平面向量与三角恒等变换

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  一、平面向量与三角函数
  例1 已知向量[a=(cosα,sinα),b=(cosβ,][sinβ),|a-b|=255].
  (1)求[cos(α-β)]的值;
  (2)若[0<α<π2,-π2<β<0,且sinβ=-513,][求sinα]的值.
  分析 本题的关键是[a-b=255].
  解 (1)[∵a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),]
  [∴a-b=(cosα-cosβ,sinα-sinβ)].
  又[|a-b|=255],
  [∴(cosα-cosβ)2+(sinα-sinβ)2=255],
  [∴2-2cos(α-β)=45,cos(α-β)=35].
  (2)[∵0<α<π2,-π2<β<0,0<α-β<π],
  又[cos(α-β)=35],[∴sin(α-β)=45],
  又[sinβ=-513],[∴cosβ=1213],
  [∴sinα=sin[(α-β)+β]=6365].
  点拨 合理选用向量的数量积的运算法则构建相关等式,然后运用三角函数的和、差、半、倍角公式进行恒等变形,以期达到与题设条件或待求结论的相关式,找准时机代入求值或化简.
  二、平面向量与解三角形
  例2 已知向量[m= 1 , 1 ],向量[n]与向量[m]的夹角为[34π],且[m?n=-1.]
  (1)求向量[n];
  (2)若向量[n]与向量[q= 1 , 0 ]的夹角为[π2],向量[p=cosA , 2cos2C2],其中[A,B,C]为[ΔABC]的内角,且[A,B,C]依次成等差数列,求[n+p]的取值范围.
  分析 本题应先翻译向量语言,这样,问题(1)就转化为解方程组,而问题(2)就化归为三角形中的三角函数了.
  解 (1)设[n= x , y ],
  又[m?n=-1],有[x+y=-1].①
  [∵]向量[n]与向量[m]的夹角为[34π],
  [∴m?n=m?n?cos34π=-1],
  [∴n=1],则[x2+y2=1].②
  由①②解得,[x=-1,y=0, 或 x=0,y=-1.]
  [∴ n=-1 , 0 或 n=0 , -1].
  (2)由[n]与[q]垂直知[n=0 , -1],
  由[2B=A+C ]知,
  [B=π3 , A+C=2π3 , 0  若[n=0 , -1],
  则[n+p=cosA , 2cos2C2-1=cosA,cosC.]
  [∴ n+p2=cos2A+cos2C]
  [=1+cos2A2+1+cos2C2=1+12cos2A+π3.]
  [∵ 0  [∴ -1cos2A+π3<12].
  [∴ 121+12cos2A+π3<54 , ]
  [即 n+p2∈12 , 54 , ∴n+p∈22 , 52].
  点拨 利用正弦定理、余弦定理,结合三角恒等变形求解,要注意解的范围与三角函数值等号之间的联系与影响,注意利用大边对大角来确定解是否合理,判断三角形的形状,必须从研究三角形的边与边的关系,或角与角的关系入手.
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