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数学北师大版必修4例题与探究:2.6平面向量数量积的坐标表示 WORD版含解析.doc

上传人:a**** 文档编号:532421 上传时间:2025-12-09 格式:DOC 页数:6 大小:386KB
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资源描述

1、典题精讲例1湖北高考卷,理1)已知向量a=(,1),b是不平行于x轴的单位向量,且ab=,则b等于( )A.(,) B.(, ) C.() D.(1,0)思路解析:方法一(待定系数法):设b=(x,y)(xy),则依题意有解得方法二(代入验证法):将四个选项逐一验证,仅有选项B符合题意.答案:B绿色通道: 已知向量的坐标时,通常利用向量数量积的坐标表示来解决有关向量问题.变式训练1已知|a|=,b=(-2,3),且ab,则a的坐标为_.思路解析:利用向量的长度公式和垂直的条件列出关于向量ab的坐标的方程,然后求解.设a=(x,y),则x2+y2=52.由ab得-2x+3y=0.由以上两个条件得

2、答案:(6,4)或(-6,-4)变式训练2已知向量a与b同向,b=(1,2),ab=10.(1)求向量a的坐标;(2)若c=(2,-1),求(bc)a.思路分析:由向量a与b同向可得a=b,且0.解:(1)向量a与b同向,b=(1,2),a=b=(,2).又ab=10,有+4=10.解得=20.符合向量a与b同向的条件,a=(2,4).(2)bc=12+2(-1)=0,(bc)a=0.例2(湖北高考卷,理19)如图2-6-2,在RtABC中,已知BC=a,若长为2a的线段以点A为中点,问与的夹角取何值时,的值最大?并求出这个最大值.图2-6-2思路分析:可以用分解向量法和建立直角坐标系法解决.

3、解法一(基向量法):,=0.=-,=-,=-,=(-)(-)=-+=-a2-+=-a2+(-)=-a2+=-a2+a2cos.故当cos=1即=0(与方向相同)时, 最大,其最大值为0.解法二(坐标法):以A为原点,以AB所在直线为x轴建立如图2-6-3所示的平面直角坐标系.设|AB|=c,|AC|=b,则A(0,0),B(c,0),C(0,b),且|PQ|=2a,|BC|=a.设点P的坐标为(x,y),则Q(-x,-y).图2-6-3=(x-c,y), =(-x,-y-b), =(-c,b), =(-2x,-2y).=(x-c)(-x)+y(-y-b)=-(x2+y2)+cx-by.cos=

4、cx-by=a2cos.=-a2+a2cos.故当cos=1,即=0,(与方向相同)时,最大,其最大值为0.绿色通道 解决向量问题的两种方法:基向量法:选择不共线(最好垂直)的两个向量为平面向量基底,其他向量均用基底表示,将问题转化为向量的分解及其有关运算或其他问题;坐标法:选择互相垂直的两个向量的基线为坐标轴,建立平面直角坐标系,利用向量的坐标运算解决向量的有关问题.变式训练1如图2-6-4,正方形OABC的边长为1,点D、E分别为AB、BC的中点,试求cos,的值.思路分析:最优解法坐标法.解法一(坐标法):如图2-6-4所示.图2-6-4以OA和OC分别为x轴、y轴建立平面直角坐标系,则

5、有A=(1,0),C=(0,1),B=(1,1),=(1,),OE=(,1),故cosDOE=.解法二(基向量法):以和为基向量建立平面向量基底.设=a,=b,则有|a|=|b|=1,a,b=,ab=0.=+=+=+=a+b,+=+=a+b.|=,|2=,=(a+b)(a+b)=a2+abb2=1.cosDOE=.变式训练2已知a,b是两个非零向量,同时满足|a|=|b|=|a-b|,求a与a+b的夹角.思路分析:可以由条件求出a(a+b)及|a+b|代入夹角公式.也可以运用向量加法的几何意义,构造平行四边形求解.解法一:根据|a|=|b|,有|a|2=|b|2,又由|b|=|a-b|,得|b

6、|2=|a|2-2ab+|b|2,ab=|a|2.而|a+b|2=|a|2+2ab+|b|2=3|a|2,|a+b|=|a|.设a与a+b的夹角为,则cos=,=30.解法二:设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),|a|=|b|,x12+y12=x22+y22.由|b|=|a-b|,得x1x2+y1y2=(x12+y12),即ab=(x12+y12).由|a+b|2=2(x12+y12)+2 (x12+y12)=3(x12+y12)得|a+b|=(x12+y12).设a与a+b的夹角为,则cos=,=30.解法三:在平面内任取一点O,作=a,=b,以,为邻边作平行四边形.|a|=|b|

7、,即|=|.OACB为菱形,OC平分AOB,这时=a+b,=a-b.而|a|=|b|=|a-b|,即|=|=|.AOB为正三角形,则AOB=60,于是AOC=30,即a与a+b的夹角为30.问题探究 问题在直角坐标系中,将单位向量旋转90到向量的位置,这两个向量有何关系?这两个向量的坐标之间有什么特殊联系?这种联系有什么作用?导思:探究方法:画图,结合图形观察,通过归纳、猜想、证明得到它们之间的关系.探究:如图2-6-5所示,在单位圆中,设=(a1,a2),=(x,y),图2-6-5,且|=|=1,有整理得或即当按逆时针方向旋转90时,=(-a2,a1),当按顺时针方向旋转90时,=(a2,-a1).也就是把原向量的横、纵坐标交换,并在其中一个前添加负号.这一结论可以证明三角函数的诱导公式.例如:求证:cos(+90)=-sin,sin(+90)=cos.证明:设的终边与单位圆交于点A,则A(cos,sin),所以=(cos,sin).|=1,即是单位向量.当按逆时针方向旋转90后到,则点B(cos(+90),sin(+90),由结论可得B(-sin,cos).(cos(+90),sin(+90)=(-sin,cos).cos(+90)=-sin,sin(+90)=cos.

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