高考數學專題平面向量的解題技巧

2021-03-03 23:05:24 字數 4827 閱讀 3424

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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