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1、2022年高考數(shù)學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 4.3 平面向量的數(shù)量積及向量的應(yīng)用教案 理 新人教A版
典例精析
題型一 利用平面向量數(shù)量積解決模、夾角問題
【例1】 已知a,b夾角為120°,且|a|=4,|b|=2,求:
(1)|a+b|;
(2)(a+2b) ·(a+b);
(3)a與(a+b)的夾角θ.
【解析】(1)(a+b)2=a2+b2+2a·b
=16+4-2×4×2×=12,
所以|a+b|=2.
(2)(a+2b) ·(a+b)=a2+3a·b+2b2
=16-3×4×2×+2×4=12.
(3)a·(a+b)=a2+a·b=16-4×2×=12.
所以cos
2、 θ===,所以θ=.
【點(diǎn)撥】利用向量數(shù)量積的定義、性質(zhì)、運(yùn)算律可以解決向量的模、夾角等問題.
【變式訓(xùn)練1】已知向量a,b,c滿足:|a|=1,|b|=2,c=a+b,且c⊥a,則a與b的夾角大小是 .
【解析】由c⊥a?c·a=0?a2+a·b=0,
所以cos θ=-,所以θ=120°.
題型二 利用數(shù)量積來解決垂直與平行的問題
【例2】 在△ABC中,=(2,3), =(1,k),且△ABC的一個(gè)內(nèi)角為直角,求k的值.
【解析】①當(dāng)∠A=90°時(shí),有·=0,
所以2×1+3·k=0,所以k=-;
②當(dāng)∠B=90°時(shí),有·=0,
又=-=(1-2,k-3)=(
3、-1,k-3),
所以2×(-1)+3×(k-3)=0?k=;
③當(dāng)∠C=90°時(shí),有·=0,
所以-1+k·(k-3)=0,
所以k2-3k-1=0?k=.
所以k的取值為-,或.
【點(diǎn)撥】因?yàn)槟膫€(gè)角是直角尚未確定,故必須分類討論.在三角形中計(jì)算兩向量的數(shù)量積,應(yīng)注意方向及兩向量的夾角.
【變式訓(xùn)練2】△ABC中,AB=4,BC=5,AC=6,
求·+·+·.
【解析】因?yàn)?·+2·+2·
=(·+·)+(·+·)+(·+·)
=·(+)+·(+)+·(+)
=·+·+·
=-42-62-52=-77.
所以·+·+·=-.
題型三 平面向量的數(shù)量積的綜合問題
4、
【例3】數(shù)軸Ox,Oy交于點(diǎn)O,且∠xOy=,構(gòu)成一個(gè)平面斜坐標(biāo)系,e1,e2分別是與Ox,Oy同向的單位向量,設(shè)P為坐標(biāo)平面內(nèi)一點(diǎn),且=xe1+ye2,則點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),已知Q(-1,2).
(1)求||的值及與Ox的夾角;
(2)過點(diǎn)Q的直線l⊥OQ,求l的直線方程(在斜坐標(biāo)系中).
【解析】(1)依題意知,e1·e2=,
且=-e1+2e2,
所以2=(-e1+2e2)2=1+4-4e1·e2=3.
所以||=.
又·e1=(-e1+2e2) ·e1=-e+2e1e2=0.
所以⊥e1,即與Ox成90°角.
(2)設(shè)l上動(dòng)點(diǎn)P(x,y),即=xe1+ye2,
5、
又⊥l,故⊥,
即[(x+1)e1+(y-2)e2] ·(-e1+2e2)=0.
所以-(x+1)+(x+1)-(y-2) ·+2(y-2)=0,
所以y=2,即為所求直線l的方程.
【點(diǎn)撥】綜合利用向量線性運(yùn)算與數(shù)量積的運(yùn)算,并且與不等式、函數(shù)、方程、三角函數(shù)、數(shù)列、解析幾何等相交匯,體現(xiàn)以能力立意的命題原則是近年來高考的命題趨勢(shì).
【變式訓(xùn)練3】在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)A(5,0).對(duì)于某個(gè)正實(shí)數(shù)k,存在函數(shù)f(x)=ax2(a>0),使得=λ (+)(λ為常數(shù)),其中點(diǎn)P,Q的坐標(biāo)分別為(1,f(1)),(k,f(k)),則k的取值范圍為( )
A.(2,+∞)
6、 B.(3,+∞)
C.(4,+∞) D.(8,+∞)
【解析】如圖所示,設(shè)=,=,+=,則=λ.因?yàn)镻(1,a),Q(k,ak2),=(1,0),=(,),=(+1,),則直線OG的方程為y=x,又=λ,所以P(1,a)在直線OG上,所以a=,所以a2=1-.
因?yàn)閨|=>1,所以1->0,所以k>2. 故選A.
總結(jié)提高
1.本節(jié)是平面向量這一章的重要內(nèi)容,要準(zhǔn)確理解兩個(gè)向量數(shù)量積的定義及幾何意義,熟練掌握向量數(shù)量積的性質(zhì)及運(yùn)算律;數(shù)量積不滿足結(jié)合律,即(a·b) ·c≠a·(b·c);數(shù)量積不滿足消去律,即a·b=a·c推不出b=c.
2.通過向量的數(shù)量積,可以計(jì)算向量的長(zhǎng)度,平面內(nèi)兩點(diǎn)間的距離,兩個(gè)向量的夾角,判斷兩直線是否垂直.
3.向量的線性運(yùn)算、數(shù)量積運(yùn)算是平面向量的最基本知識(shí),在解決向量與不等式、函數(shù)、方程、數(shù)列、三角函數(shù)、解析幾何等綜合性問題時(shí),往往要找到其內(nèi)在的聯(lián)系以獲得正確的解題途徑.