内容正文:
第六章 平面向量及其应用
习题课 平面向量基本定理及坐标表示
【课标要求】
1.理解并掌握平面向量基本定理,会用基底表示平面向量.
2.借助平面直角坐标系,掌握平面向量坐标表示的意义.
重难探究•能力素养全提升
探究点一 用基底表示向量
【例1】 在△ABC中,∠A=60°,BC=1,点D为AB的中点,点E为CD的中点,若设=a,=b,则可用a,b表示为 ;若,则的最大值为 .
a+b
解析 因为E为CD的中点,所以)=)=a+b;
)=a+b.
所以(2a2+5a·b+2b2),记AB=x,AC=y,
则(2x2+5xycos 60°+2y2)=.
在△ABC中,根据余弦定理,得BC2=x2+y2-2xycos 60°=x2+y2-xy=1,即x2+y2=1+xy,于是,
由x2+y2-xy=1和基本不等式得,x2+y2-xy=1≥2xy-xy=xy,
故xy≤1,当且仅当x=y=1取得等号,则x=y=1时,有最大值.
变式训练1(2025天津)在△ABC中,D为AB中点,=a,=b,则= ;若||=5,且AE⊥CB,则= .
a+b
-15
解析 如图,∵CD=CA+AD=CA+12AB=-b+12a,
∴CE=13CD=-13b+16a,
则AE=AC+CE=b+16a-13b=16a+23b.
∵AE⊥CB,则AE·CB=0,得(16a+23b)(a-b)=0,
整理得a2+3a·b-4b2=0.①
又|AE|=5,
∴(16a+23b)2=136a2+29a·b+49b2=25,
整理得a2+8a·b+16b2=900.②
由①②得,a·b=-4b2+180,a2=16b2-540,
∴AE·CD=(16a+23b)(12a-b)=a2-8b2+2a·b12
=16b2-540-8b2-8b2+36012=-18012=-15.
探究点二 向量加减数乘的坐标运算
【例2】 已知点A,B,C,D为平面内不同的四点,若=2-3,
且=(-2,1),则=( )
A.(4,-2) B.(-4,2)
C.(6,-3) D.(-6,3)
D
解析 由=2-3=3-3,即=3,即=3,
又=(-2,1),所以=3=(-6,3).
变式训练2已知向量=(2,1),=(7,m),=(3,-1),若A,B,D三点共线,则实数m= .
6
解析 因为=(7,m),=(3,-1),所以=(10,m-1),
又=(2,1),且A,B,D三点共线,即,因此2(m-1)-1×10=0,解得m=6.
探究点三 向量的数量积的坐标运算
【例3】 已知a=(2,-1),b=(1,-1),则(a+2b)·(a-3b)等于( )
A.10 B.-10 C.3 D.-3
B
解析 由向量a=(2,-1),b=(1,-1),可得a+2b=(4,-3),a-3b=(-1,2),
所以(a+2b)·(a-3b)=4×(-1)+(-3)×2=-10.
变式训练3(1)已知向量a=(1,2),b=(-2,-4),|c|=,若(a+b)·c=,则a与c的夹角的大小为( )
A.30° B.60°
C.120° D.150°
C
解析 设a与c的夹角为θ,依题意得,a+b=(-1,-2),|a|=.设c=(x,y),因为(a+b)·c=,所以x+2y=-.又a·c=x+2y,所以cos θ==-,
所以θ=120°,
所以a与c的夹角为120°.故选C.
(2)已知向量a=(2,-3),b=(1,-3),c=(1,λ),若(a+2b)⊥c,则λ= .
解析 因为a=(2,-3),b=(1,-3),所以a+2b=(4,-9),
又因为(a+2b)⊥c,c=(1,λ),所以4×1-9λ=0,
解得λ=,故答案为.
探究点四 平面几何与坐标运算
【例4】 在梯形ABCD中,=2=0,且||=||=2,若AC与BD交于点E,则=( )
A.- B.- C.-2 D.-
A
解析 因为AB∥CD,则=2,建立如图所示的平面直角坐标系,
则A(0,0),B(4,0),C(2,2),D(0,2),E,可得=(2,2),,
所以=2×+2×=-.
变式训练4已知点D在Rt△ABC的斜边BC上(包含端点),若AB=2,AC=3,则的取值范围为 .
[-4,9]
解析 以A为坐标原点,正方向为x轴、y轴正方向,可建立如图所示的平面直角坐标系,
则A(0,0),B(2,0),C(0,3),
∴=(-2,3),=(2,0),
设=λ(0≤λ≤1),则=(-2λ,3λ),
∴=(2-2λ,3λ),
∴=-2(2-2λ)+9λ=13λ-4,又0≤λ≤1,
∴-4≤≤9,即的取值范围为[-4,9].
本节要点归纳
1.知识清单:
(1)用基底表示向量.
(2)若a=(x,y),则a·a=a2=|a|2=x2+y2,|a|=.
(3)用坐标表示的向量夹角公式.
2.方法归纳:数形结合、化归与转化.
3.常见误区:
(1)忽视基底中的基底不共线;
(2)两向量夹角的余弦公式易记错.
$