=0, ∴|b|2-|b|2·cos θ-2|b|2=0. ∴cos θ=. 又∵0≤θ≤π,∴θ=. (2)∵a2=(3e1-2e2)2=9+4-2×3×2×=9, b2=(3e1-e2)2=9+1-2×3×1×=8, a·b=(3e1-2e2)·(3e1-e2)=9+2-9×1×1×=8,∴cos β===. (3)因?yàn)椋剑? 故
60、=,解得λ=. [答案] (1) (2) (3) [易錯(cuò)提醒] (1)向量a,b的夾角為銳角?a·b>0且向量a,b不共線. (2)向量a,b的夾角為鈍角?a·b<0且向量a,b不共線. 能力練通 抓應(yīng)用體驗(yàn)的“得”與“失” 1.(2018·泰州期初測(cè)試)在平面內(nèi),若A(1,7),B(5,1),M(2,1),點(diǎn)P是直線OM上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),且·=-8,則cos∠APB=________. 解析:設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(2m,m),則·=-8?(1-2m,7-m)·(5-2m,1-m)=-8?m2-4m+4=0. ∴m=2.因此=(-3,5),=(1,-1),cos∠APB===-.
61、答案:- 2.(2017·全國(guó)卷Ⅰ)已知向量a,b的夾角為60°,|a|=2,|b|=1,則|a+2b|=________. 解析:法一:易知|a+2b|===2. 法二(數(shù)形結(jié)合法):由|a|=|2b|=2,知以a與2b為鄰邊可作出邊長(zhǎng)為2的菱形OACB,如圖,則|a+2b|=||.又∠AOB=60°,所以|a+2b|=2. 答案:2 3.(2017·蘭州一模)設(shè)x∈R,向量a=(x,1),b=(1,-2),且a⊥b,則|a+b|=________. 解析:∵a⊥b,∴a·b=0,即x-2=0,解得x=2,∴a+b=(3,-1),于是|a+b|=. 答案: 4.(2018
62、·泰興八校聯(lián)考)已知向量a=(3,1),b=(1,3),c=(k,-2),若(a-c)∥b,則向量a與向量c的夾角的余弦值是________. 解析:由已知得a-c=(3-k,3),∵(a-c)∥b,∴3(3-k)-3=0,∴k=2,即c=(2,-2),∴cos〈a,c〉===. 答案: 5.已知a與b為兩個(gè)不共線的單位向量,k為實(shí)數(shù),若向量a+b與向量ka-b垂直,則k=________. 解析:∵a與b為兩個(gè)不共線的單位向量,∴|a|=|b|=1,又a+b與ka-b垂直,∴(a+b)·(ka-b)=0,即ka2+ka·b-a·b-b2=0,∴k-1+ka·b-a·b=0,即k-1+
63、kcos θ-cos θ=0(θ為a與b的夾角),∴(k-1)(1+cos θ)=0.又a與b不共線,∴cos θ≠-1,∴k=1. 答案:1 6.(2018·淮安模擬)已知平面向量a,b滿足|b|=1,且a與b-a的夾角為120°,則a的模的取值范圍為________. 解析:在△ABC中,設(shè)=a,=b,則b-a=-=,∵a與b-a的夾角為120°,∴B=60°,由正弦定理得=,∴|a|==sin C,∵C∈,∴sin C∈(0,1],∴|a|∈. 答案: 突破點(diǎn)(三) 平面向量與其他知識(shí)的綜合問題 平面向量集數(shù)與形于一體,是溝通代數(shù)、幾何與三角函數(shù)的一種非常重要的工具.常將
64、它與三角函數(shù)問題、解三角形問題、幾何問題等結(jié)合起來(lái)考查. 考點(diǎn)貫通 抓高考命題的“形”與“神” 平面向量與三角函數(shù)的綜合問題 [例1] (2017·江蘇高考)已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-),x∈[0,π]. (1)若a∥b,求x的值; (2)記f(x)=a·b,求f(x)的最大值和最小值以及對(duì)應(yīng)的x的值. [解] (1)因?yàn)閍=(cos x,sin x),b=(3,-),a∥b, 所以-cos x=3sin x. 則tan x=-. 又x∈[0,π],所以x=. (2)f(x)=a·b=(cos x,sin x)·(3,-)=3cos
65、x-sin x=2cos. 因?yàn)閤∈[0,π],所以x+∈, 從而-1≤cos≤. 于是,當(dāng)x+=,即x=0時(shí),f(x)取到最大值3; 當(dāng)x+=π,即x=時(shí),f(x)取到最小值-2. [方法技巧] 平面向量與三角函數(shù)綜合問題的類型及求解思路 (1)向量平行、垂直與三角函數(shù)綜合 此類題型的解答一般是利用向量平行(共線)、垂直關(guān)系得到三角函數(shù)式,再利用三角恒等變換對(duì)三角函數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn),結(jié)合三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)進(jìn)行求解. (2)向量的模與三角函數(shù)綜合 此類題型主要是利用向量模的性質(zhì)|a|2=a2,如果涉及向量的坐標(biāo),解答時(shí)可利用兩種方法:一是先進(jìn)行向量的運(yùn)算,再代入向量的坐標(biāo)進(jìn)行
66、求解;二是先將向量的坐標(biāo)代入,再利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算求解.此類題型主要表現(xiàn)為兩種形式:①利用三角函數(shù)與向量的數(shù)量積直接聯(lián)系;②利用三角函數(shù)與向量的夾角交匯,達(dá)到與數(shù)量積的綜合. 平面向量與幾何的綜合問題 [例2] (1)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________. (2)已知菱形ABCD的邊長(zhǎng)為2,∠BAD=120°,點(diǎn)E,F(xiàn) 分別在邊BC,DC上,BC=3BE,DC=λDF.若·=1,則 λ的值為________. [解析] (1)設(shè)||=x,x>0,則·=x.又·=(+)·(-)=1-x2+x=1,解得x=,即AB的長(zhǎng)為. (2)由題意可得·=||·||cos 120°=2×2×=-2, 在菱形ABCD中,易知=,=, 所以=+=+, =+=+, ·=·=+-2=1,解得λ=2. [答案] (1) (2)2 [方法技巧] 平面向量與幾何綜合問題的求解方法 (1)坐標(biāo)法:把幾何圖形放在適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系中,則有關(guān)點(diǎn)與向量就可以用坐標(biāo)表示,這樣就能進(jìn)行相應(yīng)的代數(shù)運(yùn)算和向量運(yùn)算,從而使問題得
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