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平面向量是数与形联系的纽带,它既有数的相关运算,又有形的结构特点,具有代数与几何的双重身份.近年来一些短小精悍的平面向量题时有考查,题目多以选择填空的形式出现. 这类问题往往条件不多,注重对思维能力的考查,难度较大,往往感到无从入手.
策略1 用基底,体会转化与化归思想的运用
根据平面向量基本定理,任何向量都可用不共线的两个向量线性表示.解决问题时,通常选取两个模长和夹角或易求的向量作为基底,然后将未知的向量用基底表示出来,体现了转化与化归的数学思想.
例1 如图,在平行四边形[ABCD]中,[∠BAD=][π3],边[AB],[AD]的长分别为2,1,若[M],[N]分别是边[BC],[CD]上的点,且满足[BMBC=CNCD],则[AM?AN]的取值范围 .
解析 设[BMBC=CNCD=k],[k∈[0,1]],
则[AM=AB+BM=AB+kAD],
[AN=AD+DN=AD+(1-k)DC=(1-k)AB+AD.]
∵[AB=2,AD=1],[∠BAD=60°],
∴[AB?AD=2×1×cos60°=1.]
∴[AM?AN=(AB+kAD)?[(1-k)AB+AD]]
[=(1-k)AB2+AB?AD+k(1-k)AD?AB+kAD2]
[=4(1-k)+1+k(1-k)+k=-k2-2k+5=-(k+1)2+6]
∵[k∈[0,1]],∴[-(k+1)2+6∈[2,5]],
即[AM?AN]的取值范围是[[2,5]].
点拨 本题中已知[AB],[AD]的长度及[∠BAD]的大小,于是选择[AB],[AD]为基向量,利用平面向量的运算,将[AM],[AN]转化成[AB],[AD].
策略2 用坐标,体会函数、方程思想的运用
向量的坐标表示,实际上是向量的代数表示,引入坐标系后将向量运算完全代数化,这样可将许多几何问题转化为大家熟知的数量运算.
例2 已知直角梯形[ABCD]中,[AD∥BC],[∠ADC=90°],[AD=2],[BC=1],点[P]是腰[DC]上的动点,则[PA+3PB]的最小值为 .
解析 以[D]为坐标原点,[DA],[DC]所在直线分别为[x],[y]轴建立如图直角坐标系.
设[DC=a],[DP=y],[y∈[0,a]],
则[A(2,0)],[B(1,a)],[P(0,y)].
则[PA=(2,-y)],[PB=(1,a-y)].
则[PA+3PB=(5,3a-4y)].
∴[PA+3PB=25+(3a-4y)2].
∵[y∈[0,a]],
∴[y=3a4]时,[|PA+3PB|min=5].
策略3 构图形,体会数形结合思想的运用
例3 已知平面向量[α],[β]([α≠0],[β≠0],[α≠β]),满足[β=1],且[α]与[β-α]的夹角为[120°],则[α]的取值范围是 .
解析 如图,记[AB=α],[AC=β],
则[BC=β-α].
∵[|β|=1],且[α]与[β-α]的夹角为[120°],
∴在[ΔABC]中,[AC=1],[B=60°].
由正弦定理知[ACsinB=ABsinC].
即[AB=233sinC],[C∈(0,2π3).]
∴[AB∈(0,233]],即[α∈(0,233]].
1. 如图,在矩形[ABCD]中,[AB=2 , BC=2 , ]点[E]为[BC]的中点,点[F]在边[CD]上,若[AB?AF=2],则[AE?BF]的值是 .
2. 若平面向量[α,β]满足[α=1,β1],且以向量[α,β]为邻边的平行四边形的面积为[12],则[α]与[β]的夹角[θ]的取值范围是 .
1. [2] 2. [θ∈π6,5π6]
策略1 用基底,体会转化与化归思想的运用
根据平面向量基本定理,任何向量都可用不共线的两个向量线性表示.解决问题时,通常选取两个模长和夹角或易求的向量作为基底,然后将未知的向量用基底表示出来,体现了转化与化归的数学思想.
例1 如图,在平行四边形[ABCD]中,[∠BAD=][π3],边[AB],[AD]的长分别为2,1,若[M],[N]分别是边[BC],[CD]上的点,且满足[BMBC=CNCD],则[AM?AN]的取值范围 .
解析 设[BMBC=CNCD=k],[k∈[0,1]],
则[AM=AB+BM=AB+kAD],
[AN=AD+DN=AD+(1-k)DC=(1-k)AB+AD.]
∵[AB=2,AD=1],[∠BAD=60°],
∴[AB?AD=2×1×cos60°=1.]
∴[AM?AN=(AB+kAD)?[(1-k)AB+AD]]
[=(1-k)AB2+AB?AD+k(1-k)AD?AB+kAD2]
[=4(1-k)+1+k(1-k)+k=-k2-2k+5=-(k+1)2+6]
∵[k∈[0,1]],∴[-(k+1)2+6∈[2,5]],
即[AM?AN]的取值范围是[[2,5]].
点拨 本题中已知[AB],[AD]的长度及[∠BAD]的大小,于是选择[AB],[AD]为基向量,利用平面向量的运算,将[AM],[AN]转化成[AB],[AD].
策略2 用坐标,体会函数、方程思想的运用
向量的坐标表示,实际上是向量的代数表示,引入坐标系后将向量运算完全代数化,这样可将许多几何问题转化为大家熟知的数量运算.
例2 已知直角梯形[ABCD]中,[AD∥BC],[∠ADC=90°],[AD=2],[BC=1],点[P]是腰[DC]上的动点,则[PA+3PB]的最小值为 .
解析 以[D]为坐标原点,[DA],[DC]所在直线分别为[x],[y]轴建立如图直角坐标系.
设[DC=a],[DP=y],[y∈[0,a]],
则[A(2,0)],[B(1,a)],[P(0,y)].
则[PA=(2,-y)],[PB=(1,a-y)].
则[PA+3PB=(5,3a-4y)].
∴[PA+3PB=25+(3a-4y)2].
∵[y∈[0,a]],
∴[y=3a4]时,[|PA+3PB|min=5].
策略3 构图形,体会数形结合思想的运用
例3 已知平面向量[α],[β]([α≠0],[β≠0],[α≠β]),满足[β=1],且[α]与[β-α]的夹角为[120°],则[α]的取值范围是 .
解析 如图,记[AB=α],[AC=β],
则[BC=β-α].
∵[|β|=1],且[α]与[β-α]的夹角为[120°],
∴在[ΔABC]中,[AC=1],[B=60°].
由正弦定理知[ACsinB=ABsinC].
即[AB=233sinC],[C∈(0,2π3).]
∴[AB∈(0,233]],即[α∈(0,233]].
1. 如图,在矩形[ABCD]中,[AB=2 , BC=2 , ]点[E]为[BC]的中点,点[F]在边[CD]上,若[AB?AF=2],则[AE?BF]的值是 .
2. 若平面向量[α,β]满足[α=1,β1],且以向量[α,β]为邻边的平行四边形的面积为[12],则[α]与[β]的夹角[θ]的取值范围是 .
1. [2] 2. [θ∈π6,5π6]