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浅谈构造向量解题

来源 :速读·下旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lj200610819
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  向量的基础性和工具性一直备受关注.向量集"数"、"形"于一体,既能参与运算,又能表示图形。向量的特征决定了它是数学知识的一个交汇点,运用它容易看到知识之间的内在联系和相互作用,为我们解决数学问题提供了更为广阔的思维空间。有些看似与向量无关的题目,可以通过引入向量,转化为向量问题,避繁就简,且方法新颖。本文举例谈谈构造向量在解题中的应用,旨在抛砖引玉。
  一、证明
  例1、设[x,y,z>0,xyz=1],求证:[x2y+z+y2z+x+z2x+y≥32]
  证明:构造空间向量:[p=(xy+z,yz+x,zx+z)][q=(y+z,z+x,x+y)]
  则  [pq=x2y+z+y2z+x+z2z+y?2(x+y+x)]
  则,有    [2x2y+z+y2z+x+z2z+y≥x+y+z≥3xyz3=3]
  故     [x2y+z+y2z+x+z2x+y≥32]
  例2、已知[f(x)=1+x2],若[a≠b],求证:[f(a)-f(b)<a-b]
  证明:构造向量:[p=(1,a)]   [q=(1,b)] 则
  [f(a)=a]   [f(b)=b]      [p-q=(0,a-b)]
  [f(a)-f(b)=p-q≤p-q=a-b](当且仅当[p],[q]同向时,取等号)
  又[∵][a≠b]   [∴] [p],[q]不同向,即不能取等号
  故  [f(a)-f(b)<a-b]
  二、求值
  例3、已知 [cosα-cosβ-cos(α+β)=32],求锐角[α],[β]。
  解:由已知得    [(1-cosα)cosβ+sinαsinβ=32-cosα]   (1)
  构造向量:[a=(1-cosα,sinα)]    [b=(cosβ,sinβ)],则
  [ab=(1-cosα)2+sin2α?cos2β+sin2β=2-2cosα]
  [∵ab≥a?b]
  故 [2-2cosα≥32-cosα] 即  [2-2cosα≥(32-cosα)2]
  [(cosα-12)2≤0][∴]   [cosα=12]   即  [α=π3]
  将[α=π3]代入(1)式,得[β=π3]
  例4、求函数[y=x4-3x2-6x+13-x4-x2+1(x∈R)]的最大值。
  解:函数变形为[y=(x-3)2+(x2-2)2-(x-0)2+(x2-1)2]
  构造向量:[a=(x-3,x2-2)]     [b=(x,x2-1)] 则
  [a-b=(x-3)2+(x2-2)2-(x-0)2+(x2-1)2]
  [a-b=(-3,-1)]
  又  [a-b≤a-b]
  [(x-3)2+(x2-2)2-(x-0)2+(x2-1)2≤(-3)2+(-1)2=10]
  故函数的最大值为[10]
  三、解方程(不等式)
  例5、解方程[x4-3x2+3x4-x2=4]
  解:构造向量:[a=(x,4-x2)]   [b=(4-3x2,3x)]
  [ab=x2+(4-x2)2?(4-3x2)2+(3x)2=4]
  又   [a?b=x4-3x2+3x4-x2=4]
  [∴ab=a?b]因此[a,b]方向相同      设[a=λb(λ>0)]即
  [x=λ4-3x24-x2=λ3x]代入原方程有
  [λ(4-3x2)+λ(3x)2=4]    解得 [λ=1]
  [x=4-3x24-x2=3x]
  由此,原方程的根为[x=1]
  例6.解不等式:[12<x3+2x+32x3+x+1<3]
  解:设数轴上的三点M、P、N的坐标分别为
  [xM=12]   [xP=x3+2x+32x3+x+1]    [xN=3]
  由不等式可知     [MN=λMP(λ>1)],即
  [52=λ(x3+2x+32x3+x+1-12)]即     [λ=5(2x3+x+1)3x+5>1]
   即   [2x(5x2+1)3x+5>0]     解得
  [x<-53或x>0]
  参考文献:
  [1]常瑞连.中学数学教学参考.应用向量不等式解题的构造策略,2005.11
  [2]李真.河北理科教学研究.构造向量解题例谈 ,2003.1
  作者简介:
  代艳(1977.8~ )女,湖北 武汉市蔡甸区第二中学,职称:中学一级,研究方面:数学教学,大学本科。
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