第5章 创新拓展系列(八) 极化恒等式（PPT课件）-【正禾一本通】2024高考理科数学高三一轮总复习高效讲义（老教材老高考）

2024版·生物学 2024版·数学（理） 第五章　平面向量、复数 创新拓展系列(八)•极化恒等式 1．平面向量的极化恒等式：设a，b是两个平面向量，则有恒等式a·b＝ eq \f(1,4) [(a＋b)2－(a－b)2]. 2．证明过程：如图所示，设 eq \o(AB,\s\up16(→)) ＝a， eq \o(AD,\s\up16(→)) ＝b，则 eq \o(AC,\s\up16(→)) ＝a＋b， eq \o(DB,\s\up16(→)) ＝a－b， | eq \o(AC,\s\up16(→)) |2＝(a＋b)2＝|a|2＋2a·b＋|b|2， | eq \o(DB,\s\up16(→)) |2＝(a－b)2＝|a|2－2a·b＋|b|2， 两式相减得a·b＝ eq \f(1,4) [(a＋b)2－(a－b)2]，此即极化恒等式． 3．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 eq \f(1,4) . 【典例】　已知椭圆C： eq \f(x2,a2) ＋ eq \f(y2,b2) ＝1(a>b>0)，F1，F2分别为其左、右焦点，A1、A2分别为其左、右顶点，P为椭圆上的动点，且≥0恒成立，则椭圆C的离心率可能为(　　) A． eq \f(1,2) B． eq \f(\r(2),2) C． eq \f(2\r(3),5) D． eq \f(\r(3),2) [思维点拨]　思路1：设P(x0，y0)，利用数量积的坐标运算及点在椭圆上得到关于a2，c2的不等式，即得离心率的范围． 思路2：利用极化恒等式将目标转化为与椭圆上的点到坐标原点距离有关的最值问题，求出离心率的范围． 解析：法一(数量积的坐标运算)　设P(x0，y0)，F1(－c，0)，F2(c，0)，易知A1(－a，0)，A2(a，0)， 则＝(－c－x0，－y0)·(c－x0，－y0)＋(－a－x0，－y0)· (a－x0，－y0)＝x eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) －c2＋y eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) ＋x eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) －a2＋y eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) ＝2x eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) －c2－a2＋2(b2－ eq \f(b2,a2) x eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) )＝ eq \f(2c2,a2) x eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)) －3c2＋a2≥a2－3c2≥0， 所以椭圆C的离心率e＝ eq \f(c,a) ≤ eq \f(\r(3),3) . 所以椭圆C的离心率e＝ eq \f(c,a) ≤ eq \f(\r(3),3) . 答案：A 【思维升华】　在解决向量数量积的相关问题中，利用极化恒等式可以将不方便计算的数量积转化为容易计算的线段长度问题，在实际应用中，可以选择一个线段长度是固定的，这样就相当于将动点问题进行了转化，转化成线段长度问题解决 【创新集训】 已知△ABC是边长为2的等边三角形，P为平面ABC内一点，则 eq \o(PA,\s\up16(→)) ·( eq \o(PB,\s\up16(→)) ＋ eq \o(PC,\s\up16(→)) )的最小值是(　　) A．－2 B．－ eq \f(3,2) C．－ eq \f(4,3) D．－1 解析：如图取BC的中点D，取AD的中点E， eq \o(PA,\s\up16(→)) ·( eq \o(PB,\s\up16(→)) ＋ eq \o(PC,\s\up16(→)) )＝ eq \o(PA,\s\up16(→)) ·2 eq \o(PD,\s\up16(→)) ， 4 eq \o(PA,\s\up16(→)) · eq \o(PD,\s\up16(→)) ＝( eq \o(PA,\s\up16(→)) ＋ eq \o(PD,\s\up16(→)) )2－( eq \o(PA,\s\up16(→)) － eq \o(PD,\s\up16(→)) )2＝(2 eq \o(PE,\s\up16(→)) )2－(2 eq \o(DE,\s\up16(→)) )2＝4 eq \o(PE,\s\up16(→)) 2－3， 所以 eq \o(PA,\s\up16(→)) ·( eq \o(PB,\s\up16(→)) ＋ eq \o(PC,\s\up16(→)) )＝ eq \o(PA,\s\up16(→)) ·2 eq