盧浩殷+金俊
平面向量數(shù)量積在近幾年高考中均有涉及,而且都有一定的難度。這類試題往往以平面向量知識為載體,綜合函數(shù)、不等式、三角等知識,所涉及到的知識點較多,對解題能力考查的層次要求較高,考生在解答時,常常表現(xiàn)為無從下手,或者半途而廢。難而在一些問題的解決過程中,也發(fā)現(xiàn)了一些比較常見易掌握的有效方法,在此共同探討一下:
當(dāng)題中所給的圖形對稱或適合建立坐標(biāo)系時,我們可以建立合適的坐標(biāo)系,把復(fù)雜的平面向量的轉(zhuǎn)化問題直接轉(zhuǎn)化為純坐標(biāo)的計算問題,而此法最關(guān)鍵的地方在于表示出各點的坐標(biāo),方便計算。
【案例1】在△ABC中,BC=6,BC邊上的高為2,則 的最小值為______
分析1:其實平面向量也是用代數(shù)方法來研究幾何圖形的一門學(xué)科,因此,數(shù)形結(jié)合必然是研究解析幾何問題的重要手段。對于本題我們就可以建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系來完成。過程如下:
以BC所在直線為x軸,BC的中垂線為y軸,建立如圖所示坐標(biāo)系,則B(-3,0),C(3,0),A(x,2),則 =(-3-x,-2), =(3-x,-2), =(-3-x)(3-x)+4=x2-5,所以當(dāng)x=0時,取得最小值-5,此時AB=AC。
分析2:當(dāng)然我們也可以以BC所在直線為x軸,過A作BC的垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系,設(shè)B(-a,0),則C(6-a,0),以下略。
從上題中發(fā)現(xiàn)通過建立直角坐標(biāo)系,顯然將抽象的復(fù)雜的向量數(shù)量積問題通過坐標(biāo)計算的方式減少了許多的計算過程和思維過程,達(dá)到事半功倍的效果。
【案例2】已知O是△ABC的外心,AB=2a,AC= ,∠BAC=120°,若 =α +β ,α+β的最小值為_____
分析:此類問題比較常見,學(xué)生在解題過程中往往無從下手,作為教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生去審題,找到題中的關(guān)鍵點,引導(dǎo)學(xué)生用常規(guī)方法進(jìn)行求解。對于本題,關(guān)鍵點是什么?是外心(三邊中垂線的交點),其次兩邊及其夾角,作用是什么?可以求數(shù)量積,可以求第三邊長。最后條件的作用是什么?建立點與點之間的關(guān)系。本題可以嘗試用建系的方法進(jìn)行求解。
過程:以AC所在直線為x軸,過A作BC的垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系,則A(0,0),B( ),C( ,0),AC的中垂線為x= ,AB的中垂線為
求出兩直線交點坐標(biāo)即圓心的坐標(biāo)O( )
∴
∴
∴
∴
變式1:如圖正六邊形ABCDEF 中,P是△CDE內(nèi)(包括邊界)的動點,設(shè) =α +β (α、β∈R),則α+β的取值范圍是_____
變式2:給定兩個長度為1的平面向量, 和 ,它們的夾角為120°,如圖所示,點C在以O(shè)為圓心的圓弧AB上變動。若, =x + y ,其中x,y∈R,則x+y的最大值是_____
分析:這兩小題是案例2的變式題,在解題思路上與案例2如出一轍,不過本題是側(cè)重通過建系坐標(biāo)化,把向量問題轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題來研究,過程略。
【案例3】如圖,AB是半徑為3的圓O的直徑,P是圓O上異于A,B的一點,Q是線段AP上靠近A的三等分點,且 =4,則 的值為_____
分析1:以O(shè)為坐標(biāo)原點,AB所在直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)P(3cosα,3sinα),由Q是線段AP上靠近A的三等分點,求出Q點的坐標(biāo),則 =4,得到cosα= - ,再求 ,化簡整理,即可得到結(jié)果。
方法一考查平面向量的數(shù)量積的坐標(biāo)表示,考查圓的參數(shù)方程的運(yùn)用,考查三角化簡整理的運(yùn)算能力。
分析2:以P為坐標(biāo)原點,PB所在直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)A(0,n),B(-m,0),m2+n2=36,Q(0, ), =4,求出n2的值,再求出m2的值,再求 ,化簡整理,即可得到結(jié)果。
【點評】
有關(guān)平面向量的數(shù)量積等問題的解決途徑多多,比如也可以利用向量轉(zhuǎn)化,數(shù)形結(jié)合法等等。解題猶如打仗,不能只是忙于沖鋒陷陣,一時局部的勝利并不能說明問題,有時甚至?xí)痪植克m纏而看不清問題的實質(zhì)所在,只有見微知著,樹立全局觀念,講究排兵布陣,運(yùn)籌帷幄,方能決勝千里。
(作者單位:江蘇省寶應(yīng)縣氾水高級中學(xué))