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1. 理解平面向量数量积的含义及其物理意义 . 2. 了解平面向量的数量积与向量投影的关系 . 3. 掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向 量数量积 的运算. 4. 能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数 量积判断两个平 面向量的垂直关系 . 5. 会用向量方法解决某些简单的平面几何问题 . 6. 会用向量方法解决简单的力学问题与其他一 些实际问题. 1. 两个向量的夹角 (1) 定义和范围. (2) 两向量的夹角分别是锐角与钝角的充要条件. [ 思考探究 1]
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1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义. 2.了解平面向量的数量积与向量投影的关系. 3.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向 量数量积 的运算.
4.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数 量积判断两个平 面向量的垂直关系. 5.会用向量方法解决某些简单的平面几何问题. 6.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一 些实际问题.
1.两个向量的夹角 (1)定义和范围
[思考探究1] 在△ABC中,设 =a, =b,则a与b的夹角为∠ABC吗? 提示:不是.求两向量的夹角时,两向量的起点应相同,向量a与b的夹角为π-∠ABC.
3.与平面向量的数量积有关的结论 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2)
[思考探究2] 若a∥b,则a与b的数量积有何特点? 提示:若a∥b,则a与b的夹角为0°或180°, ∴a·b=|a||b|或a·b=-|a||b|.
1.已知a=(1,-2),b=(5,8),c=(2,3),则a·(b·c)=()1.已知a=(1,-2),b=(5,8),c=(2,3),则a·(b·c)=() A.34B.(34,-68) C.-68 D.(-34,68) 解析:a·(b·c)=(1,-2)×(5×2+8×3)=(34,-68). 答案:B
2.平面向量a与b的夹角为60°,a=(2,0),|b|=1,则|a+ 2b|= ( ) A. B. C.4 D.12 解析:∵|a|=2,∴|a+2b|2=(a+2b)2=a2+4a·b+4b2=4+4×2×1×cos60°+4×12=12, ∴|a+2b|= . 答案:B
3.已知|a|=1,|b|= ,且a⊥(a-b),则向量a与向量 b的夹角是 () A.30° B.45° C.90° D.135°
解析:设向量a与b的夹角为θ, 由a⊥(a-b),得 a·(a-b)=0,即|a|2-a·b=0, ∴|a||b|cos θ =|a|2, ∴cos θ = ∴θ =45°. 答案:B
4.已知向量a=(3,2),b=(-2,1),则向量a在b方向上的 投影为. 解析:∵a·b=|a||b|cos〈a,b〉, ∴|a|cos〈a,b〉= 答案:
5.若b=(1,1),a·b=2,(a-b)2=3,则|a|=. 解析:∵(a-b)2=3, ∴|a|2+|b|2-2a·b=3, ∴|a|2+2-4=3, ∴|a|2=5, ∴|a|= . 答案:
1.向量的数量积有两种计算方法,一是利用公式a·b= |a|·|b|cosθ来计算,二是利用a·b=x1x2+y1y2来计算, 具体应用时可根据已知条件的特征来选择,同时要注 意数量积运算律的应用. 2.利用数量积求长度问题是数量积的重要应用,要掌握 此类问题的处理方法: (1)|a|2=a2=a·a; (2)|a±b|2=(a±b)2=a2±2a·b+b2.
已知|a|=3,|b|=4,a与b的夹角为 ,求: (1)(3a-2b)·(a-2b); (2)|a+b|. [思路点拨]
[课堂笔记](1)a·b=|a|·|b|·cos =3×4×(- )=-6 . a2=32=9,b2=16. ∴(3a-2b)·(a-2b)=3a2-8a·b+4b2 =3×9-8×(-6 )+64=91+48 . (2)|a+b|2=(a+b)2=a2+2a·b+b2 =9+2×(-6 )+16=25-12 . ∴|a+b|=
若将例题已知条件改为“已知a=(3,-4),b=(2,1)”,试解决上述问题.若将例题已知条件改为“已知a=(3,-4),b=(2,1)”,试解决上述问题. 解:(1)∵a=(3,-4),b=(2,1), ∴3a-2b=(9,-12)-(4,2)=(5,-14), a-2b=(3,-4)-(4,2)=(-1,-6).
∴(3a-2b)·(a-2b)=(5,-14)·(-1,-6) =5×(-1)+(-14)×(-6) =-5+84 =79. (2)∵a+b=(3,-4)+(2,1)=(5,-3), ∴|a+b|=
已知a与b为不共线向量,且a与b的夹角为θ ,则 (1)a·b>0⇔0°<θ<90°; (2)a·b=0⇔ θ =90°; (3)a·b<0⇔90°<θ <180°. [特别警示] 在利用两向量的夹角公式判断夹角的取值范围时,要注意两向量是否共线.
已知|a|=1,a·b= ,(a-b)·(a+b)= , 求:(1)a与b的夹角; (2)a-b与a+b的夹角的余弦值. [思路点拨]
[课堂笔记](1)∵(a-b)·(a+b)= , ∴|a|2-|b|2= , 又∵|a|=1,∴|b|= 设a与b的夹角为θ,则cosθ ∴ θ =45°.
(2)∵(a-b)2=a2-2a·b+b2=1-2× ∴|a-b|= . (a+b)2=a2+2a·b+b2=1+2× ∴|a+b|= ,设a-b与a+b的夹角为α, 则cosα=
1.证明线段平行问题,包括相似问题,常用向量平行1.证明线段平行问题,包括相似问题,常用向量平行 (共线)的充要条件: a∥b⇔a=λb⇔x1y2-x2y1=0(b≠0). 2.证明垂直问题,常用向量垂直的充要条件: a⊥b⇔a·b=0⇔x1x2+y1y2=0.
已知平面内A、B、C三点在同一条直线上, = (-2,m), =(n,1), =(5,-1),且 ,求实数m,n的值. [思路点拨]
[课堂笔记] 由于C、A、B三点在同一条直线上, 则 而 =(7,-1-m), =(n+2,1-m), ∴7(1-m)-(-1-m)(n+2)=0, ① 又∵ ∴-2n+m=0, ② 联立①②解得
平面向量的数量积是高考重点考查的内容,直接考查的是数量积的概念、运算律、性质,向量的平行、垂直,向量的夹角与模等,主要以选择题、填空题的形式出现.而近几年平面向量与函数、解析几何、三角函数相结合的题目在高考试题中屡见不鲜,并成为高考对本节内容考查的一个新方向.
[考题印证] (2009·湖南高考)(12分)已知向量a=(sinθ,cosθ-2sinθ),b=(1,2). (1)若a∥b,求tanθ的值; (2)若|a|=|b|,0<θ<π,求θ的值.
【解】(1)因为a∥b,所以2sinθ=cosθ-2sinθ,于是4sinθ=cosθ,故tanθ= ┄┄┄┄(4分) (2)由|a|=|b|知,sin2θ+(cosθ-2sinθ)2=5, 所以1-2sin2θ+4sin2θ=5. 从而-2sin2θ+2(1-cos2θ)=4,即sin2θ+cos2θ=-1,于是sin(2θ+ )= .┄┄┄┄┄┄┄(8分) 又由0<θ<π知, <2θ+ < ,所以2θ+ = ,或2θ+ = .因此θ= ,或θ= .┄┄┄(12分)
[自主体验] 已知△ABC的角A、B、C所对的边分别是a、b、c,设向量m=(a,b),n=(sinB,sinA),p=(b-2,a-2). (1)若m∥n,求证:△ABC为等腰三角形; (2)若m⊥p,边长c=2,角C= ,求△ABC的面积.
解:(1)证明:∵m∥n,∴asinA=bsinB, 即a· =b· ,其中R是三角形ABC外接圆半径, ∴a=b. ∴△ABC为等腰三角形. (2)由题意可知m·p=0, 即a(b-2)+b(a-2)=0. ∴a+b=ab.
由余弦定理可知,4=a2+b2-ab=(a+b)2-3ab, 即(ab)2-3ab-4=0, ∴ab=4(舍去ab=-1), ∴S= absinC= ·4·sin =
1.(2009·宁夏、海南高考)已知a=(-3,2),b=(-1,0),向 量λa+b与a-2b垂直,则实数λ的值为 ()
解析:a=(-3,2),b=(-1,0). λa+b=(-1-3λ,2λ),a-2b=(-1,2). ∵λa+b与a-2b垂直,∴(λa+b)·(a-2b)=0, ∴(-1-3λ)(-1)+2λ·2=0, 解得λ=- . 答案:A
2.在△ABC中,M是BC的中点,AM=1,点P在AM上且满 足 则 等于 ()
解析:M为BC中点,得 又∵ P为AM的 等分点, 答案:A
3.已知在△ABC中,若 则△ABC是 () A.等边三角形B.锐角三角形 C.直角三角形D.钝角三角形
解析:由 ∴△ABC是直角三角形. 答案:C
4.已知向量a与b的夹角为120°,|a|=1,|b|=3,则|5a -b|=. 解析:|5a-b|2=25|a|2+|b|2-10a·b =25+9-10×1×3×(- )=49. ∴|5a-b|=7. 答案:7
5.已知向量a=(2,-1),b=(x,-2),c=(3,y),若 a∥b,(a+b)⊥(b-c),M(x,y),N(y,x),则向量 的模为.
解析:∵a∥b,∴x=4,∴b=(4,-2),∴a+b=(6,-3),b-c=(1,-2-y);∵(a+b)⊥(b-c),∴(a+b)·(b-c)=0,即6-3(-2-y)=0,∴y=-4,故向量 =(-8,8), =8 . 答案:8
6.已知a、b、c是同一平面内的三个向量,其中a= (1,2). (1)若|c|=2 ,且c∥a,求c的坐标; (2)若|b|= ,且a+2b与2a-b垂直,求a与b的夹角θ.
解:(1)设c=(x,y),由c∥a和|c|= 可得: ∴c=(2,4)或c=(-2,-4). (2)∵(a+2b)⊥(2a-b), ∴(a+2b)·(2a-b)=0,即2a2+3a·b-2b2=0, ∴2|a|2+3a·b-2|b|2=0,∴2×5+3a·b-2× =0, ∴a·b= ∴cosθ= =-1, ∵θ∈[0,π],∴θ=π.