内容正文:
5.如图所示,由题意,得∠ABC = 45° - 30° = 15°,∠DAC = 60° -
30° = 30°. ∴ ∠BAC = 150°,∠ACB =
15°,∴ AC = AB = 40 m,∠ADC =
120°,∠ACD = 30°.
在△ACD中,由正弦定理,得
CD = sin∠CADsin∠ADC
× AC = sin 30°sin 120° × 40 =
槡40 3
3 (m).故转播塔的高度为槡
40 3
3 m.
6. 2 平面向量在几何、物理中的应用举例
必备知识 探新知
知识点1 (1)x1y2 = x2y1 (3)a·b| a | | b | (4) x
2
1 + y槡 21
关键能力 攻重难
例1:(1)由已知得点D(- 1,1),E(- 3,- 1),F(2,- 2),
设M(x,y)是直线DE上任意一点,则→DM∥→DE.
→DM =(x + 1,y - 1),→DE =(- 2,- 2),
∴ (- 2)×(x + 1)-(- 2)×(y - 1)= 0,即x - y + 2 = 0为
直线DE的方程.
同理可求,直线EF,FD的方程分别为x + 5y + 8 = 0,x + y
= 0.
(2)设点N(x,y)是CH所在直线上任意一点,
则→CN⊥→AB.
∴ →CN·→AB = 0.
又→CN =(x + 6,y - 2),→AB =(4,4),
∴ 4(x + 6)+ 4(y - 2)= 0,
∴ x + y + 4 = 0为所求直线CH的方程.
对点训练1:→AB =(3,4),→AC =(- 8,6),
角A的平分线的一个方向向量为
a =
→AB
|→AB | +
→AC
|→AC |
= 35 ,( )45 + - 45 ,( )35 = - 15 ,( )75 .
设P(x,y)是角平分线上的任意一点,
∵角A的平分线过点A,
∴ →AP∥a,又→AP =(x - 4,y - 1),
∴所求直线方程为- 15 (y - 1)-
7
5 (x - 4)= 0.
整理得7x + y - 29 = 0.
例2:【证明】 设→AB = a,→AC = b,→AD = e,→DB = c,→DC = d,则
a = e + c,b = e + d.
∴ a2 - b2 =(e + c)2 -(e + d)2 = c2 + 2e·c - 2e·d - d2 .
由已知a2 - b2 = c2 - d2,
∴ c2 + 2e·c - 2e·d - d2 = c2 - d2,∴ e·(c - d)= 0.
∵ →BC =→DC -→DB = d - c,
∴ →AD·→BC = e·(d - c)= 0,
∴ →AD⊥→BC.即AD⊥BC.
对点训练2:C 取AC的中点
O,则∵ →PA +→PC = →m AB(m > 0,m为
常数),∴ →m AB = 2 →PO,∴ C到直线
AB的距离等于P到直线AB的距离
的2倍,故S△ABC = 2 S△ABP = 12.故
选C.
例3:设向量a表示风速,b表示无
风时飞机的航行速度,c表示有风时飞
机的航行速度,则c = a + b.
如图,作向量→OA = a,→OB = b,→OC =
c,则四边形OACB为平行四边形.
过C、B分别作OA的垂线,交AO的延长线于D、E点.
由已知,|→OA | = 75(槡槡6 - 2),|→OC | = 150,∠COD = 45°.
在Rt△COD中,OD = OC 槡cos 45° = 75 2,CD 槡= 75 2.
又ED = BC = OA = 75(槡槡6 - 2),
∴ OE = OD + ED 槡= 75 6.又BE = CD 槡= 75 2.
在Rt△OEB中,OB = OE2 + BE槡 2 槡= 150 2,
sin∠BOE = BEOB =
1
2 ,
∴ |→OB 槡| = 150 2,∠BOE = 30°.
故没有风时飞机的航速为 槡150 2 km / h,航向为西偏北30°.
对点训练3:依据物理知识,有三对相对速度,汽车对地的
速度为v车地、风对车的速度为v风车、风对地的速度为v风地,风对地
的速度可以看成车对地与风对车的速度的合速度,即v风地= v风车
+ v车地.
如图,根据向量加法的平行四边形
法则可知,表示向量v风地的有向线段→AD
是平行四边形ABDC的对角线.
∵ |→AC | = 4米/秒,∠ACD = 30°,
|→AD | = 2米/秒,
∴ ∠ADC = 90°.
在Rt△ADC中,|→DC | = |→AC 槡| cos 30° = 2 3(米/秒),
即风的实际方向是吹向正南方向,汽车速度的大小为槡2 3
米/秒.
课堂检测 固双基
1. D 由→AB +→CD = 0,得→AB = -→CD =→DC,∴四边形ABCD为平行
四边形.又→AC·→BD = 0知,对角线互相垂直,故四边形为菱形,
故选D.
2. D 在△ABC中,→AB·→BC +→AB2 =→AB·(→AB +→BC)=→AB·→AC =
0,∴ →AB⊥→AC,∴ ∠A = π2 ,则△ABC为直角三角形,故选D.
3. D 设B(x1,y1),C(x2,y2),
由条件可知
6 + x2
2 = 7,
6 + y2
2 = 4
{ ,
即x2 = 8,
y2 = 2{ ,∴ C(8,2),
6 + 8 + x1
3 =
16
3 ,
6 + 2 + y1
3 =
8
3
{ ,即x1 = 2,y1 = 0{ ,∴ B(2,0),
∴ |BC | = (8 - 2)2 +(2 - 0)槡 2 槡 槡= 36 + 4 = 2 10.
4.(- 5,1) 由题设F1 + F2 + F3 = 0,得(3,4)+(2,- 5)+(x,
y)=(0,0),
即3 + 2 + x = 0,
4 - 5 + y = 0{ ,∴ x = - 5,y = 1{ ,
∴ F3 =(- 5,1)
.
—813—
5.【证明】 如图,建立平面直角坐标系,设正方形的边长为2,
则A(0,0),D(0,2),E(1,0),F(2,1),→AF =(2,1),→DE =(1,
- 2).
因为→AF·→DE =(2,1)·(1,- 2)= 2 - 2 = 0,所以→AF⊥→DE,即
AF⊥DE.
章末梳理
考点整合 提技能
例1:(1)C (2)B (1)因为→CD = 4 →DB = →r AB + →s AC,
所以→CD = 45
→CB = 45 (
→AB -→AC)= →r AB + →s AC,
所以r = 45 ,s = -
4
5 ,所以3r + s =
12
5 -
4
5 =
8
5 .
(2)因为→AC = λ →AM + μ →BD
= λ(→AB + →BM)+ μ(→BA +→AD)
= λ →AB + 12
→( )AD + μ(-→AB +→AD)
=(λ - μ)→AB + λ2 +( )μ →AD,
且→AC =→AB +→AD,所以
λ - μ = 1,
1
2 λ + μ = 1{ ,得
λ = 43 ,
μ = 13
{ ,
所以λ + μ = 53 ,故选B.
例2:(1)由| ka + b 槡| = 3 | 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 | = cos2α + sin2槡 α = 1,| b | = cos2β + sin2槡 β = 1,
∴ k2 - 3 + 8ka·b + 1 - 3k2 = 0,
∴ a·b = 2k
2 + 2
8k =
k2 + 1
4k (k > 0).
(2)a·b = k
2 + 1
4k =
1
4 k +
1( )k .
由对勾函数的单调性可知,f(k)= 14 k +
1( )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)= 14 ×(1 + 1)=
1
2 ,
此时a与b的夹角θ的余弦值cos θ = a·b| a | | b | =
1
2 ,
又∵ 0°≤θ≤180°,∴ θ = 60°.
例3:(1)A (2)16
13
2 (1)由题意,得
∠AOC = 90°,故以O为坐标原点,OC,OA所在
直线分别为x轴,y轴建立平面直角坐标系,
则O (0,0),A (0,槡3),C (槡3,0),
B(槡3cos 30°,槡- 3sin 30°),
因为→OC = λ→OA + μ →OB,
所以(槡3,0)= λ(0,槡3)+ μ 槡3 ×槡32 ,槡- 3 ×( )12 ,
即
槡3 = μ 槡× 3 ×槡32 ,
槡0 = 3λ 槡- 3 × 12 μ{ ,则
μ = 槡2 33 ,
λ =槡33{ ,所以λ + μ 槡= 3.
(2)∵ →AD = λ→BC,∴ AD∥BC,∴ ∠BAD = 180° -∠B = 120°,
→AB·→AD = λ→BC·→AB = λ |→BC |·|→AB | cos 120°
= λ × 6 × 3 × -( )12 = - 9λ = - 32 ,
解得λ = 16 ,
以点B为坐标原点,BC所在直线为x轴建立如下图所示的
平面直角坐标系xBy,
∵ BC = 6,∴ C(6,0),
∵ |AB | = 3,∠ABC = 60°,∴ A的坐标为A 3
2 ,槡
3 3( )2 ,
又∵ →AD = 16
→BC,则D 5
2 ,槡
3 3( )2 ,设M(x,0),则N(x + 1,0)
(其中0≤x≤5),
→DM = x - 52 ,- 槡
3 3( )2 ,→DN = x - 32 ,- 槡3 3( )2 ,
→DM·→DN = x -( )52 x -( )32 + 槡3 3( )2
2
= x2 - 4x + 212 =
(x - 2)2 + 132 ,
所以,当x = 2时,→DM·→DN取得最小值132 .
例4:(1)因为∠B = π4 ,∠BAD =
π
2 ,BD = 2,
所以AD 槡= 2,在△ADC中由正弦定理得,
sin C = sin∠ADCAC ·AD =
1
2 ,
又0 < C < π4 ,所以C =
π
6 .
(2)在△ABC中,由余弦定理得,4 = AB2 + BC2 槡- 2AB·BC
≥( 槡2 - 2)AB·BC.
所以AB·BC≤ 槡4 + 2 2,
S△ABC =
1
2 AB·BCsin B≤( 槡2 + 2)×槡
2
2 槡= 2 + 1,
所以S△ACD = 14 S△ABC≤槡
2 + 1
4 .
当且仅当AB = BC 槡槡= 4 + 2 2时,取“=”.
所以△ACD面积的最大值为槡2 + 14
.
—913—
4.如图,线段AB,CD分别表示甲、乙两楼,AB⊥BD,
CD⊥BD,从甲楼顶部A处测得乙楼顶部C处的仰角
为α = 30°,测得乙楼底部D的俯角β = 60°,已知甲楼
高AB = 24米,则乙楼高CD = 米.
5.某地电信局信号转播塔建在一山坡上,如图所示,施
工人员欲在山坡上A,B两点处测量与地面垂直的塔
CD的高,由A,B两地测得塔顶C的仰角分别为60°
和45°,又知AB的长为40 m,斜坡与水平面成30°角,
求该转播塔的高度.
请同学们认真完成练案[26
]
6. 2 平面向量在几何、物理中的应用举例
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课标要求 核心素养
1.能运用向量的有关知识解决平面几何中的线段平行,垂直,相等等
问题.
2.能运用向量的有关知识解决物理中的有关力,速度,功等问题.
通过“平面向量的应用举例”的学
习,培养学生的数学建模,数学运算
等素养.
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知识点1 向量在平面几何中的应用
设a =(x1,y1),b =(x2,y2).
(1)证明线线平行问题:常用向量平行的等价条件:a∥b(b≠0)a = λb x1y2 = x2y1 .
(2)证明垂直问题:常用向量垂直的等价条件:a⊥ba·b = 0x1x2 + y1y2 = 0.
(3)求夹角问题:cos θ = = x1x2 + y1y2
x21 + y
2槡 1 x22 + y2槡 2
.
(4)求线段长度问题:| a | = a槡2 = .
知识点2 向量在物理学中的应用
(1)物理学中的许多量,如力,位移,速度,加速度都是向量.
(2)物理学中的力,速度,加速度,位移的合成与分解就是向量的加减法.
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1.已知△ABC的三个顶点A(0,- 4),B(4,0),C(- 6,2),点D,E,F分别为边BC,
CA,AB的中点.
(1)求直线DE,EF,FD的方程;
(2)求AB边上的高线CH所在的直线方程.
[归纳提升]
〉
ABCD
1
在△ABC中,A(4,1),B(7,5),C(- 4,7),求角A的平分线所在的直线方程.
归纳提升:
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2.如图,若D是△ABC内的一点,且→AB2 - →AC2 = →DB2 - →DC2,
求证:AD⊥BC.
[归纳提升]
〉
ABCD
2
△ABC所在平面上一点P满足→PA + →PC = m →AB(m > 0,m为
常数),若△ABP的面积为6,则△ABC的面积为 ( )
A. 6 B. 9
C. 12 D. 24
●67E%Ên(¹¨©ª;<IJ
3.在风速为75(槡6 -槡2)km / h的西风中,飞机以150 km / h的航速向西北方向飞
行,求没有风时飞机的航速和航向.
[归纳提升]
归纳提升:
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ABCD
3
一辆汽车在平直公路上向西行驶,车上装着风速计和风向标,测得风向为东偏南30°,风速为4米/秒,这时气
象台报告实际风速为2米/秒.试求风的实际方向和汽车的速度大小.
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1.在四边形ABCD中,若→AB + →CD = 0,→AC·→BD = 0,则四
边形为 ( )
A.平行四边形 B.矩形
C.等腰梯形 D.菱形
2.在△ABC中,若→AB·→BC + →AB2 = 0,则△ABC的形状是
( )
A.∠C为钝角的三角形
B.∠B为直角的直角三角形
C.锐角三角形
D.∠A为直角的直角三角形
3.已知△ABC的重心是G,CA的中点为M,且A、M、G
三点的坐标分别是(6,6),(7,4),163 ,
8( )3 ,则| BC |
为 ( )
A. 4 槡10 B.槡10
C.槡102 D. 2 槡10
4.已知三个力F1 =(3,4),F2 =(2,- 5),F3 =(x,y),
且F1 + F2 + F3 = 0,则F3 = .
5.如图所示,在正方形ABCD中,E,F分别是AB,BC的
中点.求证:AF⊥DE.
请同学们认真完成练案[27
]
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