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向量的两重性在解题中的应用

2017-03-18李会玲

中学课程辅导·教学研究 2017年2期

李会玲

摘要:向量具有代数和几何的双重属性,是数形结合思想的高度体现,在解题过程中有灵活地运用,通过对几道题目的分析,希望能够为中学数学教师提供一些帮助。

关键词:向量;数形结合;几何法;坐标法

中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2017)01-0102

向量既有大小又有方向,可以用有向线段表示,也可以用坐标表示。具有代数和几何的双重属性,引入高中课程,对课程结构以及解决问题的方式和方法产生了很大的冲击和影响,是数形结合思想的高度体现。近几年,高考对向量的关注度也越来越高。通过自己这几年对本章内容的教学实践和对相关试题的分析,越发感受到向量的两重性在解题中的巧妙应用。下面,笔者通过几道题目的分析,希望能够为一线的中学数学教师提供一些帮助。

例1.已知正方形ABCD的边长为1,点E是AB边上的动点,则 · 的值为

, · 的最大值为 。

方法一:选取向量 , 为基底表示向量

· =( + )· = 2=1

方法二:利用数量积的几何意义

在 方向的投影为CB,故 · = 2=1

方法三:利用向量的坐标运算

以射线AB,AD为x轴,y轴的正方向建立平面直角坐标系,则A(0,0),B(1,0),C(1,1),D(0,1),

设E(t,0),t∈[0,1],

则 =(t,-1), =(0,-1),

所以 · =(t,-1)·(0,-1)=1。

解析2:

方法一:因为 =(1,0),所以 · =(t,-1)·(0,-1)=t≤1,故 · 的最大值为1。

方法二:由图知,无论E点在哪个位置, 在 方向上的射影都是CB=1,∴ · = ·1=1。

当E运动到B点时, 在 方向上的射影最大即为DC=1,∴( · )max= ·1=1。

例2. 已知a,b是单位向量,a·b=0,若向量c满足|c-a-b|=1,则|c|的取值范围是( )

A. [ -1, +1] B. [ -1, +2]

C. [1, +1] D. [1, +2]

解析1:

方法一:利用向量的运算

∵a·b=0,且a,b是单位向量,∴|a|=|b|=1.

又∵|c-a-b|2=c2-2c·(a+b)+2a·b+a2+b2=1,∴2c·(a+b)=c2+1.

∵|a|=|b|=1且a·b=0,∴|a+b|= ,

∴c2+1=2 |c|cosθ(θ是c与a+b的夹角)。

又-1≤cosθ≤1,∴0

∴c2-2 |c|+1≤0,∴ -1≤|c|≤ +1。

方法二:利用坐标法

以a,b向量分别作x,y 轴建立坐标系。则a=(1,0),b=(0,1)设c=(x,y)

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