平面向量数量积及其应用
分析:因为三个向量的模 均为1,且已知 OA 与 OB 的夹角,所以,本题可 以考虑利用向量数量积 将向量转化为实数,同 时可将 x y 用三角函数 表示出来,解答如下:
B C
O
A
OC OA xOAOA yOBOA 设AOC ,则有 OC OB xOAOB yOBOB
x y ,得
2 3 2 2 ka (t 3t )b (t kt 3k )a =0, b
∴
t 3 3t 则有 k 4 k t2 1 2 则 t 4 (t 4t 3)
=
则当 t
k t2 =-2时, t
1 7 2 (t 2) 4 4
b (4)非零向量 a b a 0 x1x2 y1 y2 = 0 (注意与向量共线的坐标表示区别)
5.平面向量数量积的应用 (1)把几何学问题转化为向量问题 :如利 用向量证明平面几何问题;直线的方向向 量等 (2)把物理学问题转化为向量问题 :数学 中的向量就是物理中的矢量,所以利用向 量可以解决物理学问题
例二.(数量积一第15题第2问)
u r u r u r 已知 | a | 3,| b | 4, 且向量a u r 与 b 的夹角为 60 ,试
u u r r u u r r ka 2b )与( 4a 3b )
求 k 的取值集合,使( 的夹角为钝角
a 分析:两向量 a, b 的夹角公式为 cos a, b b
例六 .向量应用第15题 给定两个长度为1的平面向量OA 和 OB ,它们 120o. 如图所示,点 C 在以 O 为圆心 的夹角为 的圆弧 AB 上变动.若 OC xOA yOB其中 x, y R , 求 x y 的最大值 .
2 2 即 4ka 6b 3k 8 ab 0且 k ≠ 1 4k 9 6 16 (3k 8) 3 4 0 且 2
∴
8 k 且 3
k
8 3
≠
8 3
k
≠
8 3
思考:两向量夹角是锐角的等价条件是什么?
小结:解题时若计算复杂则容易出错,大家要善于 化繁为简,有时,稍作变动就能大大简化计算, 使问题得以更好的解决.
=1-
c
b a
1 2
思考:设向量 a, b 是两个互相垂直的单位向 量,若向量 c 满足 a c b c =0,求 c 的最
大值.
答案: 2
小结:将题给条件稍作变化,就能得到一个与原 题类似的问题,且所用知识点也大致相同,大 家平时在学习时不妨用这个方法给自己出出题, 以更好的理解知识点.
t ,使
的
得 x a t 3 b, y ka tb ,且 x
2
k t2 y ,试求 t
最小值。
分析:本题是涉及两个字母的最值问题,且不 可用基本不等式,所以考虑利用等量关系互相表 示,转变为关于其中一个字母的函数来处理 .
解答如下:
a a 由条件得: 2, b 1 ,b 0 ,由 2 a t 3 b ka tb =0,即
ab
则当两向量的夹角为钝角时有-1< cos a, b
<0
解右边不等式可得 a b <0,但左边不等式解
答比较复杂,所以,我们可以考虑在余 弦小于0的情况下去掉夹角为180度的情 况,即去掉两向量平行的情况,所以本 题的解答如下:
u r u r u u r r 由题意: u ka 2b )( 4a 3b)<0 ( u r r u u r r 且(ka 2b )与( 4a 3b )不平行
4
6
解法二(几何方法) 如图,用 OB 表示 b , 以O为圆心,2为半径作 圆,则2 a 可看成以O为 起点,终点在圆O上的 向量,由向量减法的几 何意义可知答案为4
y
o
B
x
小结:向量有数和形两种表示方法,有时,数形结合 可使问题的解决更加方便
例四.数量积二第15题
1 3 a 已知: 3, 1 , b 2 , 2 ,存在实数 k 和
1.定义:平面内两个非零向量的数量积(内 积)的定义 a b = a b cos R 向量夹角的概念:平移两个非零向量使它 们起点重合,所成图形中0≤≤180的角称 为两个向量的夹角 规定 0 与任何向量的数量积为0
2.向量的数量积的几何意义:数量积a b等于 a 的长度与 b 在 a 方向上投影 b cos 的乘积 3.两个向量的数量积的性质: 设 a ,b 为两个非零向量,e 是单位向量, 是 a 与其它向量的夹角 (1) ea ae a cos ; b (2) a b a 0 ; 2 a (3) 特别的 a | a | 或 | a | a a ; a (4) cos = b ;
例一 .(数量积一第9题) 求
设向量 a ,b ,c 是单位向量,且 a b=0 ,
2 cos a b, c
ac bc
的最小值
解: a c b c
2 = ab (a b)c c
平面向量数量积是高考的重点考察内 容,直接考察的是数量积的概念、运 算律、性质,向量的平行、垂直,向 量的夹角与模等,主要以填空题的形 式出现,在解题时除了要熟练掌握基 本知识外,也要注重利用数形结合解 决问题。
例三. 数量积二第10题 的最大值.
已知向量 a = cos ,sin ,向
解法一(代数方法)
2 2 2a b 4a b 4a b
4 4 4( 3 cos sin ) 8 4 2cos( )
即
1 cos x y 2 ,则 2 1 cos( ) x y 3 2
2 x y 2 cos cos( ) cos 3sin 2sin( ) 2 3 6
小结:向量的数量积是联系向量与实数的纽带,利用 向量的数量积是一个实数,可以将向量问题转化为 实数计算,从而有利于问题的解决.
有最小值
7 4
小结:有一些解答题看似字母比较多,比较复杂, 但如果耐心将题目看完,将题给的每个条件都 稍作化简,联系“已知的是什么?”,“所求的是 什么?”,“中间搭哪一座桥?”,很多问题 都会变得清晰明了,从而迎刃而解了.本题涉及 关于两个字母的表达式的最值问题,这类问题 往往从(1)基本不等式(2)等量代换这两个 方面去考虑.
| a || b |
4.平面向量数量积的坐标表示: (1) (1)设 a x1 , y1 , b x2 , y2 则 a b= x1 x2 y1 y2 2 x, y ) a = x2 y 2 (2) a =(
x1x2 y1 y2 a b (3) cos = = 2 2 2 2 x1 y1 x2 y2 | a || b |
向量数量积的最小值问题,
解答如下:
由基本不等式,得 OAOM 所以,所求最小值为-2
OA(OB OC) =2 OAOM =-2 OAOM 2 OA OM
4
=1 ,
小结:因为向量加法有平行四边形法则,所以进行向 量运算时要充分利用这一点来简化问题,从而有利 于计算.
例五 .向量应用第10题
O 在 ABC 中, 为中线 AM 上的一个动点,若 AM =2,求 OA(OB OC) 的最小值
分析:如图,因为 M 为 BC
A
的中点,所以OB OC 2OM ,
则本题可转化成两个反向
O B M C