第二講平面向量的解題技巧
【命題趨向】
由2023年高考題分析可知:
1.這部分內容高考中所佔分數一般在10分左右.
2.題目型別為乙個選擇或填空題,乙個與其他知識綜合的解答題.
3.考查內容以向量的概念、運算、數量積和模的運算為主.
【考點透視】
「平面向量」是高中新課程新增加的內容之一,高考每年都考,題型主要有選擇題、填空題,也可以與其他知識相結合在解答題中出現,試題多以低、中檔題為主.
透析高考試題,知命題熱點為:
1.向量的概念,幾何表示,向量的加法、減法,實數與向量的積.
2.平面向量的座標運算,平面向量的數量積及其幾何意義.
3.兩非零向量平行、垂直的充要條件.
4.圖形平移、線段的定比分點座標公式.
5.由於向量具有「數」與「形」雙重身份,加之向量的工具性作用,向量經常與數列、三角、解析幾何、立體幾何等知識相結合,綜合解決三角函式的化簡、求值及三角形中的有關問題,處理有關長度、夾角、垂直與平行等問題以及圓錐曲線中的典型問題等.
6.利用化歸思想處理共線、平行、垂直問題向向量的座標運算方面轉化,向量模的運算轉化為向量的運算等;利用數形結合思想將幾何問題代數化,通過代數運算解決幾何問題.
【例題解析】
[, ]
[, , ]
[, , ]
[, , ]
[, , ]
[, , , , , , ]
[, , ]
例1(2023年北京卷理)已知是所在平面內一點,為邊中點,且,那麼( )
命題意圖:本題考查能夠結合圖形進行向量計算的能力.
解: 故選a.
例2.(2023年安徽卷)在中,,m為bc的中點,則______.(用表示)
命題意圖: 本題主要考查[, , , ]
解:,,所以,.
例3.(2023年廣東卷)如圖1所示,d是△abc的邊ab上的中點,則向量( )
(a) (b)
(cd)
命題意圖: 本題主要考查[, ]
解:,故選a.
例4. ( 2023年重慶卷)與向量=的夾解相等,且模為1的向量是 ( )
(ab)或
(cd)或
命題意圖: 本題主要考查[, ]
解:設所求[, ]由
另一方面,當
當[, ]與向量=的夾角相等.故選b.
例5.(2023年天津卷)設向量與的夾角為,且,,則__.
命題意圖: 本題主要考查[, , , ]
解: 例6.(2023年湖北卷)已知向量,是不平行於軸的單位向量,且,則= ()
(ab) (c) (d)
命題意圖: 本題主要考查應用[, , , ]
解:設,則依題意有
故選b.
例7.設平面向量、、的和.如果向量、、,滿足,且順時針旋轉後與同向,其中,則( )
(ab)
(cd)
命題意圖: 本題主要考查向量加法的幾何意義及向量的模的夾角等基本概念.
常規解法:∵,∴故把2 (i=1,2,3),分別按順時針旋轉30後與重合,故,應選d.
巧妙解法:令=,則=,由題意知=,從而排除b,c,同理排除a,故選(d).
點評:巧妙解法巧在取=,使問題簡單化.本題也可通過畫圖,利用數形結合的方法來解決.
2. 平面向量與三角函式,解析幾何等問題結合
(1) 平面向量與三角函式、三角變換、數列、不等式及其他代數問題,由於結合性強,因而綜合能力較強,所以複習時,通過解題過程,力爭達到既回顧知識要點,又感悟思維方法的雙重效果,解題要點是運用向量知識,將所給問題轉化為代數問題求解.
(2)解答題考查圓錐曲線中典型問題,如垂直、平行、共線等,此類題綜合性比較強,難度大.
例8.(2023年陝西卷理17.)設函式f(x)=a-b,其中向量a=(m,cos2x),b=(1+sin2x,1),x∈r,且函式y=f(x)的圖象經過點,
(ⅰ)求實數m的值;
(ⅱ)求函式f(x)的最小值及此時x的值的集合.
解:(ⅰ),
由已知,得.
(ⅱ)由(ⅰ)得,
當時,的最小值為,
由,得值的集合為
例2.(2023年陝西卷文17)
設函式.其中向量.
求實數的值; (ⅱ)求函式的最小值.
解:(ⅰ),,得.
(ⅱ)由(ⅰ)得,當時,的最小值為.
例9.(2023年湖北卷理16)
已知的面積為,且滿足,設和的夾角為.
()求的取值範圍;
()求函式的最大
解:(ⅰ)設中角的對邊分別為,
則由,,可得,.
(ⅱ).
,,.即當時,;當時,.
例10.(2023年廣東卷理)
已知abc的三個頂點的直角座標分別為a(3,4)、b(0,0)、c(c,0)
(1)若c=5,求sin∠a的值;(2)若∠a為鈍角,求c的取值範圍;
解:(1),,若c=5, 則,
∴,∴sin∠a=;
(2)∠a為鈍角,則解得,∴c的取值範圍是
例11.(2023年山東卷文17)
在中,角的對邊分別為.
(1)求;(2)若,且,求.
解:(1) 又
解得. ,是銳角. .
(2 又
..例12. (2023年湖北卷)設函式,其中向量,
.(ⅰ)求函式的最大值和最小正週期;
(ⅱ)將函式的影象按向量平移,使平移後得到的影象關於座標原點成中心對稱,求長度最小的.
命題意圖:本小題主要考查平面向量數量積的計算方法、三角公式、三角函式的性質及影象的基本知識,考查推理和運算能力.
解:(ⅰ)由題意得,f(x)=·()=(sinx,-cosx)·(sinx-cosx,sinx-3cosx)
sin2x-2sinxcosx+3cos2x=2+cos2x-sin2x=2+sin(2x+).
所以,f(x)的最大值為2+,最小正週期是=.
(ⅱ)由sin(2x+)=0得2x+=k.,即x=,k∈z,
於是=(,-2),k∈z.
因為k為整數,要使最小,則只有k=1,此時=(―,―2)即為所求.
例13.(2023年全國卷ii)已知向量=(sinθ,1),=(1,cosθ),-<θ<.
(ⅰ)若⊥,求θ;
(ⅱ)求|+|的最大值.
命題意圖:本小題主要考查平面向量數量積和平面向量的模的計算方法、以及三角公式、三角函式的性質等基本知識,考查推理和運算能力.
解:(ⅰ)若⊥,則sinθ+cosθ=0,
由此得 tanθ=-1(-<θ<),所以 θ=-;
(ⅱ)由=(sinθ,1),=(1,cosθ)得
|+|==
=,當sin(θ+)=1時,|a+b|取得最大值,即當θ=時,|a+b|最大值為+1.
例14.(2023年陝西卷)如圖,三定點三動點d、e、m滿足
(i)求動直線de斜率的變化範圍;
(ii)求動點m的軌跡方程。
命題意圖:本小題主要考查平面向量的計算方法、三角公式、
三角函式的性質及影象和圓錐曲線方程的求法等基本知識,
考查推理和運算能力.
解法一: 如圖, (ⅰ)設d(x0,y0),e(xe,ye),m(x,y).由=t, = t ,
知(xd-2,yd-1)=t(-2,-2). ∴ 同理 .
∴kde = = = 1-2t.
∴t∈[0,1] , ∴kde∈[-1,1].
(ⅱ) ∵=t ∴(x+2t-2,y+2t-1)=t(-2t+2t-2,2t-1+2t-1)=t(-2,4t-2)=(-2t,4t2-2ty= , 即x2=4y. ∵t∈[0,1], x=2(1-2t)∈[-2,2].
即所求軌跡方程為: x2=4y, x∈[-2,2]
解法二: (ⅰ)同上.
(ⅱ) 如圖t = + t(-) = (1-t) +t,
= + = +t = +t(-) =(1-t) +t,
= += + t= +t(-)=(1-t) + t
= (1-t2) + 2(1-t)t+t2 .
設m點的座標為(x,y),由=(2,1), =(0,-1), =(-2,1)得
消去t得x2=4y, ∵t∈[0,1], x∈[-2,2].
故所求軌跡方程為: x2=4y, x∈[-2,2]
例15.(2023年全國卷ii)已知拋物線x2=4y的焦點為f,a、b是拋物線上的兩動點,且=λ(λ>0).過a、b兩點分別作拋物線的切線,設其交點為m.
(ⅰ)證明·為定值;
(ⅱ)設△abm的面積為s,寫出s=f(λ)的表示式,並求s的最小值.
命題意圖:本小題主要考查平面向量的計算方法、和圓錐曲線方程,以及函式的導數的應用等基本知識,考查推理和運算能力.
解:(ⅰ)由已知條件,得f(0,1),λ>0.
設a(x1,y1),b(x2,y2).由=λ,
即得 (-x1,1-y)=λ(x2,y2-1),
將①式兩邊平方並把y1=x12,y2=x22代入得 y1=λ2y2 ③
解②、③式得y1=λ,y2=,且有x1x2=-λx22=-4λy2=-4,
拋物線方程為y=x2,求導得y′=x.
所以過拋物線上a、b兩點的切線方程分別是
y=x1(x-x1)+y1,y=x2(x-x2)+y2,
即y=x1x-x12,y=x2x-x22.
解出兩條切線的交點m的座標為(,)=(,-1).
所以·=(,-2)·(x2-x1,y2-y1)=(x22-x12)-2(x22-x12)=0.
所以·為定值,其值為0.
(ⅱ)由(ⅰ)知在△abm中,fm⊥ab,因而s=|ab||fm|.
|fm|=====+.
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