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平面向量是高中数学的新增内容,也是高考的热点内容.它融数、形于一体.以向量为背景,可深入了解数学教材中新增内容与传统内容的内部联系,构建合理的知识结构;以向量为工具,拓宽了研究和解决数学问题的思维通道,也为激发和培养学生的探索精神和创新意识提供了更广阔的空间.
平面向量将几何知识和代数知识有机地结合在一起,主要渗透于函数、不等式、三角、数列、立体几何、解析几何等主干知识中,有其广泛的应用.
一、 平面向量在函数中的渗透
向量与函数的结合,是以向量为载体来考查函数的,所以本质上仍然是函数题.
已知向量,,, 及实数x,y 满足|| = || = 1,= + (x2 - 3) ,d = -y+ x , 若 ⊥ ,⊥ ,且| |≤ .
6恒成立, 亦即使x2 + ≥ m + 3恒成立. 令g(x) = x2 +,
二、 平面向量在三角函数中的渗透
某些三角函数问题通常以向量的形式出现.
已知A,B,C的坐标分别为A(4,0),B(0,4),C(3cosα,3sinα).
(1)若α?缀(-π,0),且| | = ||,求角α的值.
(2)若• = 0,求的值.
解(1)= (3cosα - 4,3sinα), =(3cosα,3sinα - 4).
三、 向量在不等式中的渗透
在某些情况下可以通过构造相应的向量来证明不等式.
设x,y?缀R,且x + y = 1,求证(x + 2)2 + (y + 2)2 ≥.
证明设 = (x + 2,y + 2), = (1,1) , 与 的夹角为θ(0≤ θ ≤ π),
四、 平面向量在解析几何中的渗透
如图所示,已知△OFQ的面积为S,且 与 的数量积等于1. (1)若< S < 2,求向量 与 的夹角θ的取值范围.
(2)设| | = c(c ≥ 2),S =c, 若以O为中心,F为焦点的椭圆经过点Q ,当| |取得最小值时, 求此椭圆的方程.
(2)以O为原点, 所在直线为x轴建立直角坐标系.
设椭圆方程为+ = 1(a > b > 0),点Q(x1,y1),则 = (x1 - c,y1).
∵ S△OFQ = | | • |y1| =c ,∴ | y1| =.
又 由| | • | | = 1,得x1 = c +
| | ==(c ≥ 2),
记f(c) = c +,则f ′(c) = 1 - .
当c ≥ 2时, f ′(c) > 0,∴ f(c)在[2, + ∞)上递增;
当c = 2时, | |最小. 此时Q点的坐标为 ,或 ,- . 由此+ = 1.
又 a2 - b2 = 4,得a2 = 10,b2 = 6.
故所求的椭圆方程为 + = 1.
五、 向量在立体几何中的渗透
两个向量共线、平行、垂直的充要条件是解决几何中共线、共点、垂直、平行等问题的有效途径;而向量的数量积的性质cosθ =是求几何量长度和角度的重要工具.
如图,已知ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD, M,N分别是AB,PC的中点,PA = 2,PD = AB,且平面 MND ⊥平面PCD.
(1)求证:MN⊥AB.
(2)求二面角P - CD - A的大小.
(3)求三棱锥D - AMN的体积.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
平面向量将几何知识和代数知识有机地结合在一起,主要渗透于函数、不等式、三角、数列、立体几何、解析几何等主干知识中,有其广泛的应用.
一、 平面向量在函数中的渗透
向量与函数的结合,是以向量为载体来考查函数的,所以本质上仍然是函数题.
已知向量,,, 及实数x,y 满足|| = || = 1,= + (x2 - 3) ,d = -y+ x , 若 ⊥ ,⊥ ,且| |≤ .
6恒成立, 亦即使x2 + ≥ m + 3恒成立. 令g(x) = x2 +,
二、 平面向量在三角函数中的渗透
某些三角函数问题通常以向量的形式出现.
已知A,B,C的坐标分别为A(4,0),B(0,4),C(3cosα,3sinα).
(1)若α?缀(-π,0),且| | = ||,求角α的值.
(2)若• = 0,求的值.
解(1)= (3cosα - 4,3sinα), =(3cosα,3sinα - 4).
三、 向量在不等式中的渗透
在某些情况下可以通过构造相应的向量来证明不等式.
设x,y?缀R,且x + y = 1,求证(x + 2)2 + (y + 2)2 ≥.
证明设 = (x + 2,y + 2), = (1,1) , 与 的夹角为θ(0≤ θ ≤ π),
四、 平面向量在解析几何中的渗透
如图所示,已知△OFQ的面积为S,且 与 的数量积等于1. (1)若< S < 2,求向量 与 的夹角θ的取值范围.
(2)设| | = c(c ≥ 2),S =c, 若以O为中心,F为焦点的椭圆经过点Q ,当| |取得最小值时, 求此椭圆的方程.
(2)以O为原点, 所在直线为x轴建立直角坐标系.
设椭圆方程为+ = 1(a > b > 0),点Q(x1,y1),则 = (x1 - c,y1).
∵ S△OFQ = | | • |y1| =c ,∴ | y1| =.
又 由| | • | | = 1,得x1 = c +
| | ==(c ≥ 2),
记f(c) = c +,则f ′(c) = 1 - .
当c ≥ 2时, f ′(c) > 0,∴ f(c)在[2, + ∞)上递增;
当c = 2时, | |最小. 此时Q点的坐标为 ,或 ,- . 由此+ = 1.
又 a2 - b2 = 4,得a2 = 10,b2 = 6.
故所求的椭圆方程为 + = 1.
五、 向量在立体几何中的渗透
两个向量共线、平行、垂直的充要条件是解决几何中共线、共点、垂直、平行等问题的有效途径;而向量的数量积的性质cosθ =是求几何量长度和角度的重要工具.
如图,已知ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD, M,N分别是AB,PC的中点,PA = 2,PD = AB,且平面 MND ⊥平面PCD.
(1)求证:MN⊥AB.
(2)求二面角P - CD - A的大小.
(3)求三棱锥D - AMN的体积.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”