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高中数学中平面向量数量积概念的应用探究

2017-08-09朱纬

数学学习与研究 2017年15期
关键词:高中数学概念探究

朱纬

【摘要】平面向量是高中数学教学的重要内容,如何加深学生对平面向量数量积概念的理解,提高学生灵活应用这一知识的水平,是一线教师关注的重点.本文提出平面向量数量积概念应用策略,希望给平面向量知识的教学提供参考.

【关键词】高中数学;平面向量数量积;概念;应用;探究

高中生对平面向量知识并不陌生,在物理知识学习中有所接触,且高中数学有关平面向量的讲解较为系统,但做到对平面向量数量积概念的灵活应用并非易事,这就要求数学教师提高认识,采取针对性策略,结合具体实例详细讲解平面向量数量积概念的应用.

一、重视运算,理解向量本质

向量是一个既有大小又有方向的量,是矢量,这一点不难理解,如,物理学中的力.教材中给出平面向量数量积的定义:即,两个向量a,b,夹角为θ,那么|a||b|cosθ叫作a与b的数量积.定义较为简单,但如何使学生充分理解这一概念,做到灵活援用,需要教师在教学实践中,重视向量的运算的讲解,帮助学生掌握向量计算规律,切实打牢向量基础知识,为学生解答更为复杂的题目奠定基础,为此,教师可为学生讲解如下题目:

例如,相互垂直的单位向量i,j,满足关系式a-b=-8i+16j,a+b=2i-8j,求a·b.

此题较为简单,讲解该题目的目的在于帮助学生理解单位向量,以及向量的简单运算.解答时显然根据已知条件可将a,b两个向量求解出来,a=-3i+4j,b=5i-12j,由此不难计算出a·b=(-3i+4j)·(5i-12j)=-63.

通过讲解简单的运算题目,使学生理解向量基础知识后,可适当增加所讲题目的难度,进一步深化学生所学,为此教师可讲解如下题目,考查学生对向量知识掌握熟练的程度.

例如,a,b为两个不共线向量,模分别为3,2,并且向量a-2b和向量a+b相互垂直,要求计算向量a,b夹角的余弦值.

此题难度也不大,主要考查对数量积概念的灵活应用程度,由向量数量积定义不难得出cosθ=a·b|a||b|,因为向量a,b的模已给出,因此,只要求出a·b即可,因为向量a-2b和向量a+b相互垂直,不难算出cosθ=16.

高中数学教学实践中,教师应重视向量运算的讲解,加深学生对向量本质的理解,促进学生对向量知识的灵活应用.

二、数形结合,深入把握向量

高中数学教学实践中,教师不能将向量教学局限在讲解向量定义、计算规律方面,还应利用向量这一工具解决一些几何问题,使学生更加全面地理解与应用向量知识.为此,教师可讲解如下题目:

已知△ABC中(如图所示),AB和AD相互垂直,其中|BC|sinB=3,|AD|=1,求向量AC·AD的值.

此题目是向量与三角形相结合的题目,难度相对较大,要想顺利解答出题目,需要学生熟练掌握向量基本运算知识.根据已知条件解答过程为:AC·AD=|AC|·|AD|cos∠DAC=|AC|·cos∠DAC=|AC|sin∠BAC=|BC|sinB=3.

通过讲解该题目使学生更加灵活地应用所学向量知识,使学生明白向量夹角cosθ可以和三角函数知识联系起来,从而应用到解答三角形相关的题目中.另外,教师还应为学生讲解向量与三角形各心之间的关系,迅速解答出相关数学题目.如,△ABC中存在一点G,如果向量GA·GB=GA·GC=GB·GC,那么可知G为三角形的垂心.

三、积极探索,鼓励主动学习

平面向量数量积概念的应用还体现在与其他数学知识点的结合中,難度一般较大,因此,教师应通过讲解一些向量综合性的题目,鼓励学生不断探索,理清向量与其他数学知识的关联,帮助学生掌握有关向量的更为复杂的题目.例如,在学生掌握向量数量积概念后,教师可讲解如下题目:

设f(x)=a·b,向量a=(2cosx,1),b=(cosx,3sin2x),x∈R.(1)当f(x)=1-3,且x∈-π3,π3,求x;(2)当函数y=2sin2x图像,按照向量c=(-m,n)|m|<π2平移,得到y=f(x)的图像,求实数m、n的值.

此题目属于向量数量积概念应用的综合题目,与三角函数、函数、函数图像平移相结合,因此,教师应进行详细的讲解,列出相关的解题过程.第(1)问解题过程如下:

由题目不难得出f(x)=2cos2x+3sin2x=1+2sin2x+π6,又因为f(x)=1-3,可得sin2x+π6=-32,又因为x∈-π3,π3,不难解出x=-π4.解答第(2)时,根据题意,函数按照向量c平移后,得y=2sin2(x-m)+n的图像,即y=f(x),对比可知,m=-π12,n=1.

该题目讲解完成后,教师还可适当改动已知条件,鼓励学生进行探索,以全面掌握该种题型的解答思路与方法,提升向量知识的应用熟练程度.

四、总结

高中数学平面知识教学中,教师应注重向量数量积概念应用的教学,使学生掌握向量试题的解答方法,帮助学生切实打牢基础知识,使向量成为解决复杂数学问题的有效工具,教师尤其应注重向量运算教学、向量与几何结合相关的题型.同时,还应注重一些综合习题的讲解,鼓励学生勇于探索,提升学生应用向量知识的能力.

【参考文献】

[1]胡秀伟.高中数学平面向量问题图式的研究[D].济南:山东师范大学,2015.

[2]李艳.新课改下高中数学向量的教学研究[D].大连:辽宁师范大学,2014.

[3]侍昌亚.浅谈对高中数学平面向量的认识[J].高中数学教与学,2013(16):11-12.

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