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1、
2014年高考一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)難點(diǎn)精講精析:4.1平面向量
一、平面向量的概念及其線性運(yùn)算
(一)向量的有關(guān)概念
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1、著重理解向量以下幾個方面:
(1)向量的模;(2)向量的方向;(3)向量的幾何表示;(4)向量的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
2、判定兩個向量的關(guān)系時,特別注意以下兩種特殊情況:
(1)零向量的方向及與其他向量的關(guān)系;
(2)單位向量的長度及方向。
※例題解析※
【例1】下列結(jié)論中,不正確的是 ( )
向量,共線與向量//同義;
若向量//,則向量與共線;
2、若向量=,則向量=;
只要向量,滿足||=||,就有=。
解答:選。根據(jù)平行向量(或共線向量)定義知,B均正確;根據(jù)向量相等的概念知C正確,不正確。
【例2】給出下列命題:
①有向線段就是向量,向量就是有向線段;
②若則BCD為平行四邊形;
③若
④若。
其中正確命題的個數(shù)是 ( )
()0 (B)1 (C)2 ()3
思路解析:正確理解向量的有關(guān)概念是解決本題的關(guān)鍵。注意到特殊情況,否定某個命題只要舉出一個反倒即可。
2 / 20
解答:選B。①錯,向量
3、可用有向線段表示,但并不是有向線段。②錯,因?yàn)閯t可能、B、C、四點(diǎn)在一條直線上。③正確。④錯,若,則對不共線的向量與,也有//,//,但與不平行。
(二)向量的線性運(yùn)算
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(1)用已知向量來表示別外一些向量是用向量解題的基本功,除利用向量的加、減法、數(shù)乘向量外,還應(yīng)充分利用平面幾何的一些定理;
(2)在求向量時要盡可能轉(zhuǎn)化到平行四邊形或三角形中,運(yùn)用平行四邊形法則、三角形法則,利用三角形中位線,相似三角形對應(yīng)邊成比例等平面幾何的性質(zhì),把未知向量轉(zhuǎn)化為與已知向量有直接關(guān)系的向量求解。
注:若為BC的中點(diǎn),則。
※例題解析※
〖例1〗在ΔBC中,
。
思路解析:解
4、本題要進(jìn)行向量的加、減法外,還有數(shù)乘向量運(yùn)算,如
在進(jìn)行計算時要充分利用∽ΔBC,ΔADN∽ΔABM等條件。
解答:
由ΔADE∽ΔABC,得,又AM是ΔABC的中線,DE//BC,且AM與DE交于點(diǎn)N,得
。
〖2〗在ΔOAB中,
延長BA到C,使AC=BA,在OB上取點(diǎn)D,使。DC與OA交于E,設(shè)用表示向量及向量。
解答:∵A是BC的中點(diǎn),∴,即
(三)向量的共線問題
〖例〗設(shè)兩個非零向量與不共線,
(1) 若求證:A、B、三點(diǎn)共線;
(2) 試確定實(shí)數(shù)k,使和共線
(3)
思路解析:(1)由已知求判斷和的關(guān)系判斷、B、D的關(guān)系;(2)應(yīng)用共
5、線向量的充要條件列方程組解方程組得k值。
解答:(1)∵
∴
∴、共線,又∵它們有公共點(diǎn)B,∴、B、三點(diǎn)共線
(2)∵和共線,∴存在實(shí)數(shù)λ,使=λ(),即=?!唷?、是不共線的兩個非零向量,∴=,∴-1=0?!?1。
注:(1)向量共線的充要條件中要注意當(dāng)兩向量共線量時,通常只有非零向量才能表示與之共線的其他向量,要注意待定系數(shù)法的運(yùn)用和方程思想。
(2)證明三點(diǎn)共線問題,可用向量共線來解決,但應(yīng)注意向量共線與三點(diǎn)共線的區(qū)別與聯(lián)系,當(dāng)兩向量共線且有公共點(diǎn)時,才能得出三點(diǎn)共線。
二、平面向量的基本定理及坐標(biāo)表示
(一)平面向量基本定理及其應(yīng)用
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1、以平面內(nèi)
6、任意兩個不共線的向量為一組基底,該平面內(nèi)的任意一個向量都可表示成這組基底的線性組合,基底不同,表示也不同;
2、對于兩個向量,,將它們用同一組基底表示,我們可通過分析這兩個表示式的關(guān)系,來反映與的關(guān)系;
3、利用已知向量表示未知向量,實(shí)質(zhì)就是利用平行四邊形法則或三角形法則進(jìn)行向量的加減運(yùn)算或進(jìn)行數(shù)乘運(yùn)算。
注:由于基底向量不共線,所以不能作為一個基底向量。
※例題解析※
〖例〗如圖:在平行四邊形BC中,M,N分別為DC,BC的中點(diǎn),已知試用表示。
思路解析:直接用表示有難度,可換一個角度,由表示,,進(jìn)而解方程組可求。
解答:方法一:設(shè),則
①
②
將②代入①得代入②
7、得
方法二:設(shè)因M,N分別為CD,BC中點(diǎn),所以
因而
即
(二)平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算
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1、向量的坐標(biāo)運(yùn)算主要是利用加、減、數(shù)乘運(yùn)算法則進(jìn)行,若已知有向線段兩端點(diǎn)的坐標(biāo),則應(yīng)先求出向量的坐標(biāo),解題過程中要注意方程思想的運(yùn)用;
2、利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算解題。主要是根據(jù)相等的向量坐標(biāo)相同這一原則,通過列方程(組)進(jìn)行求解;
3、利用坐標(biāo)運(yùn)算求向量的基底表示,一般先求出基底向量和被表示向量的坐標(biāo),再用待定系數(shù)法求出線性系數(shù);
4、向量的坐標(biāo)運(yùn)算,使得向量的線性運(yùn)算都可用坐標(biāo)來進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)了向量運(yùn)算完全代數(shù)化,將數(shù)與形緊密結(jié)合起來,就可以使得很多幾何問題的解答轉(zhuǎn)化為我
8、們熟知的數(shù)量運(yùn)算。
※例題解析※
〖例〗已知(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4)。設(shè)且求:
(1)
(2)滿足的實(shí)數(shù)m,n;
(3)M、N的坐標(biāo)及向量的坐標(biāo)。
思路解析:利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算及向量的坐標(biāo)與其起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系求解。
解答:由已知得
(1)=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8)=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42)
(2)∵
∴
(3)∵,∴。∴M(0,20)又
∵,∴∴N(9,2)?!?。
(三)平面向量共線的坐標(biāo)表示
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1、凡遇到與平行有關(guān)的問題時,一般地要考慮運(yùn)用向量平行的充要條件;
2、
9、向量共線的坐標(biāo)表示提供了通過代數(shù)運(yùn)算來解決向量共線的方法,也為點(diǎn)共線、線平行問題的處理提供了容易操作的方法。解題時要注意共線向量定理的坐標(biāo)表示本身具有公式特征,應(yīng)學(xué)會利用這一點(diǎn)來構(gòu)造函數(shù)和方程,以便用函數(shù)與方程的思想解題。
※例題解析※
〖例〗已知當(dāng)k為何值時,與平行;平行時它們是同向還是反向?
思路解析:將用坐標(biāo)表示將用坐標(biāo)表示應(yīng)用共線向量的充要條件求k把k代入向量判斷結(jié)果。
解答:∵=k(1,2)+(-3,2)=(k-3,2k+2),=(1,2)-3(-3,2)=(10,-4),∴與平行等價于(k-3)(-4)-10(2k+2)=0,解得k=。故當(dāng)k=時,與平行。此時=,∴與反
10、向。
注:向量平行的坐標(biāo)公式裨是把向量問題轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)的運(yùn)算。通過坐標(biāo)公式建立參數(shù)的方程,通過解方程或方程組求得參數(shù),充分體現(xiàn)了方程思想在向量中的應(yīng)用。
(四)向量與其他知識的綜合[
〖例〗已知向量現(xiàn)向量的對應(yīng)關(guān)系用表示。
(1)設(shè),求向量與的坐標(biāo);
(2)求使
(3)證明:對任意的向量及常數(shù)m,n恒有成立。
思路解析:本題關(guān)鍵是找出“函數(shù)” 的對應(yīng)關(guān)系,此處的變量為向量的坐標(biāo),因此,可通過坐標(biāo)運(yùn)算來解決問題。
解答:(1)又
(2)
(3)
注:對于信息處理題應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①認(rèn)真領(lǐng)會題中所給信息(注意概念的內(nèi)涵與外延);
②將所得到的信息,應(yīng)用于題目中
11、去,即解決實(shí)際問題(當(dāng)然注意條件與結(jié)論,往往是三段論推理)。
三、平面向量的數(shù)量積及平面向量應(yīng)用舉例
(一)平面向量的數(shù)量積的運(yùn)算及向量的模問題
※相關(guān)鏈接※
1、向量的數(shù)量積有兩種計算方法,一是利用公式來計算,二是利用來計算,具體應(yīng)用時可根據(jù)已知條件的特征來選擇,同時要注意數(shù)量積運(yùn)算律的應(yīng)用。
2、利用數(shù)量積求長度問題是數(shù)量積的重要應(yīng)用,要掌握此類問題的處理方法:
〖例〗已知,與的夾角為,求:(1);(2)。
思路解析:利用平面向量數(shù)量積的定義及其運(yùn)算律,可求出第(1)問;求可先求,再開方。
解答:(1),
∴=
(2),
∴
(二)平面向量的垂直問題
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1、非零向量
2、當(dāng)向量與是非坐標(biāo)形式時,要把、用已知的不共線的向量表示。
注:把向量都用坐標(biāo)表示,并不一定都能夠簡化運(yùn)算,要因題而異。
〖例〗已知向量,(1)求證:;(2)若存在不等于0的實(shí)數(shù)k和t,使?jié)M足試求此時的最小值。
思路解析:(1)可通過求證明;
(2)由得,即求出關(guān)于k,t的一個方程,從而求出的代數(shù)表達(dá)式,消去一個量k,得出關(guān)于t的函數(shù),從而求出最小值。
解答:(1)
(2)由得:,即
(三)平面向量的夾角問題
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1、當(dāng)與是非坐標(biāo)形式時,求與的夾角。需求得及或得出它們的關(guān)系。
2、若已知與的坐標(biāo),則可直接利用公式.
13、注:平面向量、的夾角
※例題解析※
〖例〗已知、都是非零向量,且+3與垂直,與垂直,求與的夾角θ。
思路解析:把向量垂直轉(zhuǎn)化為數(shù)量積為0聯(lián)立求與的關(guān)系應(yīng)用夾角公式求結(jié)果。
解答:
(四)向量的綜合應(yīng)用
〖例1〗設(shè)ΔBC的外心為O,則圓O為ΔBC的外接圓,垂心為H。求證:
思路解析:本題的關(guān)鍵是探求的聯(lián)系,利用向量的三角形法則可得下一步需確定的關(guān)系,由條件O為ΔBC的外心,可延長BO交圓于O于點(diǎn),連D、DC,利用圓周角是直角的性質(zhì)可證四邊形ANCD為平行四邊形,從而問題得以解決。
解答:延長BO交圓O于D點(diǎn),連AD、DC,則BD為圓O的直徑,故∠BCD=∠BAD=900。
14、又∵AE⊥BC,DC⊥BC。各AH//DC,同理DA//CH?!嗨倪呅蜛NCD為平行四邊形,∴。
又∵∴又∵∴
注:利用平面向量的知識解決平面幾何問題,關(guān)鍵是充分挖掘題目中的條件,本題中O為外心,H為垂心,在本題中作用最大;另外,平面解析幾何中的一些性質(zhì)在解題中也有很大的用處。
〖例2〗已知力與水平方向的夾角為30(斜向上),的大小為50N,拉著一個重80N的木塊在摩擦系數(shù)μ=0.02的水平平面上運(yùn)動了20m,問和摩擦力所做的功分別是多少?(g=10 N/kg).
思路解析:力在位移上所做的功,是向量乘積的物理含義,要先求出力,和位移的夾角,然后應(yīng)用數(shù)量積公式求解。
解答:設(shè)木塊的位移為則,在鉛垂方向上分力大小為sin30=50=25(N). =810=80(N)
∴摩擦力的大小為,
∴=1.120(-1)=-22(J).
∴所做的功分別是500J、22J。
注:力在力的位移上所做的功,就是力與位移所對應(yīng)兩向量的數(shù)量積。故在解決此類問題時可轉(zhuǎn)化為數(shù)量積的運(yùn)算,據(jù)題意構(gòu)造平面圖形,把已知、所求各量用向量的對應(yīng)量表示出來。然后結(jié)合向量的加減法及平面幾何的知識求得向量的模及夾角,再利用數(shù)量積的運(yùn)算公式求得力對物體所做的功
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