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把脉向量中两类夹角背景下参数的取值范围问题

2021-02-02蔡勇全

数理化解题研究 2021年1期
关键词:运算量钝角锐角

蔡勇全

(四川省资阳市外国语实验学校 641300)

在平面内,非零向量a,b的夹角为锐(钝)角的背景下探求参数的取值范围是一类典型的易错易混问题,常见错误是将a,b的夹角为锐(钝)角与a·b>0(<0)混为一谈.事实上,二者并不等效.一方面,若a,b的夹角为锐(钝)角,则一定有a·b>0(<0);另一方面,若a·b>0(<0),则其原因还可能是a,b的夹角为0°(180°).因此,a·b>0(<0)是a,b的夹角为锐(钝)角的必要不充分条件,a·b>0(<0)与a,b的夹角所在的范围是[0°,90°)((90°,180°])才是等价关系.从而当a,b的夹角为锐(钝)角时,参数的取值范围应该是从a·b>0(<0)时参数的取值范围中排除a,b的夹角为0°(180°)时参数的具体值后余下的部分.本文结合实例,谈谈在两向量的夹角为锐(钝)角的背景下参数的取值范围的求解策略,供大家参考.

一、夹角为锐角

解析若(a+λb)·(λa+b)>0,即得λa2+(λ2+1)(a·b)+λb2>0.所以λ|a|2+(λ2+1)|a||b|cos45°+λ|b|2>0.即3λ2+11λ+3>0.

解得λ=1或λ=-1(舍去).

综上,当向量a+λb与λa+b的夹角为锐角时,实数λ的取值范围是(-,(1,+).

变式1已知向量m=(-2,3),n=(1,t),若向量m+n与m-n的夹角为锐角,求实数t的取值范围.

变式2已知△ABC的顶点坐标分别为A(3,4),B(0,0),C(c,0).

(1)若c=5,求sinA的值;

(2)若∠A是锐角,求c的取值范围.

评注例1及其变式1,2的解答结果清楚地说明,如果不将两向量夹角为0°时,参数的具体值从两向量的数量积大于0时参数的取值范围中剔除,那么极有可能会出现增解.另外,解决上述例1,如果直接从向量a+λb与λa+b的夹角为锐角出发列式,那么应该解答如下:

解得实数λ的取值范围是(-,(1,+).相比之下,这种思路比前一种做法更加清晰简单,但比前一种做法的运算量就大得多.因此,数学解题既是探索各种解答方法的过程,也是选择运算量多少的过程.

二、夹角为钝角

例2 已知向量a=(-2,-1),b=(λ,1),且a与b的夹角为钝角,求实数λ的取值范围.

变式2设向量a=(m-2,m+3),b=(2m+1,m-2),若a与b的夹角大于90°,求实数m的取值范围.

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