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在江苏各市近期模拟试题中,多处出现有向量的条件,求系数及含系数的多项式的值或取值范围的问题,很多同学感到难度较大,无从下手.其实这类问题的关键是将向量的条件转化为系数间的关系,化向量为数.归纳起来,主要有以下几种策略.
策略1:利用平方化向量为模
例1(2011南通二模第14题)在平面直角坐标系xOy中,设A、B、C是圆x2+y2=1上相异三点,若存在正实数λ,μ,使得OC=λOA+μOB,则λ2+(μ-3)2的取值范围是.
思路探析:因A、B、C三点都是圆上的动点,从而向量OA,OB,OC都是动向量,但它们的模是相等的,所以可以通过平方把向量化为它们的模.
解:设OA,OB夹角为θ,则θ∈(0,π),由OC=λOA+μOB两边平方得
|OC|2=λ2|OA|2+μ|OB|+2λμOA•OB
∴ 1=λ2+μ2+2λμcosθ
由cosθ∈(-1,1),∴ λ2+μ2+2λμ>1且λ2+μ2-2λμ<1
则λ+μ>1
-1<λ-μ<1
λ>0,μ>0
有线性规划知识知λ2+(μ-3)2可以看做是点(λ,μ)到(0,3)距离的平方,则λ2+(μ-3)2的取值范围是(2,+∞)
策略2:利用数量积化向量为数
例2(2011常州学业水平检测第9题)设e1,e2是夹角为60°的两个单位向量,已知OM=e1,ON=e2,OP=xOM+yON(x,y为实数),若△PMN是以M为直角顶点的直角三角形,则x-y取值的集合为
思路探析:题中知道e1,e2是夹角为60°的两个单位向量,可以很容易的计算相关向量的数量积,所以考虑在OP=xOM+yON两边乘以某个向量,把向量的条件转化为数间的关系.
解:由OP=xOM+yON两边都乘以OM得两边都乘以得xOM2+yOM•ON=OP•OM
∴ x+12y=OP•OM(1)
两边都乘以ON得
xOM•ON+yON2=OP•ON∴ 12x+y=OP•ON(2)
(1)-(2)得
∴12x-12y=OP(OM-ON)=(OM+MP)•NM
=OM•NM+MP•NM=OM(OM-ON)
=OM2-OM•ON=1-12=12∴ x-y=12则x-y取值的集合为12
策略3:利用坐标系化向量为坐标
例3(2011苏锡常镇调研测试第13题)如图,在正方形ABCD中,E为AB的中点,P为以A为圆心、AB为半径的圆弧上的任意一点,设向量AC=λDE+μAP,则λ+μ的最小值为;
思路探析:已知条件在正方形ABCD中,出现直角,可以建立直角坐标系,把向量的相等转化为坐标的相等.
解:以AB所在直线为x轴,A为坐标原点建立直角坐标系,设|AB|=a,
y′=6+6sinθ-3cosθ(sinθ+2cosθ)2>0 此函数为增函数
当θ=0时,ymin=32,则λ+μ最小值是12
策略4:利用基底化向量相等为系数相等
例4(2011苏北四市二模第13题)在三角形ABC中,过中线AD中点E任作一直线分别交边AB,AC于M、N两点,设AM=xAB,AN=xAC,(xy≠0),则4x+y的最小值是.
思路探析:根据平面向量基本定理,平面内任意一个向量都可以用一组不共线的向量线性表示,而且这种表示是唯一的,利用这一结论可以把向量的相等转化为系数的相等.
解:由M、E、N三点共线,存在实数m使AE=mAM+(1-m)AN,又AE=12AD=14(AB+AC),
mxAB+(1-m)yAC=14AB+14AC由AB,AC不共线,得mx=14
(1-m)y=14
得14x+14y=14x+y=(4x+y)14x+14y=1+14+y4x+xy≥54+214=94
当且仅当y4x=xy时,即x=38,y=34时取等号
策略5:利用图形化向量为数值
例5如图,平面内有三个向量OA,OB,OC,其中OA与OB得夹角为120°,OA与OC的夹角为30°,且|OA|=|OB|=1,|OC|=23,若OC=λOA+μOB(λ,μ∈R),则λ+μ的值为.
思路探析:由OC=λOA+μOB,利用平行四边形法则可以将向量OC分解到OA和OB上,依据模的关系可以求出λ,μ的值.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
策略1:利用平方化向量为模
例1(2011南通二模第14题)在平面直角坐标系xOy中,设A、B、C是圆x2+y2=1上相异三点,若存在正实数λ,μ,使得OC=λOA+μOB,则λ2+(μ-3)2的取值范围是.
思路探析:因A、B、C三点都是圆上的动点,从而向量OA,OB,OC都是动向量,但它们的模是相等的,所以可以通过平方把向量化为它们的模.
解:设OA,OB夹角为θ,则θ∈(0,π),由OC=λOA+μOB两边平方得
|OC|2=λ2|OA|2+μ|OB|+2λμOA•OB
∴ 1=λ2+μ2+2λμcosθ
由cosθ∈(-1,1),∴ λ2+μ2+2λμ>1且λ2+μ2-2λμ<1
则λ+μ>1
-1<λ-μ<1
λ>0,μ>0
有线性规划知识知λ2+(μ-3)2可以看做是点(λ,μ)到(0,3)距离的平方,则λ2+(μ-3)2的取值范围是(2,+∞)
策略2:利用数量积化向量为数
例2(2011常州学业水平检测第9题)设e1,e2是夹角为60°的两个单位向量,已知OM=e1,ON=e2,OP=xOM+yON(x,y为实数),若△PMN是以M为直角顶点的直角三角形,则x-y取值的集合为
思路探析:题中知道e1,e2是夹角为60°的两个单位向量,可以很容易的计算相关向量的数量积,所以考虑在OP=xOM+yON两边乘以某个向量,把向量的条件转化为数间的关系.
解:由OP=xOM+yON两边都乘以OM得两边都乘以得xOM2+yOM•ON=OP•OM
∴ x+12y=OP•OM(1)
两边都乘以ON得
xOM•ON+yON2=OP•ON∴ 12x+y=OP•ON(2)
(1)-(2)得
∴12x-12y=OP(OM-ON)=(OM+MP)•NM
=OM•NM+MP•NM=OM(OM-ON)
=OM2-OM•ON=1-12=12∴ x-y=12则x-y取值的集合为12
策略3:利用坐标系化向量为坐标
例3(2011苏锡常镇调研测试第13题)如图,在正方形ABCD中,E为AB的中点,P为以A为圆心、AB为半径的圆弧上的任意一点,设向量AC=λDE+μAP,则λ+μ的最小值为;
思路探析:已知条件在正方形ABCD中,出现直角,可以建立直角坐标系,把向量的相等转化为坐标的相等.
解:以AB所在直线为x轴,A为坐标原点建立直角坐标系,设|AB|=a,
y′=6+6sinθ-3cosθ(sinθ+2cosθ)2>0 此函数为增函数
当θ=0时,ymin=32,则λ+μ最小值是12
策略4:利用基底化向量相等为系数相等
例4(2011苏北四市二模第13题)在三角形ABC中,过中线AD中点E任作一直线分别交边AB,AC于M、N两点,设AM=xAB,AN=xAC,(xy≠0),则4x+y的最小值是.
思路探析:根据平面向量基本定理,平面内任意一个向量都可以用一组不共线的向量线性表示,而且这种表示是唯一的,利用这一结论可以把向量的相等转化为系数的相等.
解:由M、E、N三点共线,存在实数m使AE=mAM+(1-m)AN,又AE=12AD=14(AB+AC),
mxAB+(1-m)yAC=14AB+14AC由AB,AC不共线,得mx=14
(1-m)y=14
得14x+14y=14x+y=(4x+y)14x+14y=1+14+y4x+xy≥54+214=94
当且仅当y4x=xy时,即x=38,y=34时取等号
策略5:利用图形化向量为数值
例5如图,平面内有三个向量OA,OB,OC,其中OA与OB得夹角为120°,OA与OC的夹角为30°,且|OA|=|OB|=1,|OC|=23,若OC=λOA+μOB(λ,μ∈R),则λ+μ的值为.
思路探析:由OC=λOA+μOB,利用平行四边形法则可以将向量OC分解到OA和OB上,依据模的关系可以求出λ,μ的值.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文