【三維設(shè)計】高考數(shù)學(xué)大一輪復(fù)習(xí)配套講義備考基礎(chǔ)查清 熱點命題悟通第四章 平面向量、數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入 理 蘇教版
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1、 第四章 平面向量、數(shù)系的擴(kuò)充與復(fù)數(shù)的引入 第一節(jié)平面向量的概念及其線性運算 1.向量的有關(guān)概念 (1)向量:既有大小,又有方向的量叫向量;向量的大小叫做向量的模. (2)零向量:長度為0的向量,其方向是任意的. (3)單位向量:長度等于1個單位的向量. (4)平行向量:方向相同或相反的非零向量,又叫共線向量,規(guī)定:0與任一向量共線. (5)相等向量:長度相等且方向相同的向量. (6)相反向量:長度相等且方向相反的向量. 2.向量的線性運算 向量運算 定義 法則(或幾何意義) 運算律 加法 求兩個向量和的運算 三角形法則 平行四邊形法則 (
2、1)交換律: a+b=b+a; (2)結(jié)合律: (a+b)+c= a+(b+c) 減法 求a與b的相反向量-b的和的運算叫做a與b的差 三角形法則 a-b=a+(-b) 數(shù)乘 求實數(shù)λ與向量a的積的運算 (1)|λa|=|λ||a|; (2)當(dāng)λ>0時,λa的方向與a的方向相同;當(dāng)λ<0時,λa的方向與a的方向相反;當(dāng)λ=0時,λa=0 λ(μ a)=(λμ)a; (λ+μ)a=λa+μa; λ(a+b)=λa+λb 3.共線向量定理 向量a(a≠0)與b共線的充要條件是存在唯一一個實數(shù)λ,使得b=λa. 1.作兩個向量的差時,要注意向量的方向是指向
3、被減向量的終點; 2.在向量共線的重要條件中易忽視“a≠0”,否則λ可能不存在,也可能有無數(shù)個; 3.要注意向量共線與三點共線的區(qū)別與聯(lián)系. [試一試] 1.(2013蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))如圖,在△OAC中,B為AC的中點,若=x+y(x,y∈R),則x-y=________. 解析:法一:(直接法)根據(jù)圖形有 所以=+2(-), 所以=-+2,而=x+y, 所以故x-y=-3. 法二:(間接法)由B為AC的中點得+=2, 所以=-+2,而=x+y, 所以故x-y=-3. 答案:-3 2.若菱形ABCD的邊長為2,則|-+|=________. 解析:|-+|=|++
4、|=||=2. 答案:2 1.向量的中線公式 若P為線段AB的中點,O為平面內(nèi)一點,則=(+). 2.三點共線等價關(guān)系 A,P,B三點共線?=λ (λ≠0)? =(1-t)+t (O為平面內(nèi)異于A,P,B的任一點,t∈R)?=x+y (O為平面內(nèi)異于A,P,B的任一點,x∈R,y∈R,x+y=1). [練一練] 1.D是△ABC的邊AB上的中點,若=x+y,則x+y=________. 解析:∵=-=-,則x=,y=-1 ∴x+y=-. 答案:- 2.已知a與b是兩個不共線向量,且向量a+λb與-(b-3a)共線,則λ=________. 解析:由題意知a+λb=k
5、[-(b-3a)], 所以解得 答案:- 考點一 向量的有關(guān)概念 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,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; ⑤若a∥b,b∥c,則a∥c. 其中正確命題的序號是________. 解析:①不正確.兩個向量的長度相等,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, ∴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||
6、=||,因此,=. ③正確.∵a=b,∴a,b的長度相等且方向相同, 又b=c,∴b,c的長度相等且方向相同, ∴a,c的長度相等且方向相同,故a=c. ④不正確.當(dāng)a∥b且方向相反時,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. ⑤不正確.考慮b=0這種特殊情況. 綜上所述,正確命題的序號是②③. 答案:②③. 2.設(shè)a0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,假命題的個數(shù)是________. 解析:向量是既有
7、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a=-|a|a0,故②③也是假命題.綜上所述,假命題的個數(shù)是3. 答案:3 [備課札記]
8、 [類題通法] 平面向量中常用的幾個結(jié)論 (1)相等向量具有傳遞性,非零向量的平行也具有傳遞性. (2)向量可以平移,平移后的向量與原向量是相等向量.解題時不要把它與函數(shù)圖像的平移混為一談. (3)是與a同向的單位向量,-是與a反向的單位向量. 考點二 向量的線性運算 [典例] (2013江蘇高考)設(shè)D,E分別是△ABC的邊AB,BC上的點,AD=
9、AB,BE=BC.若=λ1+λ2(λ1,λ2為實數(shù)),則λ1+λ2的值為________. [解析] 由題意=+=+=+(+)=-+, 所以λ1=-,λ2=,即λ1+λ2=. [答案] [備課札記]
10、 若條件變?yōu)椋喝簦?,=+λ,則λ=________. 解析:∵=+,=+, ∴2=+++. 又∵=2, ∴2=++ =++(-) =+. ∴=+,即λ=. 答案: [類題通法] 在向量線性運算時,要盡可能轉(zhuǎn)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(yīng)邊成比例等平面幾何的性質(zhì),把未知向量轉(zhuǎn)化為與已知向量有直接關(guān)系的向量來
11、求解. [針對訓(xùn)練] 若A,B,C,D是平面內(nèi)任意四點,給出下列式子: ①+=+;②+=+; ③-=+.其中正確的有________個. 解析:①式的等價式是-=-,左邊=+,右邊=+,不一定相等;②式的等價式是-=-,+=+=成立;③式的等價式是-=+,=成立. 答案:2 考點三 共線向量定理的應(yīng)用 [典例] 設(shè)兩個非零向量a與b不共線, (1)若=a+b,=2a+8b,=3(a-b), 求證:A,B,D三點共線. (2)試確定實數(shù)k,使ka+b和a+kb共線. [解] (1)證明:∵=a+b,=2a+8b,=3(a-b), ∴=+=2a+8b+3(a-b)=2a
12、+8b+3a-3b=5(a+b)=5. ∴,共線, 又∵它們有公共點B, ∴A,B,D三點共線. (2)∵ka+b與a+kb共線, ∴存在實數(shù)λ,使ka+b=λ(a+kb), 即ka+b=λa+λkb. ∴(k-λ)a=(λk-1)b. ∵a,b是不共線的兩個非零向量, ∴k-λ=λk-1=0, ∴k2-1=0.∴k=1. [備課札記]
13、 [類題通法] 1.共線向量定理及其應(yīng)用 (1)可以利用共線向量定理證明向量共線,也可以由向量共線求參數(shù)的值. (2)若a,b不共線,則λa+μb=0的充要條件是λ=μ=0,這一結(jié)論結(jié)合待定系數(shù)法應(yīng)用非常廣泛. 2.證明三點共線的方
14、法 若=λ,則A、B、C三點共線. [針對訓(xùn)練] 已知a,b不共線,=a,=b,=c,=d,=e,設(shè)t∈R,如果3a=c,2b=d,e=t(a+b),是否存在實數(shù)t使C,D,E三點在一條直線上?若存在,求出實數(shù)t的值,若不存在,請說明理由. 解:由題設(shè)知,=d-c=2b-3a,=e-c=(t-3)a+tb,C,D,E三點在一條直線上的充要條件是存在實數(shù)k,使得=k,即(t-3)a+tb=-3ka+2kb, 整理得(t-3+3k)a=(2k-t)b. 因為a,b不共線,所以有,解之得t=. 故存在實數(shù)t=使C,D,E三點在一條直線上. [課堂練通考點] 1.給出下列命題:
15、 ①兩個具有公共終點的向量,一定是共線向量. ②兩個向量不能比較大小,但它們的模能比較大小. ③λa=0(λ為實數(shù)),則λ必為零. ④λ,μ為實數(shù),若λa=μb,則a與b共線. 其中錯誤的命題的有________個. 解析:①錯誤,兩向量共線要看其方向而不是起點或終點. ②正確,因為向量既有大小,又有方向,故它們不能比較大小,但它們的模均為實數(shù),故可以比較大?。? ③錯誤,當(dāng)a=0時,不論λ為何值,λa=0. ④錯誤,當(dāng)λ=μ=0時,λa=μb=0,此時,a與b可以是任意向量. 答案:3 2.如圖,已知=a,=b,=3,用a,b表示,則=________. 解析:∵=-=a
16、-b, 又=3, ∴==(a-b), ∴=+=b+(a-b)=a+b. 答案:a+b 3.(2013蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))已知點P在△ABC 所在的平面內(nèi),若2+3+4=3,則△PAB與△PBC的面積的比值為________. 解析:因為2+3+4=3, 所以2+3+4=3-3, 即5+4=0, 所以△PAB與△PBC的面積的比為PA∶PC=4∶5. 答案: 4.(2014“江南十?!甭?lián)考)如圖,在△ABC中,∠A=60,∠A的平分線交BC于D,若AB=4,且=+λ (λ∈R),則AD的長為________. 解析:因為B,D,C三點共線,所以有+λ=1,解得λ=,如圖,過點
17、D分別作AC,AB的平行線交AB,AC于點M,N,則=,=, 經(jīng)計算得AN=AM=3,AD=3. 答案:3 5.在?ABCD中,=a,=b,=3,M為BC的中點,則=________(用a,b表示). 解析:由=3得4=3=3(a+b), =a+b, 所以=(a+b)-=-a+b. 答案:-a+b 6.設(shè)點M是線段BC的中點,點A在直線BC外,2=16,|+|=|-|,則||=________. 解析:由|+|=|-|可知,⊥, 則AM為Rt△ABC斜邊BC上的中線, 因此,||=||=2. 答案:2 [課下提升考能] 第Ⅰ組:全員必做題 1.設(shè)a、b是兩個非零向
18、量,下列結(jié)論正確的有________.(填寫序號) ①若|a+b|=|a|-|b|,則a⊥b ②若a⊥b,則|a+b|=|a|-|b| ③若|a+b|=|a|-|b|,則存在實數(shù)λ,使得b=λa ④若存在實數(shù)λ,使得b=λa,則|a+b|=|a|-|b| 解析:對于①,可得cosa,b=-1,因此a⊥b不成立;對于②,滿足a⊥b時|a+b|=|a|-|b|不成立;對于③,可得 cosa,b=-1,因此成立,而④顯然不一定成立. 答案:③ 2.(2013徐州期中)設(shè)O是△ABC內(nèi)部一點,且+=-2,則△AOB與△AOC的面積之比為________. 解析:設(shè)M為邊AC的
19、中點.因為+=-2,所以點O是△ABC的中線BM的中點,從而所求面積之比為1∶2. 答案:1∶2 3.在△ABC中,N是AC邊上一點,且=,P是BN上的一點,若=m+,則實數(shù)m的值為________. 解析:如圖,因為=, 所以=,=m+=m+,因為B、P、N三點共線, 所以m+=1,所以m=. 答案: 4.(2013南通期中)設(shè)D,P為△ABC內(nèi)的兩點,且滿足=(+),=+,則=________. 解析:設(shè)E為邊BC的中點.由=(+)可知, 點D在△ABC的中線AE上,且AD=AE, 由=+,得=, 利用平面幾何知識知==. 答案: 5.(2014南通期末)在△AB
20、C中,a,b,c分別是角A,B,C所對的邊,且3a+4b+5c=0,則a∶b∶c=________. 解析:在△ABC中有++=0, 又3a+4b+5c=0,消去得 (3a-5c) +(4b-5c) =0, 從而3a-5c=0,4b-5c=0, 故a∶b∶c=20∶15∶12. 答案:20∶15∶12 6.(2014淮陰模擬)已知△ABC和點M滿足++=0.若存在實數(shù)m使得+=m成立,則m=________. 解析:由題目條件可知,M為△ABC的重心, 連接AM并延長交BC于D,則=, 因為AD為中線,則+=2=3, 所以m=3. 答案:3 7.(2014蘇北四市質(zhì)檢
21、)已知a,b是非零向量,且a,b的夾角為,若向量p=+,則|p|=________. 解析:和分別表示與a,b同向的單位向量, 所以長度均為1.又二者的夾角為, 故|p|= =. 答案: 8.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;③=-a+b;④++=0. 其中正確命題的個數(shù)為________. 解析:=a,=b,=+ =-a-b,故①錯; =+=a+b,故②錯; =(+)=(-a+b) =-a+b,故③正確; ∴++=-b-a+a+b+b-a=0. ∴正確命題為②③④. 答案:3 9.(201
22、3蘇北四市三調(diào))如圖,在邊長為1的正三角形ABC中,E,F(xiàn)分別是邊AB,AC上的點,若=m,=n,其中m,n∈(0,1).設(shè)EF的中點為M,BC的中點為N. (1)若A,M,N三點共線,求證:m=n; (2)若m+n=1,求||的最小值. 解:(1)證明:由A,M,N三點共線,得∥. 設(shè)=λ (λ∈R),即(+)=λ(+), 所以m+n=λ(+). 因為與不共線,所以m=n. (2)因為=-=(+)-(+)=(1-m)+(1-n) , 又m+n=1,所以=(1-m) +m, 所以||2=(1-m)2+m2+(1-m)m=(1-m)2+m2+(1-m)m =2+, 故當(dāng)m=
23、時,||min=. 10.如圖所示,在△ABC中,D,F(xiàn)分別是BC,AC的中點,=,=a,=b. (1)用a,b表示向量,,,,; (2)求證:B,E,F(xiàn)三點共線. 解:(1)延長AD到G, 使=, 連接BG,CG,得到?ABGC, 所以=a+b, ==(a+b), ==(a+b),==b, =-=(a+b)-a=(b-2a), =-=b-a=(b-2a). (2)證明:由(1)可知=,又因為 ,有公共點B, 所以B,E,F(xiàn)三點共線. 第Ⅱ組:重點選做題 1.A,B,O是平面內(nèi)不共線的三個定點,且=a,=b,點P關(guān)于點A的對稱點為Q,點Q關(guān)于點B的對稱點為R,用
24、a、b表示,則=________. 解析:=-=(+)-(+) =2-2=2(b-a). 答案:2(b-a) 2.已知O為四邊形ABCD所在平面內(nèi)一點,且向量,,,滿足等式+=+,則四邊形ABCD的形狀為________. 解析:由+=+得 -=-, ∴=.所以四邊形ABCD為平行四邊形. 答案:平行四邊形 第二節(jié)平面向量的基本定理及坐標(biāo)表示 1.平面向量基本定理 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)的任意向量a,有且只有一對實數(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.
25、 2.平面向量的坐標(biāo)運算 (1)向量加法、減法、數(shù)乘向量及向量的模: 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若向量的起點是坐標(biāo)原點,則終點坐標(biāo)即為向量的坐標(biāo). ②設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則=(x2-x1,y2-y1), ||=. 3.平面向量共線的坐標(biāo)表示 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b≠0.a∥b?x1y2-x2y1=0. 1.若a、b為非零向量,當(dāng)a∥b時,a,b的夾角為0或180,求解時
26、容易忽視其中一種情形而導(dǎo)致出錯; 2.要區(qū)分點的坐標(biāo)與向量坐標(biāo)的不同,盡管在形式上它們完全一樣,但意義完全不同,向量坐標(biāo)中既有方向也有大小的信息. 3.若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件不能表示成=,因為x2,y2有可能等于0,應(yīng)表示為x1y2-x2y1=0. [試一試] 1.(2014南京、鹽城一模)若向量a=(2,3),b=(x,-6),且a∥b,則實數(shù)x=________. 解析:由a∥b得2(-6)=3x,解得x=-4. 答案:-4 2.已知向量a=(1,2),b=(x,1),u=a+2b,v=2a-b,且u∥v,則實數(shù)x的值是________.
27、 解析:∵u=(1+2x,4),v=(2-x,3),u∥v, ∴8-4x=3+6x,∴x=. 答案: 用基向量表示所求向量時,注意方程思想的運用. [練一練] 設(shè)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. 解析:由題意,設(shè)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 答案:?。?
28、 考點一 平面向量的坐標(biāo)運算 1.(2014蘇中三市、宿遷調(diào)研(一))在平面直角坐標(biāo)系中,已知向量=(2,1),=(3,5),則向量的坐標(biāo)為________. 解析:=-=(1,4). 答案:(1,4) 2.(2013北京高考)向量a,b,c在正方形網(wǎng)格中的位置如圖所示.若c=λa+μb(λ,μ∈R),則=________. 解析:設(shè)i,j分別為水平方向和豎直方向上的正向單位向量,則a=-i+j,b=6i+2j,c=-i-3j,所以-i-3j=λ(-i+j)+μ(6i+2j),根據(jù)平面向量基本定理得λ=-2,μ=-,所以=4. 答案:4 3.已知A(-2,4),B(3,-1
29、),C(-3,-4).設(shè)=a,=b,=c. (1)求3a+b-3c; (2)求滿足a=mb+nc的實數(shù)m,n. 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=(-6m+n,-3m+8n), ∴解得 [備課札記]
30、 [類題通法] 1.向量的坐標(biāo)運算實現(xiàn)了向量運算代數(shù)化,將數(shù)與形結(jié)合起來,從而可使幾何問題轉(zhuǎn)化為數(shù)量運算. 2.兩個向量相等當(dāng)且僅當(dāng)它們的坐標(biāo)對應(yīng)相同.此時注意方程(組)思想的應(yīng)用. 考點二 平面
31、向量基本定理及其應(yīng)用 [典例] 如圖,在梯形ABCD中,AD∥BC,且AD=BC,E,F(xiàn)分別為線段AD與BC的中點.設(shè)=a,=b,試用a,b為基底表示向量,,. [解析] =++=-b-a+b=b-a, =+=-b+=b-a, =+=-b-=a-b. [備課札記]
32、 [類題通法] 用平面向量基本定理解決問題的一般思路 (1)先選擇一組基底,并運用該基底將條件和結(jié)論表示為向量的形式,再通過向量的運算來解決. (2)在基底未給出的情況下,合理地選取基底會給解題帶來方便.另外,要熟練運用平面幾何的一些性質(zhì)定理. [針對訓(xùn)練] (2014濟(jì)南調(diào)研)如圖,在△ABC中,=,P是BN上
33、的一點,若=m+,則實數(shù)m的值為________. 解析:因為=+=+k=+k(-)=+k =(1-k)+, 且=m+, 所以1-k=m,=, 解得k=,m=. 答案: 考點三 平面向量共線的坐標(biāo)表示 [典例] 平面內(nèi)給定三個向量a=(3,2),b=(-1,2),c=(4,1). (1)求滿足a=mb+nc的實數(shù)m,n; (2)若(a+kc)∥(2b-a),求實數(shù)k; [解] (1)由題意得(3,2)=m(-1,2)+n(4,1), 所以得 (2)a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2), 由題意得2(3+4k)-(-5)(2+k)=0. ∴k=-
34、. [備課札記]
35、 在本例條件下,若d滿足(d-c)∥(a+b),且|d-c|=,求d. 解:設(shè)d=(x,y),d-c=(x-4,y-1),a+b=(2,4), 由題意得 得或 ∴d=(3,-1)或(5,3). [類題通法] 1.向量共線的兩種表示形式 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),①a∥b?a=λb(b≠0);②a∥b?x1y2-x2y1=0,至于使用哪種形式,應(yīng)視題目的具體條件而定,一般情況涉及坐標(biāo)的應(yīng)用②. 2.兩向量共線的充要條件的作用 判斷兩向量是否共線(平行),可解決三點共線的問題;另外,利用兩向量共線的充要條件可以列出方程(組),求出未知數(shù)的值.
36、 [針對訓(xùn)練] 已知A(1,1),B(3,-1),C(a,b). (1)若A,B,C三點共線,求a,b的關(guān)系式; (2)若=2,求點C的坐標(biāo). 解:(1)由已知得=(2,-2),=(a-1,b-1), ∵A,B,C三點共線,∴∥. ∴2(b-1)+2(a-1)=0,即a+b=2. (2)∵=2, ∴(a-1,b-1)=2(2,-2). ∴解得 ∴點C的坐標(biāo)為(5,-3). [課堂練通考點] 1.(2013南京二模)若平面向量a,b滿足|a+b|=1,a+b平行于y軸,a=(2,-1),則b=________. 解析:設(shè)b=(x,y),則a+b=(2+x,y-1)
37、,由條件知2+x=0,|y-1|=1,解得x=-2,y=0或x=-2,y=2,故b=(-2,0)或(-2,2). 答案:(-2,2)或(-2,0) 2.已知向量a=(2,3),b=(-1,2),若(ma+nb)∥(a-2b),則等于________. 解析:由題意得ma+nb=(2m-n,3m+2n) a-2b=(4,-1), 由于(ma+nb)∥(a-2b), 可得-(2m-n)-4(3m+2n)=0,可得=-. 答案:- 3.(2014蘇北四市質(zhì)檢)已知向量a=(sin θ,cos θ),b=(3,-4),若a∥b,則tan 2θ=________. 解析:由題意,得-
38、4sin θ-3cos θ=0,所以tan θ=-,所以tan 2θ==-. 答案:- 4.已知點A(2,1),B(0,2),C(-2,1),O(0,0),給出下面的結(jié)論: ①直線OC與直線BA平行;②+=; ③+=;④=-2. 其中正確結(jié)論的個數(shù)是________. 解析:∵由題意得kOC==-,kBA==-, ∴OC∥BA,①正確;∵+=,∴②錯誤; ∵+=(0,2)=,∴③正確; ∵-2=(-4,0),=(-4,0),∴④正確. 答案:3 5.已知兩點A(1,0),B(1,1),O為坐標(biāo)原點,點C在第二象限,且∠AOC=135,設(shè)=-+λ(λ∈R),則λ的值為___
39、_____. 解析:由∠AOC=135知,點C在射線y=-x(x<0)上,設(shè)點C的坐標(biāo)為(a,-a),a<0,則有(a,-a)=(-1+λ,λ),得a=-1+λ,-a=λ,消掉a得λ=. 答案: 6.在△ABC中,M為邊BC上任意一點,N為AM中點,=λ+μ,則λ+μ的值為________. 解析:∵M(jìn)為邊BC上任意一點, ∴可設(shè)=x+y(x+y=1). ∵N為AM中點, ∴==x+y=λ+μ. ∴λ+μ=(x+y)=. 答案: [課下提升考能] 第Ⅰ組:全員必做題 1.(2013遼寧高考改編)已知點A(1,3),B(4,-1),則與向量同方向的單位向量為_______
40、_. 解析:=(3,-4),則與其同方向的單位向量e==(3,-4)=. 答案: 2.已知△ABC中,點D在BC邊上,且=2,=r+s,則r+s的值是________. 解析:∵=2, ∴==(-), ∴=-AC, 又=r+s,∴r=,s=-, ∴r+s=0. 答案:0 3.已知向量a=,b=(x,1),其中x>0,若(a-2b)∥(2a+b),則x的值為________. 解析:a-2b=,2a+b=(16+x,x+1), 由已知(a-2b)∥(2a+b),顯然2a+b≠0, 故有=λ(16+x,x+1),λ∈R, ∴?x=4(x>0). 答案:4 4.若α,
41、β是一組基底,向量γ=xα+yβ(x,y∈R),則稱(x,y)為向量γ在基底α,β下的坐標(biāo),現(xiàn)已知向量a在基底p=(1,-1),q=(2,1)下的坐標(biāo)為(-2,2),則a在另一組基底m=(-1,1),n=(1,2)下的坐標(biāo)為________. 解析:∵a在基底p,q下的坐標(biāo)為(-2,2), 即a=-2p+2q=(2,4), 令a=xm+yn=(-x+y,x+2y), ∴即 ∴a在基底m,n下的坐標(biāo)為(0,2). 答案:(0,2) 5.如圖,在平行四邊形ABCD中,O是對角線AC,BD的交點,N是線段OD的中點,AN的延長線與CD交于點E,則下列說法錯誤的是________.(填寫
42、序號) ①=+ ②=- ③=+ ④=+ 解析:由向量減法的三角形法則知,=-,排除②;由向量加法的平行四邊形法則知,=+,==+,排除①、③. 答案:④ 6.在△ABC中,點P在BC上,且=2,點Q是AC的中點,若=(4,3),=(1,5),則=________. 解析:=-=(-3,2), ∴=2=(-6,4). =+=(-2,7), ∴=3=(-6,21). 答案:(-6,21) 7.P={a|a=(-1,1)+m(1,2),m∈R},Q={b|b=(1,-2)+n(2,3),n∈R}是兩個向量集合,則P∩Q等于________. 解析:P中,a=(-1+m,1
43、+2m), Q中,b=(1+2n,-2+3n). 則 得 此時a=b=(-13,-23). 答案: 8.已知向量=(1,-3),=(2,-1),=(k+1,k-2),若A,B,C三點能構(gòu)成三角形,則實數(shù)k應(yīng)滿足的條件是________. 解析:若點A,B,C能構(gòu)成三角形, 則向量,不共線. ∵=-=(2,-1)-(1,-3)=(1,2), =-=(k+1,k-2)-(1,-3)=(k,k+1), ∴1(k+1)-2k≠0,解得k≠1. 答案:k≠1 9.已知a=(1,0),b=(2,1).求: (1)|a+3b|; (2)當(dāng)k為何實數(shù)時,ka-b與a+3b平行,平
44、行時它們是同向還是反向? 解:(1)因為a=(1,0),b=(2,1),所以a+3b=(7,3), 故|a+3b|==. (2)ka-b=(k-2,-1),a+3b=(7,3), 因為ka-b與a+3b平行, 所以3(k-2)+7=0,即k=-. 此時ka-b=(k-2,-1)=, a+3b=(7,3),則a+3b=-3(ka-b), 即此時向量a+3b與ka-b方向相反. 10.已知點O為坐標(biāo)原點,A(0,2),B(4,6),=t1+t2. (1)求點M在第二或第三象限的充要條件; (2)求證:當(dāng)t1=1時,不論t2為何實數(shù),A,B,M三點都共線. 解:(1) =t1
45、+t2=t1(0,2)+t2(4,4)=(4t2,2t1+4t2). 當(dāng)點M在第二或第三象限時, 有 故所求的充要條件為t2<0且t1+2t2≠0. (2)證明:當(dāng)t1=1時, 由(1)知=(4t2,4t2+2). ∵=-=(4,4), =-=(4t2,4t2)=t2(4,4)=t2, ∴A,B,M三點共線. 第Ⅱ組:重點選做題 1.(2013南通二模)如圖,正六邊形ABCDEF中,P是△CDE內(nèi)(包括邊界)的動點.設(shè)=α+β(α,β∈R),則α+β的取值范圍是________. 解析:法一:分別延長DC,AB交于點G,則 CG∥AF,且CG=AF, 從而=+=2+,
46、 同理可得=+2, =2+2,因為點P在△CDE內(nèi)部(包括邊界), 所以α+β∈[3,4]. 法二:建立如圖所示的直角坐標(biāo)系, 不妨設(shè)正六邊形ABCDEF的邊長為2, 則點A(0,0),B(2,0),C(3,),D(2,2), E(0,2),F(xiàn)(-1,),從而點P位于區(qū)域中. 又=α+β=(2α-β,β), 代入可行域得于是α+β∈[3,4]. 答案:[3,4] 2.(2014蘇錫常鎮(zhèn)一模)如圖,在正方形ABCD中,E為AB的中點,P為以A為圓心、AB為半徑的圓弧上的任意一點,設(shè)向量=λ+ μ,則λ+μ的最小值為________. 解析:以A為原點,如圖建立直角坐標(biāo)系,
47、不妨設(shè)正方形ABCD的邊長為1,則=(1,1),=.設(shè)=(cos α, sin α),α∈.由=λ+μ得所以μ=, 故λ+μ=μsin α-1+μ=3-1. 設(shè)f(α)=,α∈, 則f′(α)=. 因為f′(α)>0恒成立,故f(α)在上單調(diào)增. 所以當(dāng)α=0時,f(α)min=f(0)=, 所以(λ+μ)min=. 答案: 第三節(jié)平面向量的數(shù)量積與平面向量應(yīng)用舉例 1.平面向量的數(shù)量積 平面向量數(shù)量積的定義 已知兩個非零向量a和b,它們的夾角為θ,把數(shù)量|a||b|cos θ叫做a和b的數(shù)量積(或內(nèi)積),記作ab.即ab=|a||b|cos θ,規(guī)
48、定0a=0. 2.向量數(shù)量積的運算律 (1)ab=ba; (2)(λa)b=λ(ab)=a(λb); (3)(a+b)c=ac+bc. 3.平面向量數(shù)量積的有關(guān)結(jié)論 已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2) 結(jié)論 幾何表示 坐標(biāo)表示 模 |a|= |a|= 夾角 cos θ= cos θ= a⊥b的充要條件 ab=0 x1x2+y1y2=0 |ab|與|a||b|的關(guān)系 |ab|≤|a||b| |x1x2+y1y2|≤ 1.若a,b,c是實數(shù),則ab=ac?b=c(a≠0);但對于向量就沒有這樣的性質(zhì),即若向量a,b,c,若滿足ab=a
49、c(a≠0),則不一定有b=c,即等式兩邊不能同時約去一個向量,但可以同時乘以一個向量. 2.?dāng)?shù)量積運算不適合結(jié)合律,即(ab)c≠a(bc),這是由于(ab)c表示一個與c共線的向量,a(bc)表示一個與a共線的向量,而a與c不一定共線,因此(ab)c與a(bc)不一定相等. [試一試] 1.(2014蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))已知兩個單位向量e1,e2的夾角為120,若向量a=e1+2e2,b=4e1,則ab=________. 解析:ab=(e1+2e2)4e1=4e+8e1e2 =4+811=0. 答案:0 2.(2013鎮(zhèn)江期末)在菱形ABCD中,AB=2,B=,=3,=3,則=_
50、_______. 解析:如圖,依題意向量,所成角為,||=||=2,=-,EF―→=+,=(-)=||2+-||2=-12. 答案:-12 1.明確兩個結(jié)論: (1)兩個向量a與b的夾角為銳角,則有ab>0,反之不成立(因為夾角為0時不成立); (2)兩個向量a與b的夾角為鈍角,則有ab<0,反之不成立(因為夾角為π時不成立). 2.利用向量垂直或平行的條件構(gòu)造方程或函數(shù)是求參數(shù)或最值問題常用的方法與技巧. [練一練] 1.已知向量a,b均為非零向量,(a-2b)⊥a,(b-2a)⊥b,則a,b的夾角為________. 解析:(a-2b)a=|a|2-2ab=0,(b-
51、2a)b=|b|2-2ab=0,所以|a|2=|b|2,即|a|=|b|,故|a|2-2ab= |a|2-2|a|2cosa,b=0,可得cosa,b=,又因為0≤a,b≤π,所以a,b=. 答案: 2.(2013南通三模)已知向量a與b的夾角為60,且|a|=1,|b|=2,那么(a+b)2的值為________. 解析:(a+b)2=1+4+212cos 60=7. 答案:7 考點一 平面向量的數(shù)量積的運算 1.(2014南通、泰州、揚州一調(diào))在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知向量a=(1,2),a-b=(3,1),則ab=________. 解析:法
52、一:由a=5,得a2-ab=5, 即5-ab=5,所以ab=0. 法二:由a=(1,2),a-b=(3,1),得b=(-4,2), 所以ab=0 答案:0 2.已知平面向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),若|a|=2,|b|=3,ab=-6.則的值為________. 解析:由已知得,向量a=(x1,y1)與b=(x2,y2)反向,3a+2b=0,即3(x1,y1)+2(x2,y2)=(0,0),得x1=-x2,y1=-y2,故=-. 答案:- 3.(2012江蘇高考)如圖,在矩形ABCD中,AB=,BC=2,點E為BC的中點,點F在邊CD上,若=,則的值是______
53、__. 解析:以點A為坐標(biāo)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(biāo)系,則=(,0),=(,1),=(0,2).設(shè)=(x,2),x>0,則=x=,解得x=1.所以F(1,2),=(1-,2),于是=. 答案: 4.在△ABC中,若∠A=120,=-1,則|BC―→|的最小值是________. 解析:∵=-1,∴||||cos 120=-1,即 ||||=2,∴||2=|-|2=2-2+2≥2||||-2=6, ∴||min=. 答案: [備課札記]
54、 [類題通法] 向量數(shù)量積的兩種運算方法 (1)當(dāng)已知向量的模和夾角時,可利用定義法求解,即ab=|a||b|co
55、sa,b. (2)當(dāng)已知向量的坐標(biāo)時,可利用坐標(biāo)法求解,即若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則ab=x1x2+y1y2. 運用兩向量的數(shù)量積可解決長度、夾角、垂直等問題,解題時應(yīng)靈活選擇相應(yīng)公式求解. 考點二 平面向量數(shù)量積的性質(zhì) 平面向量數(shù)量積的性質(zhì)是高考的重點,歸納起來常見的命題角度有:(1)平面向量的模; (2)平面向量的夾角; (3)平面向量的垂直. 角度一 平面向量的模 1.(2014南京一模)已知平面向量a,b滿足|a|=1,|b|=2,a與b的夾角為.以a,b為鄰邊作平行四邊形,則此平行四邊形的兩條對角線中較短的一條的長度為________.
56、解析:設(shè)=a,=b,如圖所示, ||2=1+4-212cos=3, 所以BD=. 答案: 角度二 平面向量的夾角 2.(1)(2013鹽城二模)已知向量a的模為2,向量e為單位向量,e⊥(a-e),則向量a與e的夾角大小為________. 解析:由條件得e(a-e)=0,從而ea=1. 所以cos〈a,e〉=,故〈a,e〉=. 答案: (2)(2014蘇北四市一調(diào))設(shè)a,b,c是單位向量,且a=b+c,則向量a,b的夾角等于________. 解析:a,b,c是單位向量,模都為1,由a=b+c得a-b=c,所以(a-b)2=c2,即a2+b2-2ab=c2,得ab=,所以
57、|a||b|cos θ=,即cos θ=,故θ=. 答案: 角度三 平面向量的垂直 3.(1)(2013鹽城二模)已知向量a=(-3,2),b=(-1,0),且向量λa+b與a-2b垂直,則實數(shù)λ的值為________. 解析:由條件知|a|=,|b|=1,ab=3, 又λa+b與a-2b垂直,所以(λa+b)(a-2b)=0, 即λa2-2b2+(1-2λ)ab=0, 于是13λ-2+(1-2λ)3=0,解得λ=-. 答案:- (2)在直角三角形ABC中,已知=(2,3),=(1,k),則k的值為________. 解析:①當(dāng)A=90時, ∵⊥,∴=0. ∴21+3k
58、=0,解得k=-. ②當(dāng)B=90時,∵⊥, 又=-=(1,k)-(2,3)=(-1,k-3), ∴=2(-1)+3(k-3)=0, 解得k=. ③當(dāng)C=90時, ∵⊥,∴1(-1)+k(k-3)=0, 即k2-3k-1=0.∴k=. 答案:-或或. [備課札記]
59、 [類題通法] 1.求兩非零向量的夾角時要注意: (1)向量的數(shù)量積不滿足結(jié)合律; (2)數(shù)量積大于0說明不共線的兩向量的夾角為銳角,數(shù)量積等于0說明兩向量的夾角為直角,數(shù)量積小于0且兩向量不能共線時兩向量的夾角就是鈍角. 2.利用數(shù)量積求解長度問題的處理方法 (1)a2=aa=|a|2或|a|=. (2)
60、|ab|==. (3)若a=(x,y),則|a|=. 考點三 平面向量與三角函數(shù)的綜合 [典例] (2013江蘇高考)已知向量a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),0<β<α<π. (1)若|a-b|=,求證:a⊥b; (2)設(shè)c=(0,1),若a+b=c,求α,β的值. [解] (1)證明:由題意得|a-b|2=2, 即(a-b)2=a2-2ab+b2=2. 又因為a2=b2=|a|2=|b|2=1, 所以2-2ab=2,即ab=0,故a⊥b. (2)因為a+b=(cos α+cos β,sin α+sin β)=(0,1), 所以 由此得
61、,cos α=cos (π-β),由0<β<π,得0<π-β<π. 又0<α<π,故α=π-β.代入sin α+sin β=1, 得sin α=sin β=,而α>β,所以α=,β=. [備課札記]
62、 [類題通法] 平面向量與三角函數(shù)的綜合問題的解題思路 (1)題目條件給出向量的坐標(biāo)中含有三角函數(shù)的形式,運用向量共線或垂直或等式成立等,得到三角函數(shù)的關(guān)系式,然后求解. (2)給出用三角函數(shù)表示的向量坐標(biāo),要求的是向量的?;蛘咂渌蛄康谋磉_(dá)形式,解題思路是經(jīng)過向量的運算,利用三角函數(shù)在定義域內(nèi)的有界性,求得值域等. [針對訓(xùn)練] 已知向量a=(sin θ,cos θ-2sin θ)
63、,b=(1,2). (1)若a∥b,求tan θ的值; (2)若|a|=|b|,0<θ<π,求θ的值. 解:(1)因為a∥b,所以2sin θ=cos θ-2sin θ, 于是4sin θ=cos θ,故tan θ=. (2)由|a|=|b|,知sin2θ+(cos θ-2sin θ)2=5, 所以1-2sin 2θ+4sin2θ=5. 從而-2sin 2θ+2(1-cos 2θ)=4,即sin 2θ+cos 2θ=-1, 于是sin=-. 又由0<θ<π,知<2θ+<, 所以2θ+=或2θ+=. 因此θ=或θ=. [課堂練通考點] 1.(2011江蘇高考)已知e
64、1,e2是夾角為的兩個單位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2.若ab=0,則實數(shù)k的值為________. 解析:由題得|e1|=|e2|=1,e1e2=|e1||e2|cos=-,所以ab=(e1-2e2)(ke1+e2)=k|e1|2+(1-2k)e1e2-2|e2|2=k+-2=0,解得k=. 答案: 2.在△ABC中,若==2,則邊AB的長等于________. 解析:由題意得+=(+)=||2=4,所以AB=2. 答案:2 3.已知向量a=(-2,2),b=(5,k).若|a+b|不超過5,則實數(shù)k的取值范圍是________. 解析:因為a=(-2,2),b=(
65、5,k),所以a+b=(3,k+2),所以|a+b|==≤5,解得-6≤k≤2 答案:[-6,2] 4.(2013淮安二模)在△ABC中,已知AB=2,BC=3,∠ABC=60,BD⊥AC,D為垂足,則BC―→的值為________. 解析:=(+)=+ ==||||cos∠ABD=||2. 在△ABC中,由余弦定理得AC=,又S△ABC=ABBCsin∠ABC=23sin 60=,所以ACBD=,所以BD=, 所以=||2=. 答案: 5.若非零向量a,b滿足|a|=3|b|=|a+2b|,則a與b夾角的余弦值為________. 解析:由|a|=|a+2b|,兩邊平方,得
66、|a|2=(a+2b)2 =|a|2+4|b|2+4ab,所以ab=-|b|2. 又|a|=3|b|,所以cosa,b===-. 答案:- 6.在△ABC中,AB=10,AC=6,O為BC的垂直平分線上一點,則=________. 解析:取BC邊的中點D,連接AD,則=(+)=+==(+)(-)=(2-2)=(62-102)=-32. 答案:-32 [課下提升考能] 第Ⅰ組:全員必做題 1.(2013鹽城二模)若e1,e2是兩個單位向量,a=e1-2e2,b=5e1+4e2,且a⊥b,則e1,e2的夾角為________. 解析:因為a⊥b,所以ab=0,從而5-6e1e2-8=0,所以e1e2=-
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