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“多法并用”,解答平面向量最值问题

2022-04-09罗雪峰

语数外学习·高中版上旬 2022年2期
关键词:最值向量性质

罗雪峰

最值问题在平面向量中比较常见,这类问题的综合性一般较强,且难度系数较大,对同学们的运算能力和综合分析能力的要求较高.笔者从不同角度对一道平面向量最值问题的解法进行了探讨,下面谈一谈个人的一些见解.

题目:设e1,  e2为单位向量,其夹角为 60°.若

方法一:利用函数的性质

在求解平面向量最值问题时,我们经常要用到函数的性质.需首先根据题意,运用平面向量知识,如模的公式、数量积公式、数乘运算等求得目标式,再根据目标式的结构特征构造合适的函数模型,运用函数的单调性、最值等来解题.

解法一:因为 =x e1+y e2,

我们先运用平面向量的模的公式求得的模的平方,再将其看作函数式,把问题转化为二次函数最值问题,通过配方将二次函数式化为顶点式,根据二次函数的性质求得 t 的最值.

解法二:以点 O 为坐标原点,以e2的方向为 x 轴的正方向,建立平面直角坐标系,则

通过建立直角坐标系,运用平面向量的坐标运算法则求得 t 的表达式后,将其看作二次函数式,就能利用二次函数的性质求得最值.

方法二:利用三角函数的性质

在求解平面向量最值问题时,也可根据题意引入有关角度的参数,或通过三角代换,将问题转化三角函数最值问题,利用三角函数的有界性、单调性、最值来解题.

解:设单位向量e3 与向量e2垂直, e1与 e3之间所成的夹角为θ,

我们构造出与向量 e2垂直的单位向量 e3,引入参数θ,运用平面向量的数乘运算法则和数量积公式求得,再将目标式转化为三角函数式,就能利用余弦函数的有界性求得最值.

方法三:数形结合

在解答平面向量最值问题时,可根据三角形法则、平行四边形法则画出相应的几何图形,这样便将问题转化为几何图形问题,利用几何图形的性质、位置關系以及相关的定理、公式来求解.

解:如图所示,

我们根据 =x e1+y e2以及平行四边形法则构造平行四边形 ABCO,在△OAC 中根据正弦定理求得t 的表达式,再根据图形确定∠OCA 的取值范围以及最值,进而求得目标式的最值.

由此可见,解答平面向量最值问题的方法有很多种.在解题时,我们需展开联想,将函数、三角函数、平面几何知识进行迁移,灵活运用函数的性质、三角函数的性质、正弦定理建立关系式,求得最值.

(作者单位:江苏省大丰高级中学)

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