2019版高考數(shù)學一輪復習 第一部分 基礎與考點過關 第四章 平面向量與復數(shù)學案
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1、 第四章 平面向量與復數(shù) 第1課時 平面向量的概念與線性運算 ① 了解向量的實際背景;理解平面向量的基本概念和幾何表示;理解向量相等的含義. ② 掌握向量加、減法和數(shù)乘運算,理解其幾何意義;理解向量共線定理. ③ 了解向量的線性運算性質(zhì)及其幾何意義. 掌握向量加、減法、數(shù)乘的運算,以及兩個向量共線的充要條件. 1. (必修4P62習題5改編)下列命題:① 零向量的長度為零,方向是任意的;② 若a,b都是單位向量,則a=b;③ 向量與相等.則所有正確的命題是________.(填序號) 答案:① 解析:根據(jù)零向量的定義可知①正確;根據(jù)單位
2、向量的定義可知,單位向量的模相等,但方向不一定相同,故兩個單位向量不一定相等,故②錯誤;向量與互為相反向量,故③錯誤. 2. 在四邊形ABCD中,若=+,則四邊形ABCD的形狀是__________. 答案:平行四邊形 解析:依題意知AC是以AB,AD為相鄰兩邊的平行四邊形的對角線,所以四邊形ABCD是平行四邊形. 3. 在△ABC中,=c,=b,若點D滿足=2,則=____________. 答案:b+c 解析:如圖,因為在△ABC中,=c,=b,且點D滿足=2,所以=+=+=+(-)=+=b+c. 4. 設向量a,b不平行,向量λa+b與a+2b平行,則實數(shù)λ=_____
3、___. 答案: 解析:因為向量λa+b與a+2b平行,設λa+b=k(a+2b),則所以λ=. 5. (必修4P73習題15改編)已知向量i與j不共線,且=i+mj,=ni+j.若A,B,D三點共線,則實數(shù)m,n應該滿足的條件是________.(填序號) ① m+n=1;② m+n=-1;③ mn=1;④ mn=-1. 答案:③ 解析:由A,B,D共線可設=λ,于是有i+mj=λ(ni+j)=λni+λj.又i,j不共線,因此即有mn=1. 1. 向量的有關概念 (1) 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度(或模),記作||. (2) 零向量:
4、長度為0的向量叫做零向量,其方向是任意的. (3) 單位向量:長度等于1個單位長度的向量叫做單位向量. (4) 平行向量:方向相同或相反的非零向量叫做平行向量.平行向量又稱為共線向量,任一組平行向量都可以移到同一直線上. 規(guī)定:0與任一向量平行. (5) 相等向量:長度相等且方向相同的向量叫做相等向量. (6) 相反向量:與向量a長度相等且方向相反的向量叫做a的相反向量.規(guī)定零向量的相反向量仍是零向量. 2. 向量加法與減法運算 (1) 向量的加法 ① 定義:求兩個向量和的運算,叫做向量的加法. ② 法則:三角形法則;平行四邊形法則. ③ 運算律:a+b=b+a;(a+b)
5、+c=a+(b+c). (2) 向量的減法 ① 定義:求兩個向量差的運算,叫做向量的減法. ② 法則:三角形法則. 3. 向量的數(shù)乘運算及其幾何意義 (1) 實數(shù)λ與向量a的積是一個向量,記作λa,它的長度與方向規(guī)定如下: ① |λa|=|λ||a|; ② 當λ>0時,λa與a的方向相同;當λ<0時,λa與a的方向相反;當λ=0時,λa=0. (2) 運算律:設λ,μ∈R,則: ① λ(μa)=(λμ)a; ② (λ+μ)a=λa+μa; ③ λ(a+b)=λa+λb. 4. 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實數(shù)λ,使得b=λa.
6、 , 1 平面向量的基本概念) , 1) (1) 給出下列六個命題: ① 兩個向量相等,則它們的起點相同,終點相同; ② 若|a|=|b|,則a=b; ③ 若=,則A,B,C,D四點構成平行四邊形; ④ 在?ABCD中,一定有=; ⑤ 若m=n,n=p,則m=p; ⑥ 若a∥b,b∥c,則a∥c. 其中錯誤的命題是________.(填序號) (2) 給出以下命題: ① 對于實數(shù)p和向量a,b,恒有p(a-b)=pa-pb; ② 對于實數(shù)p,q和向量a,恒有(p-q)a=pa-qa; ③ 若pa=pb(p∈R),則a=b; ④ 若pa
7、=qa(p,q∈R,a≠0),則p=q. 其中正確的命題是__________.(填序號) 答案:(1) ①②③⑥ (2) ①②④ 解析:(1) 兩向量起點相同,終點相同,則兩向量相等;但兩相等向量,不一定有相同的起點和終點,故①不正確;|a|=|b|,由于a與b方向不確定,所以a,b不一定相等,故②不正確;=,可能有A,B,C,D在一條直線上的情況,所以③不正確;零向量與任一向量平行,故a∥b,b∥c時,若b=0,則a與c不一定平行,故⑥不正確. (2) 根據(jù)實數(shù)與向量乘積的定義及其運算律,可知①②④正確;③不一定正確,因為當p=0時,pa=pb=0,而不一定有a=b. 設a0
8、為單位向量,①若a為平面內(nèi)的某個向量,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.上述命題中,假命題個數(shù)是________. 答案:3 解析:向量是既有大小又有方向的量,a與|a|a0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方向有兩種情況:一是同向,二是反向,反向時a=-|a|a0,故②、③也是假命題. , 2 平面向量的線性表示) , 2) 如圖,在△ABC中,==.若=λ+μ,則λ+μ=__________. 答案: 解析:由題意,=,=,∴ =+=+=+(-)=+. 又
9、=λ+μ,∴ λ=μ=,λ+μ=. 變式訓練 已知點M是△ABC的邊BC的中點,點E在邊AC上,且=2,則向量=__________.(用,表示) 答案:+ 解析:∵ =2,∴ =+=+=+(-)=+. , 3 共線向量) , 3) (1) (2017·鎮(zhèn)江期末)設向量a,b不共線,=2a+pb,=a+b,=a-2b,若A,B,D三點共線,則實數(shù)p的值為________. (2) 已知D為△ABC邊BC的中點,點P滿足++=0,=λ,則實數(shù)λ的值為__________. 答案:(1) -1 (2) -2 解析:(1) ∵ =a+b,=a-2b,∴
10、=+=2a-b.∵ A,B,D三點共線,∴ ,共線.設=λ,∴ 2a+pb=λ(2a-b),∴ 2=2λ,p=-λ,∴ λ=1,p=-1. (2) 如圖所示,由=λ且++=0,可知P為以AB,AC為鄰邊的平行四邊形的第四個頂點,因此=-2,則λ=-2. 變式訓練 已知向量a,b不共線,且c=λa+b,d=a+(2λ-1)b.若c與d同向,則實數(shù)λ的值為__________. 答案:1 解析:由于c與d同向,設c=kd(k>0),于是λa+b=k[a+(2λ-1)b],整理得λa+b=ka+(2λk-k)b. 由于a,b不共線,所以有整理得2λ2-λ-1=0,所以λ=1或λ=-.
11、因為k>0,所以λ>0,故λ=1. , 4 向量共線的應用) , 4) 已知D為△ABC的邊AB的中點.點M在DC上且滿足5=+3,則△ABM與△ABC的面積比為__________. 答案:3∶5 解析:由5=+3,得2=2+3-3,即2(-)=3(-),即2=3,故=,故△ABM與△ABC同底且高的比為3∶5,故S△ABM∶S△ABC=3∶5. 如圖,△ABC中,在AC上取一點N,使AN=AC;在AB上取一點M,使AM=AB;在BN的延長線上取點P,使得NP=BN;在CM的延長線上取點Q,使得=λ時,=,試確定λ的值. 解:∵ =-=(-)=(+
12、)=,=-=+λ, 又=, ∴ +λ=,即λ=, ∴ λ=. 1. 下列各式不能化簡為的是________.(填序號) ① (+)+;② (+)+(+);③ +-;④ -+. 答案:③ 解析:對于①,(+)+=(+)+=+=;對于②,(+)+(+)=+(++)=;對于③,+-=+2;對于④,-+=+=. 2. (2017·南京模擬)在△ABC中,P,Q分別是AB,BC的三等分點,且AP=AB,BQ=BC.用,表示,則=________. 答案:+ 解析:=+=+=+(-)=+. 3. 如圖,已知=,用,表示,則=________. 答案:-+ 解析:∵ =,∴
13、 -=(-), ∴ =-+. 4. 如圖所示,A,B,C是圓O上的三點,CO的延長線與線段AB交于圓內(nèi)一點D.若=x+y,則x+y的取值范圍是__________. 答案:(-∞,-1) 解析:由于A,B,D三點共線,設=α,則=+=+α=+α(-)=(1-α)+α.由于O,C,D三點共線,且點D在圓內(nèi),點C在圓上,與方向相反,則存在λ<-1,使得=λ=λ[(1-α)·+α]=λ(1-α)+λα=x+y,因此x=λ(1-α),y=λα,所以x+y=λ<-1. 1. 已知D,E,F(xiàn)分別為△ABC的邊BC,CA,AB的中點,且=a,=b,給出下列命題:① =a-b;② =a+b;
14、③ =-a+b;④ ++=0. 其中正確的命題為________.(填序號) 答案:②③④ 解析:=a,=b,=+=-a-b,=+=a+b,=(+)=(-a+b)=-a+b,∴ ++=-b-a+a+b+b-a=0.∴ 正確的命題為②③④. 2. 已知m,n滿足|m|=2,|n|=3,|m-n|=,則|m+n|=________. 答案:3 解析:由平行四邊形的對角線與邊的關系,得|m-n|與|m+n|為以m,n為鄰邊的平行四邊形的兩條對角線的長,得|m-n|2+|m+n|2=2|m|2+2|n|2=26.又|m-n|=,故|m+n|2=26-17=9,故|m+n|=3. 3. 如
15、圖,半徑為的扇形AOB的圓心角為120°,點C在弧AB上,且∠COB=30°.若=λ+μ,求λ+μ的值. 解:如圖,作CD∥OB,交OA于點D,作CE∥OA,交OB的延長線于點E,則=+. 由題意知,∠COD=90°, ∴ 在△OCE中,∠OCE=90°,∠COB=30°. ∵ ||=,∴ ||=||=1,||=2, ∴ ==,==,即λ=,μ=,故λ+μ=. 4. (2017·鹽城模擬)如圖,經(jīng)過△OAB的重心G的直線與OA,OB分別交于點P,Q,設=m,=n,m,n∈R,則+的值為________. 答案:3 解析:設=a,=b,由題意知=×(+)=(a+b),
16、=-=nb-ma,=-=a+b.由P,G,Q三點共線,得存在實數(shù)λ使得=λ,即nb-ma=λa+λb,從而消去λ,得+=3. 1. 解決與平面向量的概念有關的命題真假的判定問題,其關鍵在于透徹理解平面向量的概念,還應注意零向量的特殊性,以及兩個向量相等必須滿足:①模相等;②方向相同. 2. 在進行向量線性運算時要盡可能轉化到平行四邊形或三角形中,運用平行四邊形法則、三角形法則,利用三角形中位線,相似三角形對應邊成比例等平面幾何的性質(zhì),把未知向量轉化為與已知向量有直接關系的向量來求解. 3. 平行向量定理的條件和結論是充要條件關系,既可以證明向量共線,也可以由向量共線求參數(shù).利用兩向量
17、共線證明三點共線要強調(diào)有一個公共點.[備課札記] 第2課時 平面向量的基本定理及 坐標表示(對應學生用書(文)、(理)75~76頁) ① 了解平面向量的基本定理及其意義. ② 掌握平面向量的正交分解及其坐標表示;會用坐標表示平面向量的加、減與數(shù)乘運算;理解用坐標表示的平面向量共線的條件. 能正確用坐標表示平面向量的加、減與數(shù)乘運算,以及熟練掌握用坐標表示的平面向量共線的條件. 1. (2017·蘇州期末)已知向量a=(2,4),b=(-1,1),則2a
18、+b=________. 答案:(3,9) 解析:2a+b=2(2,4)+(-1,1)=(3,9). 2. (必修4P79練習9改編)已知M(3,-2),N(-5,2),且=,則P點的坐標為____________. 答案:(-1,0) 解析:設P(x,y),則=(x-3,y+2),而=(-8,4)=(-4,2),∴解得 3. (必修4P82練習8改編)已知向量a=(m,4),b=(3,-2),且a∥b,則m=__________. 答案:-6 解析:因為a∥b,所以-2m-4×3=0,解得m=-6. 4. (必修4P79練習4改編)已知?ABCD的頂點A(-1,-2),B(
19、3,-1),C(5,6),則頂點D的坐標為________. 答案:(1,5) 解析:設D(x,y),則由=,得(4,1)=(5-x,6-y),即解得 5. 設e1,e2是平面內(nèi)一組基向量,且a=e1+2e2,b=-e1+e2,則向量e1+e2可以表示為另一組基向量a,b的線性組合,即e1+e2=________a+________b. 答案:?。? 解析:由題意,設e1+e2=ma+nb. 因為a=e1+2e2,b=-e1+e2,所以e1+e2=m(e1+2e2)+n(-e1+e2)=(m-n)e1+(2m+n)e2. 由平面向量基本定理,得所以 1. 平面向量基本定理
20、 如果e1,e2是同一平面內(nèi)的兩個不共線向量,那么對于這一平面內(nèi)的任一向量a,有且只有一對實數(shù)λ1,λ2,使得a=λ1e1+λ2e2.我們把不共線的向量e1,e2叫做表示這個平面內(nèi)所有向量的一組基底. 如果作為基底的兩個基向量互相垂直,則稱其為正交基底,把一個向量分解為兩個互相垂直的向量,叫做把向量正交分解. 2. 平面向量的直角坐標運算 (1) 已知點A(x1,y1),B(x2,y2),則=(x2-x1,y2-y1),||=. (2) 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b=(x1-x2,y1-y2),λa=(λx1,λy1).a(chǎn)∥
21、b?x1y2-x2y1=0. [備課札記] , 1 平面向量的坐標表示與坐標運算) , 1) 已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).設=a,=b,=c,且=3c,=-2b. (1) 求3a+b-3c; (2) 求滿足a=mb+nc的實數(shù)m,n; (3) 求M,N的坐標及向量的坐標. 解:由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8). (1) 3a+b-3c=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8)=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42). (2) ∵ mb+nc
22、=(-6m+n,-3m+8n)=(5,-5), ∴ 解得 (3) 設O為坐標原點,∵ =-=3c, ∴ =3c+=(3,24)+(-3,-4)=(0,20), ∴ M的坐標為(0,20). 又=-=-2b, ∴ =-2b+=(12,6)+(-3,-4)=(9,2), ∴ N的坐標為(9,2), ∴ =(9-0,2-20)=(9,-18). 變式訓練 如圖,已知點A(1,0),B(0,2),C(-1,-2),求以A,B,C為頂點的平行四邊形的第四個頂點D的坐標. 解:如圖,以A,B,C為頂點的平行四邊形可以有三種情況:① ?ABCD;② ?ADBC;③ ?ABDC.設D
23、的坐標為(x,y), ① 若是?ABCD,則由=,得 (0,2)-(1,0)=(-1,-2)-(x,y), 即(-1,2)=(-1-x,-2-y), ∴ ∴ ∴ D點的坐標為(0,-4)(如圖中所示的D1點). ② 若是?ADBC,則由=,得 (0,2)-(-1,-2)=(x,y)-(1,0), 即(1,4)=(x-1,y), 解得x=2,y=4. ∴ D點的坐標為(2,4)(如圖中所示的D2點). ③ 若是?ABDC,則由=,得 (0,2)-(1,0)=(x,y)-(-1,-2), 即(-1,2)=(x+1,y+2). 解得x=-2,y=0. ∴ D點的
24、坐標為(-2,0)(如圖中所示的D3點). ∴ 以A,B,C為頂點的平行四邊形的第四個頂點D的坐標為(0,-4)或(2,4)或(-2,0). , 2 向量共線充要條件的坐標表示及應用) , 2) 已知向量=(3,-4),=(5,-3),=(4-m,m+2). (1) 若D,求證:對任意實數(shù)m,都有∥; (2) 若點A,B,C能構成三角形,則實數(shù)m應滿足什么條件? (1) 證明:由題意,=-=(2,1),=-=. 因為2-1·(m-4)=0,所以∥. (2) 解:=-=(2,1),=-=(1-m,m+6). 若點A,B,C能構成三角形,則A,B,C三點不
25、共線. 當A,B,C三點共線時,存在λ使=λ,即(2,1)=λ(1-m,m+6),得解得m=-. 所以當m≠-時,點A,B,C能構成三角形. 變式訓練 已知=(1,-3),=(2,-1),=(k+1,k-2),若A,B,C三點不能構成三角形,則實數(shù)k的取值集合為__________. 答案:{1} 解析:若點A,B,C不能構成三角形,則向量與共線. 因為=-=(2,-1)-(1,-3)=(1,2),=-=(k+1,k-2)-(1,-3)=(k,k+1).所以1×(k+1)-2k=0,解得k=1. , 3 平面向量基本定理及應用) , 3) 如圖所示,在
26、△ABC中,AD=DB,AE=EC,CD與BE交于點F,設=a,=b,=xa+yb,則x,y分別為__________. 答案:, 解析:令=λ,由題意,可知=+=+λ=+λ=(1-λ)a+λb;同理,令=μ,則=+=+μ=+μ=μa+(1-μ)b. 因為a,b不共線,所以由平面向量基本定理得解得所以=a+b.故x=,y=. (2017·南通調(diào)研)如圖,在△ABC中,=,P是BN上的一點,若=m+,則實數(shù)m的值為________. 答案: 解析:設=k,k∈R. 因為=+=+k=+k(-)=+k=(1-k)+, 且=m+, 所以1-k=m,=,解得k=,m=.
27、 1. 已知向量a=(5,2),b=(-4,-3),c=(x,y).若3a-2b+c=0,則c=__________. 答案:(-23,-12) 解析:3a-2b+c=(23+x,12+y)=0,故x=-23,y=-12,則c=(-23,-12). 2. 如圖,向量a,b,c在正方形網(wǎng)格中,若c=λa+μb(λ,μ∈R),則=________. 答案:4 解析:以向量a,b的交點為坐標原點,建立如圖所示的直角坐標系(設每個小正方形邊長為1),A(1,-1),B(6,2),C(5,-1),∴ a=(-1,1),b=(6,2),c=(-1,-3). ∵ c=λa+μb,∴ 解得∴
28、 ==4. 3. 在△ABC中,a,b,c分別為角A,B,C的對邊,且c>b>a,若向量m=(a-b,1)和n=(b-c,1)平行,且sin B=,則當△ABC的面積為時,b=________. 答案:2 解析:由向量m和n平行知a+c=2b?、?, 由acsin B=?ac=?、?, 由c>b>a知B為銳角,則cos B=, 即=?、郏? 由①②③可得b=2. 4. 在△ABC中,AB=2,AC=3,角A的平分線與AB邊上的中線交于點O.若=x+y(x,y∈R),則x+y的值為__________. 答案: 解析:∵ AO為△ABC的角平分線,∴ 存在實數(shù)λ(λ≠0)使=
29、λ,即=λ+λ, ∴ ?、? 設AB邊上的中線與AB交于點D,則=2x+y. ∵ C,O,D三點共線,∴ 2x+y=1 ②. 由①②得x=,y=,∴ x+y=. 1. 已知向量a=,b=(x,1),其中x>0,若(a-2b)∥(2a+b),則x的值為__________. 答案:4 解析:a-2b=,2a+b=(16+x,x+1), 由已知(a-2b)∥(2a+b),顯然2a+b≠0, 則有=λ(16+x,x+1),λ∈R, ∴ ?x=4(x=-4舍去). 2. (2017·南京、鹽城模擬)如圖,在平行四邊形ABCD中,AC,BD相交于點O,E為線段AO的中點.若=
30、λ+μ(λ,μ∈R),則λ+μ=________. 答案: 解析:由題意可得=+=+,由平面向量基本定理可得λ=,μ=,所以λ+μ=. 3. 在△ABC中,M為邊BC上任意一點,N為AM的中點,=λ+μ,則λ+μ的值為________. 答案: 解析:∵ M為邊BC上任意一點, ∴ 可設=x+y(x+y=1). ∵ N為AM的中點,∴ ==x+y=λ+μ.∴ λ+μ=(x+y)=. 4. 如圖,直角梯形ABCD中,AB∥CD,∠DAB=90°,AD=AB=4,CD=1,動點P在邊BC上,且滿足=m+n(m,n均為正實數(shù)),則+的最小值為________. 答案: 解
31、析:(解法1)設=a,=b,則=-a+b; 設=λ,則=+=a+λb. 因為=ma+nb,所以有 1-λ=m,λ=n, 消去λ得m+n=1, +==1+++≥+2=. (解法2)以A為原點,AB所在直線為x軸,AD所在直線為y軸建立平面直角坐標系,則A(0,0),B(4,0),C(1,4), 設=λ=(-3λ,4λ),則=+=(4-3λ,4λ). 因為=m+n=(4m,4n), 所以有 4-3λ=4m,4λ=4n,消去λ得m+n=1(下同解法1). 1. 應用平面向量基本定理表示向量的實質(zhì)是利用平行四邊形法則或三角形法則進行向量的加、減或數(shù)乘運算,共線向量定理的應用起著至關
32、重要的作用.當基底確定后,任一向量的表示都是惟一的. 2. 利用向量的坐標運算解題,主要就是根據(jù)相等的向量坐標相同這一原則,通過列方程(組)進行求解;在將向量用坐標表示時,要看準向量的起點和終點坐標,也就是要注意向量的方向,不要寫錯坐標. 3. 向量共線問題中,一般是根據(jù)其中的一些關系求解參數(shù)值,如果向量是用坐標表示的,就可以使用兩個向量共線的充要條件的坐標表示列出方程,根據(jù)方程求解其中的參數(shù)值.[備課札記] 第3課時 平面向量的數(shù)量積及平面向量的 應用舉例(對應學生用書(文)、(理)77~79頁)
33、 ① 理解平面向量數(shù)量積的含義.② 掌握數(shù)量積的坐標表示,會進行平面向量數(shù)量積的運算;能利用數(shù)量積表示兩個向量夾角的余弦,會用數(shù)量積判斷兩個非零向量是否垂直. ① 平面向量的數(shù)量積及其幾何意義,數(shù)量積的性質(zhì)及運算律,數(shù)量積的坐標表示.② 了解用平面向量的數(shù)量積可以處理有關長度、角度和垂直的問題. 1. (必修4P90習題19(2)改編)已知向量a=(1,2),b=(x,-2),且a⊥(a-b),則實數(shù)x=____________. 答案:9 解析:由a⊥(a-b)知,a2=a·b,即5=x-4,則x=9. 2. 已知向量a=(1,),b=(,1),則a與
34、b夾角的大小為__________. 答案: 解析:設a與b夾角為θ,由已知,a·b=2,|a|=|b|=2,cos θ==.因為θ∈[0,π],所以θ=. 3. (2017·蘇北四市調(diào)研)已知平面向量a與b的夾角等于,若|a|=2,|b|=3,則|2a-3b|=________. 答案: 解析:由題意可得a·b=|a|·|b|cos =3,所以|2a-3b|====. 4. (必修4P89習題第8(1)題改編)已知兩個單位向量e1,e2的夾角為.若向量b1=e1-2e2,b2=3e1+4e2,則b1·b2=________. 答案:-6 解析:b1=e1-2e2,b2=3e1
35、+4e2,則b1·b2=(e1-2e2)·(3e1+4e2)=3e-2e1·e2-8e.因為e1,e2為單位向量,〈e1,e2〉=,所以b1·b2=3-2×-8=3-1-8=-6. 5. (必修4P90習題21改編)已知D是△ABC所在平面內(nèi)一點,且滿足(-)·(-)=0,則△ABC的形狀是__________. 答案:等腰三角形 解析: (-)·(-)=(-)·=0,所以·=·,所以acos B=bcos A,利用余弦定理化簡得a2=b2,即a=b,所以△ABC是等腰三角形. 1. 向量數(shù)量積的定義 (1) 向量a與b的夾角. (2) 已知兩個非零向量a和b,它們的夾角為
36、θ,我們把數(shù)量|a||b|cos_θ叫做向量a與b的數(shù)量積(或內(nèi)積),記作a·b,并規(guī)定零向量與任一向量的數(shù)量積為0. 2. 向量數(shù)量積的性質(zhì) 設a,b都是非零向量,e是單位向量,θ是a與b的夾角,則 (1) e·a=a·e. (2) a⊥b ?a·b=0. (3) 當a與b同向時,a·b=|a|·|b|; 當a與b反向時,a·b=-|a|·|b|; 特殊的,a·a=|a|2或|a|=. (4) cos θ=. (5) |a·b|≤|a|·|b|. 3. 向量數(shù)量積的運算律 (1) 交換律:a·b=b·a. (2) 分配律:(a+b)·c=a·c+b·c. (3) 數(shù)
37、乘結合律:(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb). 4. 平面向量數(shù)量積的坐標表示 (1) 若非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2.故a⊥b?x1x2+y1y2=0. (2) 設a=(x,y),則|a|=. (3) 若向量a=(x1,y1)與向量b=(x2,y2)的夾角為θ,則有cos θ==. [備課札記] , 1 平面向量數(shù)量積的運算) , 1) (1) (2017·第三次全國大聯(lián)考江蘇卷)在四邊形ABCD中,O為對角線AC,BD的交點,若|AC|=4,·=12,=,=2,則·=________.
38、 (2) 已知邊長為6的正三角形ABC,=,=,AD與BE交于點P,則·的值為__________. 答案:(1) 0 (2) 解析:(1) 因為·=2-2=2-4=12,2=16,2=4,所以·=2-2=4-4=0. (2) 以D點為坐標原點,直線BC為x軸,建立平面直角坐標系,則B(-3,0),C(3,0),A(0,3),E(1,2),P,則·的值為. 變式訓練 (2017·南通、揚州、泰州調(diào)研)如圖,已知△ABC的邊BC的垂直平分線交AC于點P,交BC于點Q.若||=3,||=5,則(+)·(-)的值為__________. 答案:-16 解析:由=-,·=0,則(+
39、)·(-)=(2-)·=2·=(+)·(-)= 2- 2=32-52=-16. , 2 平面向量的平行與垂直問題) , 2) (2017·鎮(zhèn)江一模)已知向量m=(cos α,-1),n=(2,sin α),其中α∈,且m⊥n. (1) 求cos 2α的值; (2) 若sin(α-β)=,且β∈,求角β的值. 解:(解法一)(1) 由m⊥n得,2cos α-sin α=0,sin α=2cos α, 代入cos2α+sin2α=1,得5cos2α=1,且α∈,則cos α=,sin α=, 則cos 2α=2cos2α-1=2×-1=-. (2) 由α∈,
40、β∈得,α-β∈. 因為sin(α-β)=,則cos(α-β)=. 則sin β=sin[α-(α-β)]=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β) =×-×=. 因為β∈,則β=. (解法2)(1) 由m⊥n得,2cos α-sin α=0,tan α=2, 故cos 2α=cos2α-sin2α====-. 且cos2α+sin2α=1,α∈, 則sin α=,cos α=,則cos 2α=2cos2α-1=2×-1=-. (2) 由α∈,β∈得,α-β∈. 因為sin(α-β)=,則cos(α-β)=. 則sin β=sin[α-(α-β)]=sin
41、αcos(α-β)-cos αsin(α-β) =×-×=. 因為β∈,則β=. 變式訓練 平面直角坐標系xOy中,已知向量=(6,1),=(x,y),=(-2,-3),且∥. (1) 求x與y之間的關系式; (2) 若⊥,求四邊形ABCD的面積. 解:(1) 由題意得=++=(x+4,y-2),=(x,y). 因為∥,所以(x+4)y-(y-2)x=0, 即x+2y=0. (2) 由題意=+=(x+6,y+1),=+=(x-2,y-3). 因為⊥, 所以(x+6)(x-2)+(y+1)(y-3)=0, 即x2+y2+4x-2y-15=0, 聯(lián)立 解得或 當時,
42、=(8,0),=(0,-4), S四邊形ABCD=×AC×BD=16; 當時,=(0,4),=(-8,0),S四邊形ABCD=×AC×BD=16. 所以四邊形ABCD的面積為16. , 3 平面向量的模與夾角問題) , 3) (1) 已知平面向量α,β滿足|β|=1,且α與β-α的夾角為120°,則α的模的取值范圍是____________; (2) (2017·鹽城模擬)已知||=||=,且·=1.若點C滿足|+|=1,則||的取值范圍是____________. 答案:(1) (0,] (2) [-1,+1] 解析:(1) 設△ABC中,a=|β|=
43、1,A=60°,|α|=c,由正弦定理得=,則=c,即c=sin C.又0 44、DC=90°,AD=2,BC=1,P是腰DC上的動點,則|+3| 的最小值為__________.
答案:(1) (2) 5
解析:(1) |b|=1,|a|=5,對|a-b|=兩邊平方,得2a·b=5,2|a||b|cos θ=5,cos θ=,則向量a,b的夾角為.
(2) (解法1)以D為原點,分別以DA,DC所在直線為x,y軸建立如圖所示的平面直角坐標系.
設DC=a,DP=x,∴ D(0,0),A(2,0),C(0,a),B(1,a),P(0,x),=(2,-x),=(1,a-x),∴ +3=(5,3a-4x),|+3|2=25+(3a-4x)2≥25,∴|+3|的最小 45、值為5.
(解法2)設=x(0 46、n,所以cos α-sin α=0,即tan α=.
又α∈(0,π),所以α=.
(2) 因為m+n=(cos α+,sin α-1),
所以|m+n|===.
因為α∈(0,π),所以α+∈,故當α+=π時,|m+n|取到最小值1.
●總結歸納
解決向量與三角函數(shù)綜合問題的關鍵是根據(jù)向量間的條件,利用數(shù)量積的性質(zhì),將問題轉化為三角函數(shù)的條件求解,然后利用三角恒等變換或三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)解決問題.
●題組練透
1. 已知m=(cos α,sin α),n=(2,1),α∈,若m·n=1,則sin(2α+)=____________.
答案:-
解析:由m·n 47、=2cos α+sin α=1,cos2α+sin2α=1,且α∈,得cos α=,則sin=-cos 2α=1-2cos2α=-.
2. 若向量a=(cos θ,sin θ),b=(,-1),則|2a-b|的最大值為____________.
答案:4
解析:因為向量a=(cos θ,sin θ),b=(,-1),所以|a|=1,|b|=2,a·b=cos θ-sin θ,所以|2a-b|2=4a2+b2-4a·b=8-4(cos θ-sin θ)=8-8cos ,所以|2a-b|2的最大值為16,因此|2a-b|的最大值為4.
3. 在銳角△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b
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