16、弦、正切公式
(1)sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β;
(2)cos(α±β)=cos αcos β?sin αsin β;
(3)tan(α±β)=.
2.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin 2α=2sin αcos α;
(2)cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;
(3)tan 2α=.
3.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象
(1)“五點(diǎn)法”作圖:
設(shè)z=ωx+φ,令z=0,,π,,2π,求出x的值與相應(yīng)的y的值,描點(diǎn)、連線可得.
(2)常見的兩種圖象變換:
①y=sin xy=sin(x+
17、φ)
y=sin(ωx+φ)
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0).
②y=sin xy=sin ωx
y=sin(ωx+φ)
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0).
4.三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
y=sin x的單調(diào)遞增區(qū)間是(k∈Z),單調(diào)遞減區(qū)間是(k∈Z);
y=cos x的單調(diào)遞增區(qū)間是(k∈Z),單調(diào)遞減區(qū)間是[2kπ,2kπ+π](k∈Z);
y=tan x的遞增區(qū)間是(k∈Z).
5.三角函數(shù)的奇偶性與對(duì)稱性
y=Asin(ωx+φ),當(dāng)φ=kπ(k∈Z)時(shí)為奇函數(shù);當(dāng)φ=kπ+(k∈Z)時(shí)為偶函數(shù);
對(duì)稱軸方程可由ωx+φ=kπ+(k∈Z)求得
18、.
y=Acos(ωx+φ),當(dāng)φ=kπ+(k∈Z)時(shí)為奇函數(shù);當(dāng)φ=kπ(k∈Z)時(shí)為偶函數(shù);
對(duì)稱軸方程可由ωx+φ=kπ(k∈Z)求得.
y=Atan(ωx+φ),當(dāng)φ=kπ(k∈Z)時(shí)為奇函數(shù).
6.正弦定理及其變形
在△ABC中,===2R(R為△ABC的外接圓半徑).
變形:a=2Rsin A,sin A=,
a∶b∶c=sin A∶sin B∶sin C等.
7.余弦定理及其變形
在△ABC中,a2=b2+c2-2bccos A.
變形:b2+c2-a2=2bccos A,cos A=.
8.三角形面積公式
S△ABC=absin C=bcsin A=ac
19、sin B.
(二)二級(jí)結(jié)論要用好
1.sin α-cos α>0?α的終邊在直線y=x上方(特殊地,當(dāng)α在第二象限時(shí)有 sin α-cos α>1).
2.sin α+cos α>0?α的終邊在直線y=-x上方(特殊地,當(dāng)α在第一象限時(shí)有sin α+cos α>1).
3.輔助角公式:asin α+bcos α=sin(α+φ).
4.在△ABC中,tan A+tan B+tan C=tan A·tan B·tan C.
5.△ABC中,內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列的充要條件是B=.
6.△ABC為正三角形的充要條件是A,B,C成等差數(shù)列,且a,b,c成等比數(shù)列.
7.S△ABC
20、=(R為△ABC外接圓半徑).
A組——抓牢中檔小題
1.sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°=________.
解析:sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°=sin 20°cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=.
答案:
2.(2019·蘇錫常鎮(zhèn)四市一模)設(shè)定義在區(qū)間上的函數(shù)y=3sin x的圖象與y=3cos 2x+2的圖象交于點(diǎn)P,則點(diǎn)P到x軸的距離
21、為________.
解析:法一:根據(jù)題意得,3sin x=3cos 2x+2,3sin x=3(1-2sin2x)+2,6sin2x+3sin x-5=0,(2sin x+5)·(sin x-1)=0,所以sin x=,此時(shí)yP=3×=3,所以點(diǎn)P到x軸的距離為3.
法二:設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(xP,yP),因?yàn)閤∈,所以yP=3sin xP>0,sin xP=,又yP=3cos 2xP+2,所以yP=3(1-2sin2xP)+2,yP=3+2,所以2y+9yP-45=0,(2yP+15)(yP-3)=0,因?yàn)閥P>0,所以yP=3,故點(diǎn)P到x軸的距離為3.
答案:3
3.(2019·常
22、州期末)已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,φ∈R)是偶函數(shù),點(diǎn)(1,0)是函數(shù)f(x)圖象的對(duì)稱中心,則ω的最小值為________.
解析:由函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,φ∈R)是偶函數(shù),知函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=0對(duì)稱,又點(diǎn)(1,0)是函數(shù)f(x)圖象的對(duì)稱中心,所以函數(shù)f(x)的最小正周期T的最大值為4,所以ω的最小值為=.
答案:
4.(2019·揚(yáng)州期末)設(shè)a,b是非零實(shí)數(shù),且滿足=tan ,則=________.
解析:因?yàn)椋絫an ,
所以=,
所以acos sin +bcos cos =asin cos -bsin sin ,
23、
所以a
=b,
即asin=bcos,asin =bcos ,所以=tan =.
答案:
5.(2019·無錫期末)已知θ是第四象限角,cos θ=,那么的值為________.
解析:依題意,得sin θ=-,=
==.
答案:
6.(2019·南通等七市二模)在△ABC中,已知C=120°,sin B=2sin A,且△ABC的面積為2,則AB的長為________.
解析:設(shè)a,b,c分別為△ABC的內(nèi)角A,B,C的對(duì)邊,則由sin B=2sin A和正弦定理得b=2a,由△ABC的面積S=absin C=ab=2,得ab=8,所以a=2,b=4,由余弦定理可得AB
24、2=4+16-2×2×4×=28,得AB=2.
答案:2
7.已知△ABC的內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且2b=a+c,若sin B=,cos B=,則b的值為________.
解析:∵sin B=,cos B=,sin2B+cos2B=1,∴ac=15,又∵2b=a+c,∴b2=a2+c2-2accos B=a2+c2-18=(a+c)2-48=4b2-48,解得b=4.
答案:4
8.(2019·南京三模)函數(shù)f(x)=2sin,其中ω>0.若x1,x2是方程f(x)=2的兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,且|x1-x2|的最小值為π.則當(dāng)x∈時(shí),f(x)的最小值為________
25、.
解析:根據(jù)已知可得=π,所以ω=2,所以f(x)=2sin.因?yàn)閤∈,所以2x+∈,數(shù)形結(jié)合易知,當(dāng)2x+=,即x=時(shí),f(x)取得最小值,為-1.
答案:-1
9.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,角α與角β均以O(shè)x為始邊,它們的終邊關(guān)于y軸對(duì)稱.若sin α=,則cos(α-β)=________.
解析:因?yàn)榻铅僚c角β的終邊關(guān)于y軸對(duì)稱,所以α+β=2kπ+π,k∈Z,所以cos(α-β)=cos(2α-2kπ-π)=-cos 2α=-(1-2sin2α)=-=-.
答案:-
10.(2019·石莊中學(xué)模擬)將函數(shù)f(x)=cos(2x+θ)的圖象向右平移個(gè)單位后得到函數(shù)g(x)
26、的圖象,若g(x)的圖象關(guān)于直線x=對(duì)稱,則θ=________.
解析:依題意,g(x)=cos=cos,令2x-+θ=kπ(k∈Z),即函數(shù)g(x)圖象的對(duì)稱軸為x=-+(k∈Z),又|θ|<,當(dāng)k=0時(shí),有-=,解得θ=.
答案:
11.(2019·徐州中學(xué)模擬)在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,cos 2A+3cos A=1,b=5,△ABC的面積S=5,則△ABC的周長為________.
解析:由cos 2A+3cos A=1得2cos2A+3cos A-2=0,解得cos A=-2(舍去)或cos A=,則sin A=,由S=bcsin A=×5×c=5
27、,得c=4.
所以a2=b2+c2-2bccos A=25+16-2×5×4×=21,
得a=.所以△ABC的周長為5+4+=9+.
答案:9+
12.已知tan=,且-<α<0,則=________.
解析:由tan==,得tan α=-.
又-<α<0,所以sin α=-.
故==2sin α
=-.
答案:-
13.(2019·鹽城三模)在△ABC中,A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且c2=a2+b2+ab,則的取值范圍是________.
解析:因?yàn)閏2=a2+b2+ab,所以由余弦定理得cos C=-,所以C=,由正弦定理得===sin.因?yàn)?<A<,所以-
28、<2A-<,所以∈(-1,1).
答案:(-1,1)
14.(2018·蘇錫常鎮(zhèn)一模)已知sin α=3sin,則tan=________.
解析:∵sin α=3sin=3sin αcos+3cos α·sin=sin α+cos α,∴tan α= .
又tan =tan===2-,
∴tan=
==2-4.
答案:2-4
B組——力爭難度小題
1.如圖,已知A,B分別是函數(shù)f(x)=sin ωx(ω>0)在y軸右側(cè)圖象上的第一個(gè)最高點(diǎn)和第一個(gè)最低點(diǎn),且∠AOB=,則該函數(shù)的最小正周期是________.
解析:設(shè)函數(shù)f(x)的最小正周期為T,由圖象可得A,B,則·=-
29、3=0,解得T=4.
答案:4
2.(2019·平潮中學(xué)模擬)在△ABC中,若+=,則cos A的取值范圍為________.
解析:由+=,
得+=,
即=,
即=,即=,
由正弦定理,得bccos A=a2,
由余弦定理,得bccos A=b2+c2-2bccos A,
即cos A=≥=(當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí)取等號(hào)),又易知cos A<1,所以≤cos A<1.
答案:
3.已知α為銳角,cos=,則sin的值為________.
解析:因?yàn)棣痢?,所以α+∈?
所以sin= =,
因?yàn)閟in=sin=2 sin·cos=,cos=cos=2 cos2-1=-,所以
30、sin=sin=sincos-cossin=.
答案:
4.函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)的部分圖象如圖所示,若x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),則f(x1+x2)=________.
解析:由圖象可得A=1,==-,解得ω=2,所以f(x)=sin(2x+φ),將點(diǎn)代入函數(shù)f(x)可得0=sin,所以+φ=kπ,所以φ=kπ-(k∈Z),又|φ|<,所以φ=,所以f(x)=sin.因?yàn)?,的中點(diǎn)坐標(biāo)為,又x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),所以x1+x2=×2=,所以f(x1+x2)=sin=.
答案:
5.在△ABC中,B=,AC=,D為BC中點(diǎn),E為AB中點(diǎn),則AE
31、+BD的取值范圍為________.
解析:在△ABC中,設(shè)C=θ,則A=-θ,且θ∈.由正弦定理==,得AB===2sin θ,BC===2sin,所以AE+BD=AB+BC=sin θ+sin=sin θ+cos θ+sin θ=sin θ+cos θ=sin.又θ∈,則θ+∈,所以sin∈,所以sin∈,即AE+BD的取值范圍是.
答案:
6.(2018·南通基地卷)將函數(shù)y=sin的圖象向左平移3個(gè)單位長度,得到函數(shù)y=sin(|φ|<π)的圖象如圖所示,點(diǎn)M,N分別是函數(shù)f(x)圖象上y軸兩側(cè)相鄰的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),設(shè)∠MON=θ,則tan(φ-θ)的值為________.
解
32、析:將函數(shù)y=sin的圖象向左平移3個(gè)單位長度,得到函數(shù)y=sin,所以φ=π,M(-1,),|OM|=2,N(3,-),ON=2,|MN|=2,由余弦定理可得,cos θ==-,θ=,tan(φ-θ)=tan==-2+.
答案:-2+
第二講 | 小題考法——平面向量
考點(diǎn)(一) 平面向量的概念及線性運(yùn)算
主要考查平面向量的加、減、數(shù)乘等線性運(yùn)算以及向量共線定理的應(yīng)用.
[題組練透]
1.設(shè)D,E分別是△ABC的邊AB,BC上的點(diǎn),AD=AB,BE=BC,若=λ1+λ2 (λ1,λ2為實(shí)數(shù)),則λ1+λ2的值為________.
解析:如圖,=-=-=(
33、-)+=+.
又=λ1+λ2,且與不共線.
所以λ1=-,λ2=,所以λ1+λ2=.
答案:
2.(2019·無錫期末)在四邊形ABCD中,已知=a+2b,=-4a-b,=-5a-3b,其中a,b是不共線的向量,則四邊形ABCD的形狀是________.
解析:=++=a+2b-4a-b-5a-3b=-8a-2b=2(-4a-b),所以=2,即AD∥BC,且AD=2BC,所以四邊形ABCD是梯形.
答案:梯形
3.(2018·南京考前模擬)在直角梯形ABCD中,AB∥CD,∠DAB=90°,AB=2CD,M為CD的中點(diǎn),N為線段BC上一點(diǎn)(不包括端點(diǎn)),若=λ+μ,則+的最小值為
34、________.
解析:以A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB為
x軸建立直角坐標(biāo)系如圖所示,
設(shè)B(2,0),C(1,t),M,
N(x0,y0),因?yàn)镹在線段BC上,
所以y0=(x0-2),
即y0=t(2-x0),
因?yàn)椋溅耍蹋?
所以
即t=λt+μy0=λt+μt(2-x0),因?yàn)閠≠0,
所以1=λ+μ(2-x0)=λ+2μ-μx0=λ+2μ-,
所以3λ+4μ=4,這里λ,μ均為正數(shù),
所以4=(3λ+4μ)=3+12++≥15+2=27,
所以+≥,
當(dāng)且僅當(dāng)=,
即λ=,μ=時(shí)取等號(hào).
所以+的最小值為.
答案:
[方法技巧]
向量線性運(yùn)算問題
35、的解題策略
(1)常用的法則是平行四邊形法則和三角形法則,一般共起點(diǎn)的向量求和用平行四邊形法則,求差用三角形法則,求首尾相連的向量的和用三角形法則.
(2)用幾個(gè)基本向量表示某個(gè)向量的基本思路:
①觀察各向量的位置;
②尋找相應(yīng)的三角形或多邊形;
③運(yùn)用法則找關(guān)系;
④化簡結(jié)果.
(3)與向量的線性運(yùn)算有關(guān)的參數(shù)問題,一般是構(gòu)造三角形,利用向量運(yùn)算的三角形法則進(jìn)行加法或減法運(yùn)算,然后通過建立方程組即可求得相關(guān)參數(shù)的值.
考點(diǎn)(二)
平面向量的數(shù)量積
主要考查數(shù)量積的運(yùn)算、夾角以及模的計(jì)算問題或求參數(shù)的值.
[題組練透]
1.已知e1,e2是互相垂直的單位向
36、量.若e1-e2與e1+λe2的夾角為60°,則實(shí)數(shù)λ的值是________.
解析:因?yàn)椋剑?
故=,解得λ=.
答案:
2.(2019·江蘇高考)如圖,在△ABC中,D是BC的中點(diǎn),E在邊AB上,BE=2EA,AD與CE交于點(diǎn)O.若·=6·,則的值是________.
解析:如圖①,過點(diǎn)D作DF∥CE交AB于點(diǎn)F,由D是BC的中點(diǎn),可知F為BE的中點(diǎn).又BE=2EA,則知EF=EA,從而可得AO=OD,則有==(+),=-=-,所以6·=(+)·=2-2+·=·,整理可得2=32,所以=.
以點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB所在直線為x軸建立平面直角坐標(biāo)系,如圖②所示.
設(shè)E(1,0),C
37、(a,b),則B(3,0),D.
?O.
∵ ·=6·,
∴ (3,0)·(a,b)=6·(a-1,b),
即3a=6,
∴ a2+b2=3,∴ AC=.∴ ==.
答案:
3.(2019·南京鹽城二模)已知AD是直角三角形ABC的斜邊BC上的高,點(diǎn)P在DA的延長線上,且滿足(+)·=4.若AD=,則·的值為________.
解析:法一:由AD為Rt△ABC的斜邊BC上的高,得·=·=0,因?yàn)?+)·=4,所以(2++)·=4,即·=2,即||·||cos 0=2,所以||=2,所以·=(+)·(+)=2+·=2+||·||cos π=2-||·||=2-||2=4-2=2.
38、
法二:因?yàn)锳D⊥BC于D,所以以D為坐標(biāo)原點(diǎn),BC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xDy,設(shè)B(m,0),C(n,0),P(0,t),則=(m,-t),=(n,-t),因?yàn)锳D=,所以A(0,),所以=(0,-).由(+)·=4,得t=2,又·=0,所以mn=-2,所以·=mn+t2=-2+4=2.
答案:2
4.(2018·南通、揚(yáng)州、淮安、宿遷、泰州、徐州六市二調(diào))在平面四邊形ABCD中,已知AB=1,BC=4,CD=2,DA=3,則·的值為________.
解析:法一:因?yàn)椋?,則++=-,平方得2+2+2+2(·+·+·)=(-)2=2,即·+·+
39、·=-6,則·=(+)·(+)=·+·+·+2=-6+16=10.
法二:如圖,取AC中點(diǎn)O,連結(jié)BO,DO.
所以·=·(+)=·+·=(-)·(+)-(-)·(+)=(2-2-2+2)=×(16-1-4+9)=10.
答案:10
[方法技巧]
平面向量數(shù)量積相關(guān)問題的求解策略
(1)夾角和模的問題的處理方法,一是轉(zhuǎn)為基底向量結(jié)合數(shù)量積的定義進(jìn)行運(yùn)算;二是建立坐標(biāo)系用坐標(biāo)公式求解.
(2)平面向量的數(shù)量積可以用定義結(jié)合基底向量求解,也可以建立坐標(biāo)系用坐標(biāo)公式求解.
(3)對(duì)于極化恒等式:a·b=-.在△ABC中,若M是BC的中點(diǎn),則·=2-2.其作用是:用線段的長度來計(jì)算向量
40、的數(shù)量積.從而避開求向量的夾角.
考點(diǎn)(三)
平面向量的綜合問題
主要考查與平面向量數(shù)量積有關(guān)的最值(范圍)問題或參數(shù)求值問題.
[典例感悟]
[典例] (1)已知向量a,b滿足|a|=,|b|=1,且對(duì)于一切實(shí)數(shù)x,|a+xb|≥|a+b|恒成立,則a與b的夾角大小為________.
(2)(2018·蘇州期末)如圖,△ABC為等腰三角形,∠BAC=120°,AB=AC=4,以A為圓心,1為半徑的圓分別交AB,AC于點(diǎn)E,F(xiàn),點(diǎn)P是劣弧上的一動(dòng)點(diǎn),則·的取值范圍是________.
[解析] (1)法一:將|a+xb|≥|a+b|兩邊平方可得:2+2xa·b+x2≥2
41、+2a·b+1,
即x2+2a·bx-2a·b-1≥0對(duì)于x∈R恒成立,Δ=4(a·b)2+8a·b+4≤0,即4(a·b+1)2≤0,所以a·b=-1,即cos θ==-,所以a,b夾角為.
法二:如圖,令=a,=xb(P為直線l上任意一點(diǎn)),則=a+xb,所以|a+xb|=OP的最小值即O到直線l的距離OH,即OH=|a+b|,即=a+b,所以b=.在直角三角形OHA中,AH=1,OA=,cos∠HOA=,即∠HOA=,所以a,b夾角為.
(2)法一(幾何法):如圖,取BC的中點(diǎn)M,連結(jié)PM,·=(-)·(+)=2-2.
因?yàn)镸C為定值,所以·的變化可由PM的變化確定.
易得AM
42、=2,MC=2.
當(dāng)P為劣弧與AM的交點(diǎn)時(shí),PM取最小值A(chǔ)M-1=1;PM的最大值為EM=FM=.
所以PM2-MC2的取值范圍是[-11,-9],即·∈[-11,-9].
法二(坐標(biāo)法):以A為坐標(biāo)原點(diǎn),垂直于BC的直線為x軸建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xAy,則B(2,-2),C(2,2),設(shè)P(cos θ,sin θ),其中θ∈.
所以·=(2-cos θ,-sin θ-2)·(2-cos θ,2-sin θ)=(cos θ-2)2+sin2θ-12=-7-4cos θ.
因?yàn)閏os θ∈,所以·∈[-11,-9].
[答案] (1) (2)[-11,-9]
[方法技巧]
43、
平面向量有關(guān)最值(范圍)問題求解的2種思路
形化
即利用平面向量的幾何意義將問題轉(zhuǎn)化為平面幾何中的最值或范圍問題,然后根據(jù)平面圖形的特征直接進(jìn)行判斷
數(shù)化
即利用平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算,把問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)中的函數(shù)最值與值域、不等式的解集、方程有解等問題,然后利用函數(shù)、不等式、方程的有關(guān)知識(shí)來解決
[演練沖關(guān)]
1.已知||=||=,且·=1.若點(diǎn)C滿足|+|=1,則||的取值范圍是________.
解析:如圖,以O(shè)A,OB為鄰邊作平行四邊形OADB,則=+,因?yàn)閨|=||=,·=1,所以||=|+|===,由|+|=1得|+|=|+-|=|-|=||=1,所以點(diǎn)C在以點(diǎn)D為
44、圓心,1為半徑的圓上,而||表示點(diǎn)C到點(diǎn)O的距離,從而||-1≤||≤||+1,即-1≤||≤+1,即||的取值范圍是[-1,+1].
答案:[-1,+1]
2.(2019·蘇州期末)如圖,在邊長為2的正方形ABCD中,M,N分別是邊BC,CD上的動(dòng)點(diǎn),且BM+DN=MN,則·的最小值是________.
解析:法一:由題意,以A為原點(diǎn),建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,設(shè)點(diǎn)M(2,m),N(n,2),其中0≤m≤2,0≤n≤2,則向量=(2,m),=(n,2),所以·=(2,m)·(n,2)=2n+2m.由BM+DN=MN,知m+n= ,整理得2(m+n)+mn-4=0,又由0=2(m+n
45、)+mn-4≤2(m+n)+-4,得m+n≥4-4,當(dāng)且僅當(dāng)m=n=2-2時(shí)等號(hào)成立,所以·的最小值是8-8.
法二:設(shè)BM=m(0≤m≤2),DN=n(0≤n≤2),則MC=2-m,NC=2-n,由MN2=MC2+NC2,得(m+n)2=(2-m)2+(2-n)2,整理得2(m+n)+mn-4=0. ·=(+)·(+)=2m+2n.由0=2(m+n)+mn-4≤2(m+n)+-4,得m+n≥4-4,當(dāng)且僅當(dāng)m=n=2-2時(shí)等號(hào)成立,所以·的最小值是8-8.
答案:8-8
3.如圖,在同一平面內(nèi),點(diǎn)A位于兩平行直線m,n的同側(cè),且A到m,n的距離分別為1,3.點(diǎn)B,C分別在m,n上,|+
46、|=5,則·的最大值是________.
解析:設(shè)P為BC的中點(diǎn),則+=2,從而由|+|=5得||=,又·=(+)·(+)=2-2=-2,因?yàn)閨|≥2,所以2≥1,故·≤-1=,當(dāng)且僅當(dāng)||=2時(shí)等號(hào)成立.
答案:
(一) 主干知識(shí)要記牢
1.平面向量的兩個(gè)充要條件
若兩個(gè)非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),則
(1)a∥b?a=λb(b≠0)?x1y2-x2y1=0.
(2)a⊥b?a·b=0?x1x2+y1y2=0.
2.平面向量的性質(zhì)
(
47、1)若a=(x,y),則|a|==.
(2)若A(x1,y1),B(x2,y2),則||=.
(3)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ為a與b的夾角,則cos θ== .
(4)|a·b|≤|a|·|b|.
(二)二級(jí)結(jié)論要用好
1.三點(diǎn)共線的判定
(1)A,B,C三點(diǎn)共線?,共線.
(2)向量,,中三終點(diǎn)A,B,C共線?存在實(shí)數(shù)α,β使得=α+β,且α+β=1.
[針對(duì)練] 在?ABCD中,點(diǎn)E是AD邊的中點(diǎn),BE與AC相交于點(diǎn)F,若=m+n (m,n∈R),則=________.
解析:如圖,=2,=m+n,∴=+=m+(2n+1),
∵F,E,B三點(diǎn)共線
48、,∴m+2n+1=1,∴=-2.
答案:-2
2.中點(diǎn)坐標(biāo)和三角形的重心坐標(biāo)
(1)設(shè)P1,P2的坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2),則線段P1P2的中點(diǎn)P的坐標(biāo)為.
(2)三角形的重心坐標(biāo)公式:設(shè)△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),則△ABC的重心坐標(biāo)是G.
3.三角形“四心”向量形式的充要條件
設(shè)O為△ABC所在平面上一點(diǎn),角A,B,C所對(duì)的邊長分別為a,b,c,則
(1)O為△ABC的外心?||=||=||=.
(2)O為△ABC的重心?++=0.
(3)O為△ABC的垂心?·=·=·.
(4)O為△ABC的內(nèi)心?
49、a+b+c=0.
4.極化恒等式a·b=-
[提醒] 極化恒等式的使用是最近考查的熱點(diǎn),要有將平面向量數(shù)量積用此工具轉(zhuǎn)化的基本意識(shí).
A組——抓牢中檔小題
1.(2018·南京學(xué)情調(diào)研)設(shè)向量a=(1,-4),b=(-1,x),c=a+3b.若a∥c,則實(shí)數(shù)x=________.
解析:因?yàn)閍=(1,-4),b=(-1,x),c=a+3b=(-2,-4+3x).又a∥c,所以-4+3x-8=0,解得x=4.
答案:4
2.(2018·無錫期末)已知向量a=(2,1
50、),b=(1,-1),若a-b與ma+b垂直,則m的值為________.
解析:因?yàn)閍=(2,1),b=(1,-1),所以a-b=(1,2),ma+b=(2m+1,m-1),因?yàn)閍-b與ma+b垂直,所以(a-b)·(ma+b)=0,即2m+1+2(m-1)=0,解得m=.
答案:
3.(2019·南京四校聯(lián)考)設(shè)a,b是單位向量,且a·b=,向量c滿足c·a=c·b=2,則|c|=________.
解析:法一:由題意可設(shè)c=λa+μb(λ,μ∈R),則c·a=λ+μ=2,c·b=λ+μ=2,所以λ=μ=,所以|c|=|a+b|= =.
法二:由題意不妨令a=(1,0),b=.設(shè)
51、c=(x,y),則c·a=x=2,c·b=x+y=2,所以c=(2,),所以|c|=.
答案:
4.已知|a|=1,|b|=,且a⊥(a-b),則向量a與向量b的夾角為________.
解析:∵a⊥(a-b),∴a·(a-b)=a2-a·b=1-cos〈a,b〉=0,∴cos〈a,b〉=,∴〈a,b〉=.
答案:
5.(2019·南京三模)已知向量a,b,c是同一平面內(nèi)的三個(gè)向量,其中a,b是夾角為60°的兩個(gè)單位向量.若向量c滿足c·=-5,則|c|的最小值為________.
解析:設(shè)向量c與a+2b的夾角為θ.由c·(a+2b)=-5,得|c|·|a+2b|cos θ=-5
52、,因?yàn)閨a+2b|===,所以|c|· cos θ=-5,則|c|=.因?yàn)椋?≤cos θ<0,所以當(dāng)cos θ=-1時(shí),|c|取得最小值,為.
答案:
6.如圖,在△ABC中,已知∠BAC=,AB=2,AC=3,=2,=3―,則||=________.
解析:=+=+=+(+),
而==(-),
故=-+,
從而||=
= =.
答案:
7.已知非零向量a,b滿足|a|=|b|=|a+b|,則a與2a-b夾角的余弦值為________.
解析:法一:因?yàn)榉橇阆蛄縜,b滿足|a|=|b|=|a+b|,所以a2=b2=a2+2a·b+b2,a·b=-a2=-b2,
所以a
53、·(2a-b)=2a2-a·b=a2,|2a-b|===|a|,
所以cos〈a,2a-b〉====.
法二:因?yàn)榉橇阆蛄縜,b滿足|a|=|b|=|a+b|,所以〈a,b〉=,
所以a·(2a-b)=2a2-a·b=2a2-|a|·|b|cos=a2,|2a-b|====|a|.
所以cos〈a,2a-b〉====.
答案:
8.在邊長為2的菱形ABCD中,∠ABC=60°,P是對(duì)角線BD上的任意一點(diǎn),則·=________.
解析:如圖所示,由條件知△ABC為正三角形,AC⊥BP,所以·=(+)·=·+·=·=×cos 60°=2×2×=2.
答案:2
9.已知菱形ABC
54、D的邊長為2,∠BAD=120°,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在邊上BC,DC上,=t,DF―→=m,若·=1,CE―→·CF―→=-,則t+m=________.
解析:因?yàn)椋剑剑玹=+t;=+DF―→=+m=+m,
所以·=(+t)·(+m)=-2-2tm+4t+4m=1;
CE―→·CF―→=-2(1-t)(1-m)=-2+2m+2t-2tm=-,聯(lián)立解得t+m=.
答案:
10.(2019·常州期末)平面內(nèi)不共線的三點(diǎn)O,A,B,滿足||=1,||=2,點(diǎn)C為線段AB的中點(diǎn),∠AOB的平分線交線段AB于D,若||=,則||=________.
解析:法一:由點(diǎn)C為線段AB的中點(diǎn),得=,又
55、||=,||=1,||=2,所以=,得cos∠AOB=-,∠AOB=.由S△AOD+S△BOD=S△AOB得×||×||sin+×||×||sin =×||×||sin,得||=.
法二:由點(diǎn)C為線段AB的中點(diǎn),得=,又||=,||=1,||=2,所以=,得cos∠AOB=-,∠AOB=.以點(diǎn)O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,則A(1,0),不妨令B(-1,),易知OD:y=x,AB:y=-(x-1),聯(lián)立得得D,則||= =.
答案:
11.如圖,在平面四邊形ABCD中,O為BD的中點(diǎn),且OA=3,OC=5.若·=-7,則·的值是________.
解析:因?yàn)椤ぃ?-
56、)·(-)=(+)·(-)=OC2-OD2,同理:·=AO2-OD2=-7,所以O(shè)D2=16,所以·=OC2-OD2=9.
答案:9
12.已知A(0,1),B(0,-1),C(1,0),動(dòng)點(diǎn)P滿足·=2||2,則|+|的最大值為________.
解析:設(shè)動(dòng)點(diǎn)P(x,y),因?yàn)锳(0,1),B(0,-1),C(1,0),·=2||2,
所以(x,y-1)·(x,y+1)=2[(x-1)2+y2],即(x-2)2+y2=1.
因?yàn)閨+|=2,
所以|+|表示圓(x-2)2+y2=1上的點(diǎn)到原點(diǎn)距離的2倍,所以|+|的最大值為2×(2+1)=6.
答案:6
13.(2019·蘇北
57、三市一模)在△ABC中,AB=2,AC=3,∠BAC=60°,P為△ABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),滿足=+2,則·的值為________.
解析:法一:因?yàn)椋剑?,所以-=(-)-2,得=+,所以·=(-)·=·=2-·=-×3×2×cos 60°=-1.
法二:以A為坐標(biāo)原點(diǎn),AB所在直線為x軸建立直角坐標(biāo)系,因?yàn)锳B=2,AC=3,∠BAC=60°,所以A(0,0),B(2,0),C.設(shè)P(x,y),由=+2,得
解得即P,所以·=·(2,0)=-1.
答案:-1
14.(2019·鹽城三模)已知圓O的半徑為2,A,B,C為該圓上的三點(diǎn),且AB=2,·>0,則·(+)的取值范圍是___
58、_____.
解析:建立平面直角坐標(biāo)系如圖所示,其中BA與x軸平行,且位于x軸上方,點(diǎn)B在點(diǎn)A左側(cè),則結(jié)合題意得B(-1,),A(1,),設(shè)C(2cos θ,2sin θ)(-π≤θ≤π),則+=(3,-),·=(2,0)·(2cos θ+1,2sin θ-)=2(2cos θ+1)>0,因?yàn)镃與A,B都不重合,所以-<θ<或<θ<,所以·(+)=(2cos θ,2sin θ)·(3,-)=6cos θ-2 sin θ=4 cos∈(-6,0)∪(0,4 ].
答案:(-6,0)∪(0,4 ]
B組——力爭難度小題
1.在△ABC中,若·+2·=·,則的值為________.
解析:
59、由·+2·=·,
得2bc·+ac·=ab·,
化簡可得a=c.
由正弦定理得,==.
答案:
2.(2019·無錫期末)已知點(diǎn)P在圓M:(x-a)2+(y-a+2)2=1上,A,B為圓C:x2+(y-4)2=4上兩動(dòng)點(diǎn),且AB=2,則·的最小值為________.
解析:取AB的中點(diǎn)D,因?yàn)锳B=2,圓C的半徑R=2,所以CD==1,所以·=(+)·(+)=2-3.C(0,4),M(a,a-2),易知當(dāng)C,D,P,M在一條直線上時(shí),PD最小,此時(shí),PD=CM-CD-PM=-2=-2≥3-2(當(dāng)且僅當(dāng)a=3時(shí)等號(hào)成立),所以·=2-3≥19-12,當(dāng)a=3時(shí)取到最小值19-12.
60、
答案:19-12
3.在直角坐標(biāo)系xOy中,已知三點(diǎn)A(a,1),B(2,b),C(3,4),若·=·,則a2+b2的最小值為________.
解析:因?yàn)椤ぃぃ?,所以·=0,
從而有(a-2,1-b)·(3,4)=0,即3a-4b=2.則(a,b)可視為直線l:3x-4y=2上的動(dòng)點(diǎn),設(shè)其為P,則為坐標(biāo)原點(diǎn)O到P的距離,故|OP|min=d(O,l)==,故(a2+b2)min==.
答案:
4.如圖,已知△ABC的邊BC的垂直平分線交AC于點(diǎn)P,交BC于點(diǎn)Q.若=3,=5,則(+)·(-)的值為________.
解析:因?yàn)椋剑?
所以+=2+,
而-=,由于⊥,所以
61、·=0,
所以(+)·(-)=(2+)·=2·,又因?yàn)镼是BC的中點(diǎn),所以2=+,故2·=(+)·(-)=2-2=9-25=-16.
答案:-16
5.(2019·蘇錫常鎮(zhèn)四市一模)在△ABC中,已知AB=2,AC=1,∠BAC=90°,D,E分別為BC,AD的中點(diǎn),過點(diǎn)E的直線交AB于點(diǎn)P,交AC于點(diǎn)Q,則·的最大值為________.
解析:法一:如圖,以A為原點(diǎn),AC所在的直線為x軸,AB所在的直線為y軸,建立平面直角坐標(biāo)系,那么B(0,2),C(1,0),易知點(diǎn)E的坐標(biāo)為,可設(shè)直線PQ的方程為y=k+(k≠0),所以有P,Q.則·=·=-++≤--2 =-,當(dāng)且
62、僅當(dāng)k=-1時(shí)取等號(hào),故·的最大值為-.
法二:如圖,以A為原點(diǎn),AB所在的直線為x軸,AC所在的直線為y軸,建立平面直角坐標(biāo)系,那么B(2,0),C(0,1).因?yàn)镈,E分別為BC,AD的中點(diǎn),所以D,E,設(shè)P(a,0),Q(0,b),a>0,b>0,則直線PQ的方程為+=1,因?yàn)橹本€PQ過點(diǎn)E,所以+=1.易知=(-2,b),=(a,-1),所以·=-2a-b=-(2a+b)·=-≤-,當(dāng)且僅當(dāng)=,即a=b=時(shí)取等號(hào),故·的最大值為-.
法三:設(shè)=λ,=μ,λ>0,μ>0,則==(+)=+,因?yàn)镋,P,Q三點(diǎn)共線,所以+=1,所以·=(-)·(-)=-·-·=-(μ+4λ)=-(μ+4
63、λ)=-≤-,當(dāng)且僅當(dāng)λ=,μ=時(shí)取等號(hào),故·的最大值為-.
答案:-
6.設(shè)O是△ABC的三邊中垂線的交點(diǎn),a,b,c分別為角A,B,C對(duì)應(yīng)的邊,已知b2-2b+c2=0,則·的取值范圍是________.
解析:由O是△ABC的三邊中垂線的交點(diǎn),知O是三角形外接圓的圓心,如圖所示.
連接AO并延長交外接圓于點(diǎn)D,則AD是⊙O的直徑,連接BD,CD,則∠ABD=∠ACD=90°,cos∠BAD=,cos∠CAD=,
所以·=(-)·=||||·cos∠CAD-||||cos∠BAD=(b2-c2)=(b2-2b+b2)=-.
因?yàn)閏2=2b-b2>0,所以0<b<2,設(shè)f(b)=
64、-(0<b<2),
則當(dāng)b=時(shí),f(b)取最小值-,又-=2,所以f(b)∈,
所以·的取值范圍是.
答案:
第三講 | 大題考法——解三角形
題型(一)
三角變換與解三角形的綜合問題
主要考查利用正、余弦定理求解三角形的邊長或角的大小
(或三角函數(shù)值),且常與三角恒等變換綜合考查.
[典例感悟]
[例1] (2018·南京學(xué)情調(diào)研)在△ABC中,內(nèi)角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,cos B=.
(1)若c=2a,求的值;
(2)若C-B=,求sin A的值.
[解] (1)法一(角化邊):在△ABC中,因?yàn)閏os B=,所以=.
因?yàn)閏=2a
65、,所以=,即=,
所以=.
又由正弦定理得,=,所以=.
法二(邊化角):因?yàn)閏os B=,B∈(0,π),
所以sin B==.
因?yàn)閏=2a,由正弦定理得sin C=2sin A,
所以sin C=2sin(B+C)=cos C+sin C,
即-sin C=2cos C.
又因?yàn)閟in2C+cos2C=1,sin C>0,解得sin C=,
所以=.
(2)因?yàn)閏os B=,所以cos 2B=2cos2B-1=.
又0<B<π,所以sin B==,
所以sin 2B=2sin Bcos B=2××=.
因?yàn)镃-B=,即C=B+,
所以A=π-(B+C)=-2B
66、,
所以sin A=sin
=sincos 2B-cossin 2B
=×-×
=.
[方法技巧]
三角變換與解三角形綜合問題求解策略
(1)三角變換與解三角形綜合問題,多為邊和角的求值問題,這就需要根據(jù)正、余弦定理結(jié)合已知條件靈活轉(zhuǎn)化邊和角之間的關(guān)系,從而達(dá)到解決問題的目的,其基本步驟是:
(2)三角變換與解三角形的綜合問題要關(guān)注三角形中的隱藏條件,如A+B+C=π,sin(A+B)=sin C,cos(A+B)=-cos C, 以及在△ABC中,A>B?sin A>sin B等.
[演練沖關(guān)]
1.(2019·江蘇高考)在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c.
(1)若a=3c,b=,cos B=,求c的值;
(2)若=,求sin的值.
解:(1)因?yàn)閍=3c,b=,cos B=,
由余弦定理,得cos B=,
即=,解得c2=.所以c=.
(2)因?yàn)椋剑?
由正弦定理=,得=,
所以cos B=2sin B.
從而cos2B=(2sin B)2,即cos2B=4(1-cos2B),
故cos2B=.
因?yàn)閟in B>0