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问题1:向量的有关概念与运算
此类题经常出现在选择题与填空题中,在复习中要充分理解平面向量的相关概念,熟练掌握向量的坐标运算、数量积运算,掌握两向量共线、垂直的充要条件.
例1:已知a是以点A(3,-1)为起点,且与向量b= (-3,4)平行的单位向量,则向量a的终点坐标是.
思路分析:与a平行的单位向量e=±
∴cosθ=- ,θ=π-arccos .即x与y的夹角是π-arccos
点评:①本题利用模的性质|a|2=a2,②在计算x,y的模时,还可以借助向量加法、减法的几何意义获得:如图所示,设 =b, =a, =2a,∠BAC=60°.由向量减法的几何意义,得 = - =2a-b.由余弦定理易得| |= ,即|x|= ,同理可得|y|= .
解:(1)由已知得 ,又 ,∴
∵CH=HA∴
即
(2)设l方程为y=k(x-2),代入曲线E得(3k2+1)x2-12k2x+12(k2-1)=0
设N (x1,y1),M (x2,y2),则x1+x2= ,x1x2=
∵ ,∴ 四边形OMPN是平行四边形.
若四边形OMPN是矩形,则
∴x1x2+y1y2=0∴ 得
注意λ>1,消去x1、y1和y2得 ,因F(2 , 0), M(x1,-y1),
故
而 .所以 .
点评:运用向量共线的充要条件来处理解几中有关平行、共线等问题思路清晰,易于操作,比用斜率或定比分点公式研究这类问题要简捷的多.
演变6:已知椭圆方程 ,过B(-1,0)的直线l交随圆于C、D两点,交直线x=-4于E点,B、E分 的比分λ1、λ2.求证:λ1+λ2=0
7、正弦定理的内容是____________________________.
8、余弦定理的内容是____________________________.
9、定比分点坐标公式是______________(其中 =______).
10、平移公式是____________________.
【重点 难点 热点】
点拨与提示:利用 和 ,将λ1和λ2用C、D两点的坐标表示出来,再相加可得结论.
例6.设p>0是一常数,过点Q(2p,0)的直线与抛物线y2=2px交于相异两点A、B,以线段AB为直径作圆H(H为圆心),试证明抛物线顶点在圆H的圆周上;并求圆H的面积最小时直线AB的方程.
思路分析:要证点O在圆H上,只要证OA⊥OB,可转化为向量运算 · =0,用向量运算的方法证明.(见图1)
方法一:设向量a的终点坐标是(x,y),则a=(x-3,y+1),则题意可知
,故填( ,- )或( ,- )
方法二与向量b= (-3,4)平行的单位向量是± (-3,4),故可得a=±(- , ),从而向量a的终点坐标是(x,y)=a-(3,-1),便可得结果.
点评:向量的概念较多,且容易混淆,在学习中要分清、理解各概念的实质,注意区分共线向量、平行向量、同向向量、反向向量、单位向量等概念.
∴ 直线l为:y=
点评:这是一道平面几何、解析几何、向量三者之间巧妙结合的问题.
演变8:平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点A(3, 1),B(-1, 3),若点C满足 ,其中 , ∈R且 + =1,则点C的轨迹方程为().
A.3x+2y-11=0B.(x-1)2+(y-2)2=5
C.2x-y=0D.x+2y-5=0
例5:椭圆的中心是原点O,它的短轴长为 ,相应于焦点F(c, 0)(c>0)的准线l与x轴相交于点A, 过点A的直线与椭圆相交于P、Q两点.
(Fra Baidu bibliotek)求椭圆的方程及离心率;
(Ⅱ)设 ,过点P且平行于准线l的直线与椭圆相交于另一点M,证明:
解:(Ⅰ)椭圆方程为 ,离心率
(Ⅱ)证明:设P(x1,y1),Q (x2,y2),又A(3,0), 由已知得方程组: ;
(2)由(1)知:k=f(t)= t3- t∴kˊ=fˊ(t)= t3- ,
令kˊ<0得-1<t<1;令kˊ>0得t<-1或t>1.
故k=f(t)的单调递减区间是(-1, 1 ),单调递增区间是(-∞,-1)和(1,+∞).
点评:第(1)问中两种解法是解决向量垂直的两种常见的方法:一是先利用向量的坐标运算分别求得两个向量的坐标,再利用向量垂直的充要条件;二是直接利用向量垂直的充要条件,其过程要用到向量的数量积公式及求模公式,达到同样的求解目的(但运算过程大大简化,值得注意).第(2)问中求函数的极值运用的是求导的方法,这是新旧知识交汇点处的综合运用.
点拨与提示:本题主要考查向量的运算(几何形式或坐标形式)及直线的方程,把向量联系起来,使问题立意更新,情景更好,内容更丰富.
专题小结
1、要充分理解平面向量的相关概念,熟练掌握向量的坐标运算、数量积运算,掌握两向量共线、垂直的充要条件.
2、向量与函数、不等式的综合问题,解题思路是转化为代数运算,其转化途径主要有两种:①利用向量平行或垂直的充要条件,②利用向量数量积的公式和性质.
例3.已知平面向量a=( ,-1),b=( , ).
(1)若存在实数k和t,便得x=a+(t2-3)b,y=-ka+tb,且x⊥y,试求函数的关系式k=f(t);
(2)根据(1)的结论,确定k=f(t)的单调区间.
思路分析:①欲求函数关系式k=f(t),只需找到k与t之间的等量关系,k与t之间的等量关系怎么得到?②求函数单调区间有哪些方法?(导数法、定义法)导数法是求单调区间的简捷有效的方法?
由(1)得f (x)= ∵ < ,∴m=- ,n=1.
点评:①把函数的图像按向量平移,可以看成是C上任一点按向量平移,由这些点平移后的对应点所组成的图象是Cˊ,明确了以上点的平移与整体图象平移间的这种关系,也就找到了此问题的解题途径.②一般地,函数y=f (x)的图象按向量a=(h , k)平移后的函数解析式为y-k=f(x-h)
解:由题意,直线AB不能是水平线,故可设直线方程为:ky=x-2p
又设A(xA,yA),B(xB,yB),则其坐标满足
消去x,得y2-2pky-4p2=0
由此得
xA+xB=4p+k (yA+yB)=(4+2k2)p,xAxB= =4P2
因此 · =xAxB+yAyB=0,即OA⊥OB,故O必在圆H的圆周上.
a-b=______,它满足的运算性质有________________.
a=______,它满足的运算性质有________________.
=____=_____,它满足的运算性质有____________.
cos<a, b>=____________=__________________.
a∥b ____=_________;a⊥b _____=_______.
问题2:平面向量与函数、不等式的综合运用
当平面向量给出的形式中含有未知数时,由向量平行或垂直的充要条件可以得到关于该未知数的关系式.在此基础上,可以设计出有关函数、不等式的综合问题.此类题的解题思路是转化为代数运算,其转化途径主要有两种:①利用向量平行或垂直的充要条件,②利用向量数量积的公式和性质.
解:(1)法一:由题意知x=( , ),
y=( t- k, t+k),又x⊥y
故x·y= ×( t- k)+ ×( t+k)=0.
整理得:t3-3t-4k=0,即k= t3- t.
法二:∵a=( ,-1),b=( , ),∴. =2, =1且a⊥b
∵x⊥y,∴x·y=0,即-k 2+t(t2-3) 2=0,∴t3-3t-4k=0,即k= t3- t
例7:设G、H分别为非等边三角形ABC的重心与外心,A(0,2),B(0,-2)且 (λ∈R).(Ⅰ)求点C(x,y)的轨迹E的方程;
(Ⅱ)过点(2,0)作直线L与曲线E交于点M、N两点,设 ,是否存在这样的直线L,使四边形OMPN是矩形?若存在,求出直线的方程;若不存在,试说明理由.
思路分析:(1)通过向量的共线关系得到坐标的等量关系.(2)根据矩形应该具备的充要条件,得到向量垂直关系,结合韦达定理,求得k的值.
∵|x|2=x2=(2a-b)2=4a2-4a·b+b2=4-4× +1=3,
|y|2=y2=(3b-a)2=9b2-6b·a+a2=9-6× +1=7.
x·y=(2a-b)·(3b-a)=6a·b-2a2-3b2+a·b
=7a·b-2a2-3b2=7× -2-3=- ,
又∵x·y=|x||y|cosθ,即- = × cosθ,
=2cos2x+ sin2x=1+2sin(2x+ )
由1+2sin(2x+ )=1- ,得sin(2x+ )=- .
∵- ≤x≤ ,∴- ≤2x+ ≤ ,
∴2x+ =- ,即x=- .
(2)函数y=2sin2x的图象按向量c=(m , n)平移后得到函数y=2sin2(x-m)+n的图象,即函数y=f(x)的图象.
演变5:已知a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ)(0<α<β<π),
(1)求证:a+b与a-b互相垂直;
(2)若ka+b与a-kb的模大小相等(k∈R且k≠0),求β-α
问题4:平面向量与解析几何的综合运用
由于向量既能体现“形”的直观位置特征,又具有“数”的良好运算性质,是数形结合与转换的桥梁和纽带,因此在向量与解析几何交汇处设计试题,已逐渐成为高考命题的一个新的亮点.平面向量与解析几何的结合通常涉及到夹角、平行、垂直、共线、轨迹等问题的处理,解决此类问题基本思路是将几何问题坐标化、符号化、数量化,从而将推理转化为运算;或者考虑向量运算的几何意义,利用其几何意义解决有关问题.
(1)若f(x)=1- 且x∈[- , ],求x;
(2)若函数y=2sin2x的图象按向量c=(m , n) ( ﹤ )平移后得到函数y=f(x)的图象,求实数m、n的值.
思路分析:本题主要考查平面向量的概念和计算、平移公式以及三角函数的恒等变换等基本技能,
解:(1)依题设,f(x)=(2cosx,1)·(cosx, sin2x)
演变3:已知平面向量 =( ,-1), =( , ),若存在不为零的实数k和角α,使向量 = +(sinα-3) , =-k +(sinα) ,且 ⊥ ,试求实数k的取值范围.
点拨与提示:将例题中的t略加改动,旧题新掘,出现了意想不到的效果,很好地考查了向量与三角函数、不等式综合运用能力.
演变4:已知向量 ,若正数k和t使得向量
垂直,求k的最小值.
点拨与提示:(1)利用向量垂直的充要条件找到k与t之间的等量关系.(2)利用均值不等式求最值.
问题3:平面向量与三角函数的综合运用
向量与三角函数结合,题目新颖而又精巧,既符合在知识的“交汇处”构题,又加强了对双基的考查.
例4.设函数f (x)=a · b,其中向量a=(2cosx, 1),b=(cosx, sin2x),x∈R.
又由题意圆心H(xH,yH)是AB的中点,
故
由前已证,OH应是圆H的半径,且 = =
从而当k=0时,圆H的半径最小,亦使圆H的面积最小.
此时,直线AB的方程为:x=2p.
点评:运用向量的数量积,可以把有关的长度、角度、垂直等几何关系迅速转化为数量关系,从而“计算”出所要求的结果.
演变7:给定抛物线C:y2=4x,F是C的焦点,过点F的直线l与C相交于A、B两点.设l的斜率为1,求 与 夹角的大小;
2007届高考数学第二轮专题讲座专题七平面向量及其运用
【考点聚焦】
考点1:向量的概念、向量的加法和减法、实数与向量的积.
考点2:向量的坐标运算、平面向量的数量积.
考点3:解斜三角形.
考点4:线段的定比分点、平移公式.
考点5:向量的运用.
【自我检测】
1、_______________________叫做向量;
2、______________叫做共线向量(平行向量);
3、______________叫做相等向量;
4、______________叫做单位向量.
5、向量加法法则是_____,________.减法法则是________.
6、设a=(x1,y1),b=(x2,y2), R
a+b=______,它满足的运算性质有________________.
例2:已知|a|=1,|b|=1,a与b的夹角为60°,x=2a-b,y=3b-a,则x与y的夹角是多少?
思路分析:要计算x与y的夹角θ,需求出|x|,|y|,x·y的值.计算时要注意计算的准确性.
解:由已知|a|=|b|=1,a与b的夹角α为60°,得a·b=|a||b|cosα= .
要计算x与y的夹角θ,需求出|x|,|y|,x·y的值.