高中数学解题中向量方法的应用

来源 :数理化学习·高三版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tt1234554321
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在学习高中数学的过程中,学生对向量知识的学习、应用,有助于其更好地理解数学和生活以及其它学科之间的关系.向量是初
  等数学与高等数学的衔接点之一,向量是不等式、解析几何以及三角函数等多种数学知识的交汇点.如果合理地将向量应用在线性规划、几何、函数以及不等式等各种数学问题中,可以充分发挥向量直观、简明的特点,进一步降低学生求解的难度,对学生解题起到极大的帮助作用.
  一、向量在线性规划中的应用
  根据向量的数量积,将类似z=ax+by的目标函数当作平面内向量
  AM=(a,b),向量AB=(x,y)的数量积,假设|AM|是定值,那么z值是向量
  AN在向量AM方向上的投影的非零常数倍.所以,投影最值点即为最优点.
  例1 假设z=x+4y这个式子中变量x、y满足下面下面三个条件:①x-8y<0,②x+2y<3,③x>1,求z的最大值、最小值.
  解:设N(x,y)是可行域内的任意一点,点M为(2,4),那么z=
  AM·
  AN
  ,通过向量数量积的几何意义可知:
  当N(x,y)处于O为(2,4)时,z=x+4y的最大值即为18;
  当N(x,y)处于P(2,18)时,z=x+4y的最小值即为52.
  二、向量在几何问题中的应用
  1.向量在平面几何中的应用
  我们把具有大小和方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度或模.和向量相关的还有相等向量、零向量、共线向量等.对于向量(a,b)(b≠0),a∥b的充要条件是存在实数λ,使a=λ b.
  例2 已知△AOM的三个顶点分别是A(0,-2),O(2,0),M(-3,1),点B、C、D分别是AO、AM、OM上的中点,求直线BC、BD、CD的方程.
  解析:
  根据上述三角形三个顶点的坐标A(0,-2),O(2,0),M(-3,1),可以得出中点B、C、D的坐标分别是(1,-1)、(-32,-12)、(-12,12).假设G(x,y)是直线BD上的一个点,因为DG∥DB,则就可以求出BD的方程.同理,可以求出BC、CD所在直线的方程.通过向量分析各几何元素之间的关系,进一步将上述问题转变成共线向量、直线向量的问题,进一步就能得出BC、CD所在直线的方程.
  2.空间向量在立体几何中的应用
  立体几何是高中数学教学中的重点,同时也是难点之一,由于空间图形的复杂性、多变性,要求学生有较强的空间想象能力、逻辑推理能力等,对于大多数学生来说比较难学.而将向量法运用在立体几何问题中,可以让复杂的几何问题简单化,让学生快速找到问题的答案,尤其是在空间想象力不够时,尝试建立直角坐标系,可将立体几何问题转化为代数形式,使立体几何问题变得简单易求,从而找出解决问题的方法.
  图1
  例3 在正方体ABCD-A1B1C1D1中,如图1所示,已知E是棱DD1的中点,问是否在棱C1D1上面存在一个点M,使B1M和平面A1BE平行?如果存在则证明该结论,要求用向量法进行求解.
  解:将点A当作坐标原点,建立坐标系,假设正方形棱长是2,那么点B为(2,0,0),点E为(0,2,1),点B1为(2,0,2);
  所以BE=(-2,2,1),而BA1=(-2,0,2).
  假设面BEA1的法向量是m=(x,y,z),那么m
  ·BE=-2x +2y + z =0并且m·BA1=2x+2z,如果x=1,那么z=-1,y=32,得出
  m=(1,
  32,-1).
  如果在棱C1D1上面存在有一点M,且B1M∥平面A1BE,设M(xa,2,2),(0≤xa≤2),那么BM=(xa-2,2,2),进而得出m
  ·BM=1×(xa -2)-
  32×2-(-1)×2=0,通过计算可知xa=1,故M为C1D1中点时,可得出B1M∥平面A1BE.
  三、向量在不等式中的应用
  在求解不等式的过程中,如果合理应用向量法,则会起到事半功倍的效果.
  求形如a2+b2±
  c2+d2的不等式问题,可构造出向量的和与差,再利用向量的三角不等式
  |a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|进行求解.
  例4 设a、b∈R+, p、q满足p2 +q2=1, 求证:
  (ap)2+(bq)2+
  (bp)2+(aq)2≥a+b.
  证明: 设向量m=( ap, bq) , n=( bp,aq) , 则
  (ap)2+(bq)2
  +(bp)2+(aq)2
  =|m|+|n|≥|m+n|=p2(a+b)2+q2(a+b)2.
  即(ap)2+(bq)2+
  (bp)2+(aq)2≥
  (p2+q2)(a+b)2.
  因a、b∈R+,p2 +q2=1,
  故(ap)2+(bq)2+
  (bp)2+(aq)2≥a+b.
  通过向量法进行求解要比两点之间的距离公式、利用三角代换等方法都要简单.这种方法构思新颖、巧妙,可以向学生展示出整个数学建模过程.也就是问题→建模→还原,这三个步骤,充分发挥出向量的工具性功能.
  向量本身具有几何形式与代数形式的双重身份,故其是代数和几何之间联系的重要纽带,在线性规划、平面几何、立体几何、不等式及三角函数的解题中均有一定的价值.在高中数学教学中,引导学生运用向量知识去解决复杂的数学问题,既有助于培养学生灵活运用知识的能力,又可以提高学生的创新意识.
其他文献
谷子两系杂交种“龙杂101”及其制种技术李延东(黑龙江省农科院育种所150086)农作物杂种优势利用是大幅度提高粮食产量的有效途径,当前国内外已有不少作物推广应用。谷子的杂种优势利用在
在函数概念的题型中,关键要把握函数的概念,从而解决函数概念的不同的题型.需要特别注意的是,设A、B是两个非空数集,如果按照某种对应法则f,对于集合A中的每一个元素x,在集合B中都有唯一的元素y和它对应,那么这样的对应叫做从A到B的一个函数.需要特别注意的是函数的实质是从非空数集A到非空数集B 的一个特殊的对应.  一、函数的判断  例1 下列式子是否能确定y是x的函数:(1)x2+y2=2;(2)
柳传志先生有句行话“电子卖场是IT产业链的终端”。在中关村电子一条街发轫之初,中关村大街一号即海龙的发祥地,成为一种新的业态模式。之后,鼎好、中关村e世界、太平洋、科
网上轻纺城推出经营户廉诚指数3月底,网上轻纺城廉诚体系正式上线,该平台下10000余家轻纺城经营户信用评级升级为廉诚评级,廉诚排行榜将在网上公开展示。网上轻纺城廉诚体系
数学中常有涉及多个变元的问题,字母多,又都可变化,不知从何处入手.本文结合实例介绍几种处理方法.  一、突显主元  如果题目中出现了“关于x的方程(不等式)有解”,“对于一切实数m恒成立”等字眼,不妨就以这个字母为主元进行求解.这是最基本的方法.  例1 设函数f(x)=x2+bx-1,若当  x∈[1,2]时,不等式f (x)c>0,则  2a2+1ab  +1a(a-b)-10ac+25c2 
通过分期播种,对赣饲一号纤毛鹅规草的适宜播期进行了研究。结果表明:赣饲一号纤毛鹅现草产草量的最适播期为9月14日,临界播期为11月7日,最迟播期为12月2日;生产种籽的最适播期为1
最近几年“恒成立 能成立”问题在高考中高频亮相,几乎渗透到了高中数学所有主干内容之中.为了理清此类问题的脉络,掌握解决问题的策略,特整合几个问题进行剖析,供同学们学习时参考.  一、“恒成立 能成立”结论  (1)若不等式f (x)>A在区间D上恒成立,则等价于在D区间f (x)min>A上  f (x)min>A.  (2)若不等式f (x)A.  (4)若在区间D上存在实数x使不等式  f (
高中解析几何学,圆作为解析几何初步是学习圆锥曲线的基础与绝好铺垫,地位角色很重要,是高考题型的常客.而高中生接触到解析几何,感觉只要代数运算就可以把解析几何学好,其实不然,有些问题适当从几何性质的角度思考问题,会峰回路转,柳暗花明.换个角度看问题,会有不同的收获和感受.下面列举几个例题,让我们体会,几何性质的优美妙用.  图1  例1 (2014年宿迁一模)已知△ABC的三个顶点  A(-1,0)
目的:探讨儿茶酚胺氧位甲基转移酶(catechol-o-methyltransferase,COMT)基因900InsC/900DelC多态性、-287A/G多态性和Val108/Met158多态性与精神分裂症易感性(schizophrenia,sus
介绍一种隔离型A/D转换器HCPL-7860/70及其典型应用电路。 An isolated A / D converter HCPL-7860/70 and its typical application circuit.