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从三个视角解一道高考向量模长题

2016-05-14刘琼玉

理科考试研究·高中 2016年6期

刘琼玉

本题源自于2013年重庆高考卷理科数学第10题,属中等偏难档次题,考查了平面向量模长的运算,由于该题技巧性较强,大部分考生很难找到解题的突破口,所以得分率不是很高.为此,笔者从三个视角对此题进行了深入探究,总结出了多种解法.

题目(2013年重庆)在平面上,AB1⊥AB2,|OB1|=|OB2|=1,AP=AB1+AB2.若|OP1|<12,则|OA|的取值范围是

A.(0,52]B.(52,72]C.(52,2]D.(72,2]

视角1根据所给条件的垂直关系,不妨建立平面直角坐标系,通过向量的坐标运算解决问题.

解法1(坐标法)

因为AB1⊥AB2,所以可以以A为原点,并分别以AB1,AB2所在直线为x轴,y轴建立平面直角坐标系.

设B1(a,0),B2(0,b),O(x,y),

则AP=AB1+AB2=(a,b),即P(a,b).

由|OB1|=|OB2|,得(x-a)2+y2=x2+(y-b)2=1,

所以(x-a)2=1-y2≥0,(y-b)2=1-x2≥0.

由|OP|<12,得(x-a)2+(y-b)2<14,

即0≤1-x2+1-y2<14,

所以74

所以|OA|的取值范围是(72,2],故选D.

视角2根据题意,不妨将题目所给条件全部转化为以O点作为起点的基向量表示,再利用所给关系列出不等式求解.

解法2(基向量法)

因为AB1⊥AB2,所以AB1·AB2 =0,

所以(OB1-OA)·(OB2-OA)=0,

所以OB1·OB2=OA·(OB1+OB2-OA).

因为AP=AB1+AB2,

所以OP-OA=OB1-OA+OB2-OA,

所以OP=OB1+OB2-OA.

又|OB1|=|OB2|=1,

所以OP2=OB21+OB22+OA2+2OB1·OB2-2(OB1+OB2)·OA=12+12+OA2+2OA·(OB1+OB2-OA)-2(OB1+OB2)·OA=2-OA2.

又因为|OP|<12,所以0≤2-OA2<14,

所以74

故选D.

视角3根据题中所给的条件,挖掘向量问题的几何背景,将数量关系转化为几何关系,不妨尝试构造几何模型来解决向量问题.

解法3(构造圆)

由题意得点B1,B2在以O为圆心的单位圆上,点P在以O为圆心半径为12的圆内,又AB1⊥AB2,AP=AB1+AB2,所以点A在以B1B2为直径的圆上,当P点与O点重合时,|OA|最大,最大值为2,当P点在半径为12的圆周上时,|OA|最小,最小值为72,故选D.

解法4(构造矩形)

由AB1⊥AB2,AP=AB1+AB2,

可知四边形AB1PB2为矩形,如图1所示.

由|OB1|=|OB2|知点O在线段B1B2的垂直平分线上.在矩形AB1PB2中,易证|OA|2+|OP|2=|OB1|2+|OB2|2,从而0≤|OP|2=2-|OA|2<14,

所以72<|OA|≤2,故选D.


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