内容正文:
一、平面向量的线性运算及应用
向量线性运算的基本原则和求解策略:
(1)基本原则
向量的加法、减法和数乘运算统称为向量的线性运算.向量的线性运算的结果仍是一个向量,因此,对它们的运算法则、运算律的理解和运用要注意向量的大小和方向两个方面.
(2)求解策略
①向量是一个有“形”的几何量,因此在进行向量线性运算时,一定要结合图形,这是研究平面向量的重要方法与技巧;
②字符表示下线性运算的常用技巧:
首尾相接用加法的三角形法则,如+=;共起点两个向量作差用减法的几何意义,如-=.
(多选)(2021·广东珠海市艺术高级中学高一期中)若点D,E,F分别为△ABC的边BC,CA,AB的中点,且=a,=b,则下列结论正确的是( )
A.=-a-b B.=a+b
C.=-a+b D.=a
ABC 解析:在△ABC中,=+=-+=-b-a,故A正确;
=+=a+b,故B正确;
=+=-b-a,=+=b+×(-b-a)=-a+b,故C正确;
==-a,故D不正确.
[训练1]
如图所示,在△ABC中,=,P是BN上的一点,若=m+,则实数m的值为________.
解析:设=λ,λ∈R,
则=+=-+m+
=(m-1)+.
=+=-+.
∵与共线,∴(m-1)+=0,
∴m=.
二、向量的数量积
数量积运算是向量运算的核心,利用向量的数量积可以解决以下问题:
(1)向量平行、垂直问题
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),
a∥b⇔x1y2-x2y1=0,
a⊥b⇔x1x2+y1y2=0.
(2)求向量的夹角和模的问题
①设a=(x1,y1),则|a|=;
②两向量夹角的余弦值(0≤θ≤π)
cos θ==.
已知a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),且|ka+b|=|a-kb|(k>0).
(1)用k表示数量积a·b;
(2)求a·b的最小值,并求出此时a与b的夹角θ的大小.
解:(1)由|ka+b|=|a-kb|,
得(ka+b)2=3(a-kb)2,
∴k2a2+2ka·b+b2=3a2-6ka·b+3k2b2.
∴(k2-3)a2+8ka·b+(1-3k2)b2=0.
∵|a|==1,|b|==1,
∴k2-3+8ka·b+1-3k2=0,
∴a·b==(k>0).
(2)a·b==.
由对勾函数的单调性可知,f(k)=在(0,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,
∴当k=1时,f(k)min=f(1)=×(1+1)=,
此时a与b的夹角θ的余弦值cosθ==,
又∵0°≤θ≤180°,∴θ=60°.
[训练2]
(1)已知正方形ABCD的面积为2,点P在边AB上,则·的最大值为( )
A. B.
C.2 D.
(2)已知向量与的夹角为120°,且||=3,||=2.若=λ+,且⊥,则实数λ的值为________.
(1)C 解析:如图建立平面直角坐标系,由题意得,D(,),C(,0),设P(0,t)(0≤t≤),∴=(,-t),=(,-t),∴·=t2-t+2=+,∴当t=0或时,(·)max=2,故选C.
(2) 解析:由⊥知·=0,
即·=(λ+)·(-)
=(λ-1)·-λ2+2
=(λ-1)×3×2×-λ×9+4=0,
解得λ=.
三、利用余弦、正弦定理解三角形
解三角形的一般方法:
(1)已知两角和一边,如已知A,B和c,由A+B+C=π求C,由正弦定理求a,b.
(2)已知两边和这两边的夹角,如已知a,b和C,应先用余弦定理求c,再应用正弦定理先求较短边所对的角,然后利用A+B+C=π,求另一角.
(3)已知两边和其中一边的对角,如已知a,b和A,应先用正弦定理求B,由A+B+C=π求C,再由正弦定理或余弦定理求c,要注意解可能有多种情况.
(4)已知三边a,b,c,可应用余弦定理求A,B,C.
(2021·山东枣庄市高一期中)已知△ABC的面积为4,再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求:
(1)b和c的值;
(2)sin (A-B)的值.
条件①:a=6,cos C=-;条件②:A=C,cos B=-.
解:若选择条件①:
(1)在△ABC中,因为cos C=-,
所以C∈(,π),sin C= =.
因为S=ab sin C=4,a=6,所以b=2,
由余弦定理c2=a2+b2-2ab cos C=48,可得c=4.
(2)由正弦定理==,
可得==,
所以sin A=,sin B=.
因为A,B∈(0,),所以cos A=,cos B=,
所以sin (A-B)=sin A cos B-cos A sin B
=×-×=.
若选择条件②:
(1)在△ABC中,因为A=C,所以a=c.
因为cos B=-,所以B