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一类向量题的探究与思考

2022-04-27王立

民族文汇 2022年6期
关键词:换元扇形变式

王立

原题呈现:已知向量满足,向量,向量,其中,若,求:最小值.

方法一:知代入转移至可得,所以,

所以最小值为2.

方法二:建系,通过建系找到的坐标,代入已知可得,所以最小值为2.

方法三:如图1可知,所以只需在上投影是即可,如图可知,所以最小值为2.

用三种方法分析该题,并强调其几何意义,这里出现了“等和线”的性质特征,争取利用一节课让学生能够把这种题型弄明白,掌握“等和线”的优点,于是将其进行变形:

变式1:已知在平行四边形OACB中,,,若P在△ABC内(含边界点),求范围.

该题用三种方法来解决该题,发现利用坐标法时会用到线性规划的思想,这也可以考查学生的知识迁移能力。利用基底法时,发现构造数量积的方法也可行,而且利用这种方法学生可以秒杀这道题,在以往做题时只发现垂直或外心利用数量积的比较多。但是可惜这种方法有一定的局限性!利用几何意义,即“等和线”性质时,这题也可以秒杀的(如图2)。

以上都是与“线”相关的,那如果是“弧”会怎么样呢?所以又想到了以下变式:

变式2:已知在扇形OAB中,,,若P在弧AB上(含边界点),求范围.

同样也试用三种方法来解决这道题,利用坐标法时可以巧妙地利用三角换元(因为P在圆弧上),但是在换元时,很多学生不清楚这个角度有什么几何意义,不清楚为什么横坐标换为,纵坐标换为,这里也正好可以通过该为学生进行知识点补漏。利用基底法时仍然可以构造数量积。利用几何意义“等和线”性质时要注意这里的比值不是整数了,但仍然可行,而且速度比较快!

但是如果改变前面的系数会是怎么样呢?所以就有了下面的变式

变式3:已知在扇形OAB中,,,若P在弧AB上(含边界点),求范围.

这道题重点就是对这个负号的突破,不难发现是相反向量,这样就可以迎刃而解,这里准备介绍两种方法,即坐标法(三角换元)和几何法(等和線).

进一步变形:

变式4:已知在扇形OAB中,,,若P在弧AB上(含边界点),求范围.

本题难点就是这个“3”表示什么几何意义,找到了就突破了,并不是很难.但在用三角换元解本题时发现无法利用辅助角将其完全的化简,所以要利用的范围,及的确定方法,这样更好地温习了辅助角的用法.

在这里突然想到某一年杭州联考时有一道大家都认为比较难的题,即:

变式5:已知在扇形OAB中,,,若P在弧AB上(不含边界点),若存在最大值,求范围.

本题难度比较大,但是利用三角换元,和的范围,或者等和线又可以很快的解决该题.

“等和线”是向量中的一种特殊题型,利用等和线的性质可能更快的解决此类向量问题。

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