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基底法VS坐标法

2019-04-15金玉明

新高考·高一数学 2019年1期
关键词:共线基底直角坐标

金玉明

所有的平面向量运算最终都有两个切人点:选择两个不共线平面向量作为基底,平面向量所有问题转化为这两个基底向量,进而解决问题;建立平面直角坐标系,将平面向量转化为坐标解决问题.

从知识的发生发展来看,先有平面向量基本定理,后有平面向量的坐标表示.但是从研究问题的直观性来看,平面向量坐标运算更为直观,更容易理解.在很多问题中基底法和坐标法都能够解决问题,有着共生互补的关系.下面笔者就几个实例探讨平面向量问题的解决方法,并希望为读者提供一些解决平面向量问题的基本切入点,寻找最合适的方法解决平面向量问题,

一、基底法

例1 如图1,在四边形ABCD中,已知AB=3,DC=2,点E,F分别在边AD,BC上,且ED=5AE,FC=5BF,若向量AB与DC的夹角为60°,则AB·EF的值为___。

分析 从问题给定的条件看,已知向量AB与DC的模长与夹角,可取向量AB与DC作为平面向量一组基底,表示平面内所有向量,再利用向量数量积公式就可以解决问题.根据向量的加法,EF=ED+DC+CF=5/6AD+DC+5/6CB=5/6(AD+CB)+DC.又AD+DC+BA=0,所以AD+CB=AB-DC,所以EF=5/6AB+6/1DC,所以根据数量积的计算公式即可求出AB,EF.本题考查向量的加法运算、共线向量基本定理、向量数量积的计算公式,

解 如图1,根据已知条件及共线向量基本定理得:

EF=D+DC+CF

=5/6AD+DC+5/6CB

=5/6(ADDC)+DC,因为AD+DC+CB+BA=0,故AD+CB=AB-DC,则EF=5/6(AB-DC)+DC

=5/6AB+1/6DC,所以AB·EF=AB·(5/6AB+1/6DC)

=5/6AB2+1/6AB·DC

=15/2+1/2=8.

本题由于题目图形的不规则性,建立平面直角坐标系是不合适的,所以采用基底法解决,

二、坐标法

分析 由于本题的图形是矩形,在解决问题之初,想到应当选用坐标法来解决问题更为直观,故以A为坐标原点,AB为χ轴建立平面直角坐标系,设矩形的长宽分别为2a,2b,得到A,B,C,M,N的坐标,利用向量相等得到关于λ,u的方程组解之,本题考查了平面向量基本定理的运用,利用坐标法使得计算简便,考查了推理能力与计算能力.

解 以A为坐标原点,AB为χ轴建立平面直角坐标系,设矩形的长宽分别为2a,2b,得到A(0,0),B(2a,0),C(2a,2b),M(2a,b),N(a,2b).

所以AC=(2a,2b),AM=(2a,b),BN=(-a,2b),

本题由于图形为矩形,建立平面直角坐标系更为直观,解决问题更为方便,所以采用坐标法解决.

三、基底法VS坐标法

分析 方法一:基底法,用三角形各邊向量表示出BE,CF,再计算BE.CF.本题考查了平面向量的数量积运算.

方法二:坐标法,以BC为x轴,B为坐标原点,建立平面直角坐标系,求出各点坐标,再计算BE.CF.

本题由于图形的特殊性,所以基底法、坐标法都可以顺利解决.

通过上述三个例子我们不难发现,在解决平面向量相关问题时,我们的解题切人点主要有两个:选择平面向量的一组基底解决问题;建立平面直角坐标系用坐标法来解决问题.

在学习平面向量时读者应当会有这样的感觉:从向量的概念、表示方式,到线性运算、平面向量共线定理,再到平面向量基本定理,感觉这些内容好像是浮在空中,始终难以抓住,而自从有了坐标表示,一下子就感觉找到了平面向量的一个抓手,所有问题都变成以前熟悉的题目了,感觉终于落地了.这就是由抽象的平面向量问题变成了直观的坐标运算,

正因为如此,遇到平面向量问题,我们一般可优先考虑用坐标法解决,确实无法建立平面直角坐标系,则考虑选择一组基底向量来解决问题.而基底向量的选择依据,主要是看哪些向量有模和夹角的相关条件.

下面是一个高考题实例,从问题的探究中,我们可以再深人体会解决平面向量问题时,基底法和坐标法这两个切入点的重要价值.

例4 如图4,在△ABC中,D是BC的中点,E,F是AD上的两个三等分点,

所谓不忘初心,方得始终.研究问题一定要把握问题的切人点,从知识的发生发展过程中寻找知识的形成过程,寻找研究知识的方法,提高自己的关键能力,从而在变化多端的问题中找准方向,有的放矢.快速、准确地解决问题.

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