内容正文:
第五章
培优增分系列(七) 高数探源——极化恒等式的应用
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极化恒等式的证明过程与几何意义
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证明过程:如图,设 <m></m> , <m></m> ,则 <m></m> , <m></m> .
<m></m> ,
<m></m> ,
两式相减得 <m></m> ,此即极化恒等式.
几何意义:向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的
“和对角线长”与“差对角线长”平方差的 <m></m> .
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典例(1) 如图,在三角形 <m></m> 中, <m></m> 是 <m></m> 的中点, <m></m> , <m></m> 是 <m></m> 上的
两个三等分点, <m></m> , <m></m> ,则 <m></m> 值为__.
<m></m>
解析:设 <m></m> , <m></m> , <m></m> ,
<m></m> ,解得 <m></m> , <m></m> ,
所以 <m></m> .
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(2)已知点 <m></m> , <m></m> , <m></m> 均在半径为 <m></m> 的圆上,若 <m></m> ,则 <m></m>
的最大值为_________.
<m></m>
解析:设 <m></m> , <m></m> , <m></m> 三点所在圆的圆心为 <m></m> ,取 <m></m> 的中点 <m></m> ,
故 <m></m> ,
因为 <m></m> , <m></m> , <m></m> 三点在圆上,所以 <m></m> 的长度最大为 <m></m> ,其中 <m></m> 为圆
心 <m></m> 到弦 <m></m> 的距离,
故最大值为 <m></m> ,所以 <m></m> 的最大值为
<m></m> .
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针对练1. 已知 <m></m> , <m></m> 是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量 <m></m> 满足
<m></m> ,则 <m></m> 的最大值是
A.1 B.2 C. <m></m> D. <m></m>
√
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6
解析:[如图所示,设 <m></m> ,记 <m></m> ,
<m></m> , <m></m> , <m></m> 为 <m></m> 的中点,
由极化恒等式有:
<m></m> ,
所以 <m></m> ,
可知 <m></m> 是有固定起点,固定模长的动向量.
所以点 <m></m> 的轨迹是以 <m></m> 为直径的圆,且点 <m></m> 也在此圆上,
所以 <m></m> 的最大值为圆的直径长,即为 <m></m> .故选C.]
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针对练2. 已知 <m></m> 为圆 <m></m> 的一条直径,点 <m></m> 为直线
<m></m> 上任意一点,则 <m></m> 的最小值是___.
1
解析:如图所示,由极化恒等式易知,当 <m></m> 垂直于
直线 <m></m> 时, <m></m> 有最小值,即
<m></m> .
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