寧衛(wèi)兵
【摘要】平面向量是高中數(shù)學(xué)中重要的、基本的概念,它是溝通代數(shù)、幾何與三角函數(shù)的一種工具.在高考中常以兩種形式出現(xiàn):其一,小題的形式出現(xiàn)時,主要圍繞向量的基本運算和利用向量研究角、模長、平行和垂直等問題,考查向量的基礎(chǔ)知識;其二,解答題形式出現(xiàn)時,向量與三角函數(shù)、解析幾何等其他知識的綜合問題,考查運用平面向量解決問題的能力,凸顯平面向量的工具作用.
【關(guān)鍵詞】平面向量;解題;探究
平面向量的小題大多涉及知識點少,題目入口寬,思路靈活多變.如何靈活運用已有的平面向量知識,選擇有效的方法,快速準(zhǔn)確地解決問題,困擾了不少學(xué)生.本文試圖通過對一道平面向量問題的多角度分析,來總結(jié)平面向量問題常用的解題切入點予以歸納,為大家提供參考.
題目已知向量a,b,c滿足a+b+c=0,(a-b)⊥c,a⊥b,若|a|=1,則|a|2+|b|2+|c|2的值是.
切入點一:數(shù)量積的直接運用
求解模長是平面向量的常見問題,應(yīng)用數(shù)量積是容易入手的方法.對于數(shù)量積的應(yīng)用,學(xué)生較易入手,此類解題思路最為常用.這個切入點需要在解題進(jìn)行中不斷調(diào)整,對于數(shù)量積的公式變換應(yīng)用,如何將問題轉(zhuǎn)化為已知條件的數(shù)量積表示是解題成功關(guān)鍵.
方法一(數(shù)量積的合理變換)
想求解|a|2+|b|2+|c|2可從a+b+c=0變換開始尋找思路.
由a+b+c=0可推出(a+b+c)2=02=0,即
a2+b2+c2+2a·b+2b·c+2c·a=0.(*)
只要解得三組數(shù)量積就能得出答案.
開始分析已知條件:
由a⊥b可得a·b=0,①
由(a-b)⊥c可得(a-b)·c=0,
即a·c-b·c=0.②
由a+b+c=0可知a·(a+b+c)=a·0=0,
即a2+a·c=0.③
上述三式聯(lián)立可得a·c=b·c=-1.
代入(*)中可得|a|2+|b|2+|c|2=4.
方法二(數(shù)量積的合理變換)
由a+b+c=0可得c=-(a+b),結(jié)合(a-b)⊥c可知(a-b)⊥(a+b),即
(a-b)·(a+b)=a2-b2=0,
于是a2=b2=1.
由a⊥b可得a·b=0,
結(jié)合c=-(a+b)可知
c2=(a+b)2=a2+2a·b+b2=a2+b2=2.
于是|a|2+|b|2+|c|2=4.
切入點二:平面向量的坐標(biāo)運算
平面向量的坐標(biāo)是平面向量基本定理數(shù)量化體現(xiàn),將平面向量統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)度量.坐標(biāo)運算能把學(xué)生從復(fù)雜的化簡中解放出來,快速簡捷地達(dá)成解題目標(biāo).對于條件中包含向量夾角與長度的問題,都可以考慮建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,應(yīng)用坐標(biāo)法來統(tǒng)一向量表示,達(dá)到轉(zhuǎn)化問題,簡單求解的目的.
方法三(平面向量的坐標(biāo)應(yīng)用,將向量問題轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)問題)
由a⊥b可以考慮借助坐標(biāo)系,把向量問題坐標(biāo)化.
由|a|=1,不妨設(shè)a=(1,0),b=(0,y)(y∈R),
則由a+b+c=0可得c=(-1,-y).
由(a-b)⊥c可得(1,-y)·(-1,-y)=0,即y2=1,
那么|a|2+|b|2+|c|2=1+y2+1+y2=4.
切入點三:圖形運算與數(shù)形結(jié)合
向量的圖形法則與數(shù)形結(jié)合切入點,適用于能將多個向量的計算問題轉(zhuǎn)化為一個圖形中的某個量計算.此類方法建立在學(xué)生熟悉平面幾何中常見圖形:三角形、平行四邊形的相關(guān)性質(zhì),能夠?qū)D形中反映的幾何度量問題與向量的圖形運算有效結(jié)合起來,達(dá)到轉(zhuǎn)化問題,減少運算,進(jìn)而達(dá)成解題目標(biāo).
方法四(向量運算的圖形法則運用,數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用)
由a+b+c=0可得c=-(a+b),結(jié)合(a-b)⊥c可知(a-b)⊥(a+b),于是將圖1中的矩形可進(jìn)一步確定為正方形.(如圖2)
至此,題目中所涉及的向量均已在圖中體現(xiàn),由|a|=1可推得|b|=1,|c|=2.
于是所求|a|2+|b|2+|c|2=1+1+2=4.
單獨考查平面向量的問題多為選擇、填空題,要求學(xué)生能達(dá)到快速準(zhǔn)確解答.這就要求學(xué)生整合個人知識方法,根據(jù)題目條件靈活選擇數(shù)形結(jié)合法、坐標(biāo)轉(zhuǎn)化法、數(shù)量積的應(yīng)用等方法,完成問題的等價轉(zhuǎn)化之后進(jìn)行求解.在日常練習(xí)中進(jìn)行多角度思維訓(xùn)練,不斷總結(jié)知識方法的應(yīng)用情境,增強(qiáng)分析問題、轉(zhuǎn)化問題、解決問題的能力.