第五章第3讲平面向量的数量积及应用举例

第五章第3讲平面向量的数量积及应用举例
第五章第3讲平面向量的数量积及应用举例

第3讲 平面向量的数量积及应用举例

1.平面向量的数量积

已知两个非零向量a 与b ,它们的夹角为θ,则数量|a ||b |cos θ叫做a 与b 的数量积(或内积),记作a·b =|a ||b |cos θ.

规定:零向量与任一向量的数量积为0. 2.平面向量数量积的几何意义 数量积a ·b 等于a 的长度|a|与b 在a 的方向上的投影|b |cos θ的乘积. 3.平面向量数量积有关性质的坐标表示 设向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ·b =x 1x 2+y 1y 2,由此得到 (1)若a =(x ,y ),则|a |2=x 2+y 2或|a |=x 2+y 2.

(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A 、B 两点间的距离|AB |=|AB →

|=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2. (3)设两个非零向量a ,b ,a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ⊥b ?x 1x 2+y 1y 2=0.

1.平面向量数量积的重要性质 (1)e ·a =a ·e =|a |cos θ(e 为单位向量); (2)非零向量a ,b ,a ⊥b ?a·b =0; (3)当a 与b 同向时,a ·b =|a ||b |; 当a 与b 反向时,a ·b =-|a ||b |, a ·a =|a |2,|a |=a ·a ;

(4)cos θ=a ·b

|a ||b |

(5)|a ·b |≤|a ||b |.

2.平面向量数量积满足的运算律 (1)a·b =b·a (交换律); (2)(λa )·b =λ(a ·b )=a ·(λb )(λ为实数); (3)(a +b )·c =a ·c +b ·c .

1.(必修4 P 104例1改编)已知|a |=5,|b |=4,a 与b 的夹角为120°,则a·b 为( ) A .10 3 B .-10 3 C .10 D .-10

解析:选D.a ·b =|a |·|b |cos 120°=5×4×cos 120°=20×???

?-1

2=-10.故选D. 2.(必修4 P 107例6改编)设a =(5,-7),b =(-6,t ),若a ·b =-2,则t 的值为( ) A .-4 B .4 C.327 D .-327 解析:选A.由a ·b =-2,得 5×(-6)+(-7)t =-2,

-7t =28,∴t =-4,故选A. 3.(必修4 P 108A 组T 6改编)已知|a |=2,|b |=6,a ·b =-63,则a 与b 的夹角θ为( )

A.π6

B.π3

C.2π3

D.5π6

解析:选D.cos θ=a ·b |a|·|b |=-632×6=-3

2.

又∵0≤θ≤π,∴θ=5π

6

,故选D.

4.(必修4 P 108A 组T 3改编)已知|a |=2,|b |=5,|a +b |=7,则a ·b =________.

解析:∵|a +b |2=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2

=22+2a ·b +52=29+2a ·b ∴29+2a ·b =49, ∴a ·b =10. 答案:10

5.(必修4 P 113A 组T 4改编)平面上三个力F 1,F 2,F 3作用于一点且处于平衡状态,已知|F 1|=1 N ,|F 2|= 2 N ,F 1与F 2的夹角为45°,则F 3的大小为________.

解析:根据物理中力的平衡原理有 F 3+F 1+F 2=0,

∴|F 3|2=|F 1|2+|F 2|2+2F 1·F 2

=12+(2)2+2×1×2×cos 45°=5. ∴|F 3|= 5. 答案: 5 N

平面向量数量积的运算

(1)[定义型运算](2015·高考山东卷)已知菱形ABCD 的边长为a ,∠ABC =60°,则

BD →·CD →=( )

A .-32a 2

B .-34a 2

C.34a 2

D.32a 2 (2)[坐标型运算](2015·高考全国卷Ⅱ)向量a =(1,-1),b =(-1,2),则(2a +b )·a =( ) A .-1 B .0 C .1 D .2

(3)[投影型运算]已知点A (-1,1),B (1,2),C (-2,-1),D (3,4),则向量AB →在CD →

方向上的投影为( )

A.322

B.3152

C .-322

D .-3152

[解析] (1)由已知条件得BD →·CD →=BD →·BA →

=3a ·a cos 30°=32

a 2,故选D.

(2)∵ a =(1,-1),b =(-1,2),∴ a 2

=2,a ·b =-3,

从而(2a +b )·a =2a 2

+a ·b =4-3=1.

(3)由已知得AB →=(2,1),CD →=(5,5),因此AB →在CD →

方向上的投影为AB →·CD →|CD →|

=1552=322.

[答案] (1)D (2)C (3)A

(1)向量数量积的两种运算方法:

①当已知向量的模和夹角时,可利用定义法求解,即a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉.

②当已知向量的坐标时,可利用坐标法求解,即若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ·b =x 1x 2+y 1y 2.

(2)向量a 在b 上的投影为|a |cos θ=|a |·a ·b |a |·|b |=a ·b

|b |.

1.已知向量a 与b 的夹角为120°,且a =(-2,-6),|b |=10,则a ·b 为( ) A .10 3 B .10 C .-10 3 D .-10 解析:选D.∵a =(-2,-6),∴|a |=(-2)2+(-6)2=2 10,∴a ·b =210×10cos 120°

=20×???

?-1

2=-10.故选D. 2.向量a =(3,4)在向量b =(1,-1)方向上的投影为________.

解析:依题意得a·b =-1,|b |=2,因此向量a 在向量b 方向上的投影为a·b

|b |=-22

.

答案:-2

2

3.如图,在等腰直角三角形ABC 中, ∠C =90°,AC =2,D 为BC 的中点,则AB →·AD →

=________.

解析:法一:由题意知,AC =BC =2,AB =22, ∴AB →·AD →=AB →·(AC →+CD →) =AB →·AC →+AB →·CD → =|AB →|·|AC →|cos 45°+|AB →|·|CD →|cos 45°

=22×2×22+22×1×2

2

=6.

法二:建立如图所示的平面直角坐标系,

由题意得A (0,2),B (-2,0),D (-1,0), ∴AB →

=(-2,0)-(0,2) =(-2,-2), AD →

=(-1,0)-(0,2)

=(-1,-2),∴AB →·AD →

=-2×(-1)+(-2)×(-2)=6. 答案:6

平面向量的模与夹角的计算

(1)[模与数量积的关系](2014·高考新课标全国卷Ⅱ)设向量a ,b 满足|a +b |=10,

|a -b |=6,则a·b =( )

A .1

B .2

C .3

D .5

(2)[夹角与垂直](2015·高考重庆卷)若非零向量a ,b 满足|a |=22

3

|b |,且(a -b )⊥(3a +2b ),

则a 与b 的夹角为( )

A.π4

B.π2

C.3π4

D .π (3)[垂直的综合应用]如下图,ABCD 是边长为2的正方形,

E 是AD 的中点,

F 是DC

上的点,AF 与BD 交于点G ,若AF ⊥BE ,且BG →=λGD →,求λ的值与GF →·BD →

.

[解] (1)|a +b |2=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2

=10,

|a -b |2=(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2=6, 将上面两式左右两边分别相减,得4a ·b =4, ∴a ·b =1.选A.

(2)由(a -b )⊥(3a +2b ), 得(a -b )·(3a +2b )=0,即3a 2-a ·b -2b 2=0.

又∵ |a |=223|b |,设〈a ,b 〉=θ,即3|a |2-|a |·|b |·cos θ-2|b |2=0,∴ 83|b |2-223

|b |2

·cos

θ-2|b |2=0.

∴ cos θ=22.又∵ 0≤θ≤π,∴ θ=π

4

.选A.

(3)建立如图所示的平面直角坐标系,并设F (x,2),则B (2,0),E (0,1),D (0,2),∴AF →

=(x,2),BE →

=(0,1)-(2,0)=(-2,1),

由AF ⊥BE 得,AF →·BE →

=0,即-2x +2=0,∴x =1.

设G (x 1,y 1),由BG →=λGD →

,得

(x 1-2,y 1)=λ(-x 1,2-y 1),(λ≠-1),

∴?

????

x 1-2=-λx 1,y 1=2λ-λy 1,即???

x 1=21+λ

y 1

=2λ1+λ,

∴AG →

=???

?21+λ,2λ1+λ,

由AF →⊥BE →知AG →·BE →

=0,即????21+λ,2λ1+λ·(-2,1)=0,∴-41+λ+2λ1+λ

=0,解得λ=2.

此时G 点的坐标为????23,43,∴GF →

=(1,2)-????23,43=???

?13,23. 又BD →=(0,2)-(2,0)=(-2,2),∴GF →·BD →=1

3×(-2)+23×2=23

.

(1)向量的模与向量的数量积的计算常用下列法则:①a 2=|a |2=a ·a ;②|a ±b |2=|a |2+|b |2±2a ·b .

(2)根据平面向量数量积的性质:若a ,b 为非零向量,cos θ=a ·b

|a ||b |

(夹角公式),a ⊥b ?a ·b

=0等,可知平面向量的数量积可以用来解决有关角度、垂直问题.

(3)数量积大于0说明不共线的两向量的夹角为锐角,数量积等于0说明不共线的两向量的夹角为直角,数量积小于0且两向量不共线时两向量的夹角为钝角.

1.已知向量a ,b 均为单位向量,它们的夹角为π

3

,则|a +b |=( )

A .1 B. 2 C. 3 D .2

解析:选 C.因为向量a ,b 均为单位向量,它们的夹角为π

3

,所以|a +b |=(a +b )2=

a 2+2a ·

b +b 2=1+2cos π

3

+1= 3.

2.已知非零向量a ,b 满足|b |=4|a |,且a ⊥(2a +b ),则a 与b 的夹角为( ) A.π3 B.π2 C.2π3 D.5π6 解析:选C.∵ a ⊥(2a +b ),∴ a ·(2a +b )=0, ∴ 2|a |2+a ·b =0,即2|a |2+|a ||b |cos 〈a ,b 〉=0. ∵ |b |=4|a |,∴ 2|a |2+4|a |2cos 〈a ,b 〉=0,

∴ cos 〈a ,b 〉=-12,∴ 〈a ,b 〉=2

3

π.故选C.

3.已知|a |=4,|b |=8,a 与b 的夹角是120°. (1)计算:①|a +b |;②|4a -2b |; (2)当k 为何值时,(a +2b )⊥(k a -b )?

解:由已知得,a·b =4×8×???

?-1

2=-16. (1)①∵|a +b |2=a 2+2a ·b +b 2

=16+2×(-16)+64=48,∴|a +b |=4 3. ②∵|4a -2b |2=16a 2-16a ·b +4b 2=16×16-16×(-16)+4×64=768. ∴|4a -2b |=16 3.

(2)∵(a +2b )⊥(k a -b ),∴(a +2b )·(k a -b )=0, k a 2+(2k -1)a ·b -2b 2=0,即16k -16(2k -1)-2×64=0.∴k =-7. 即k =-7时,a +2b 与k a -b 垂直.

平面向量数量积的应用

(1)[向量在解析几何中的应用](2015·高考全国卷Ⅰ)已知M (x 0,y 0)是双曲线C :x 2

2

y 2=1上的一点,F 1,F 2是C 的两个焦点.若MF 1→·MF 2→

<0,则y 0的取值范围是( )

A.????-33,33

B.????-36,3

6 C.????-223,

223 D.???

?-233,233 (2)[向量在物理中的应用]在长江南岸渡口处,江水以25

2

km/h 的速度向东流,渡船的速

度为25 km/h.渡船要垂直地渡过长江,则航向为北偏西多少度( )

A .30°

B .45°

C .60°

D .75°

(3)[向量在三角函数中的应用]在平面直角坐标系xOy 中,已知向量m =????22

,-2

2,n

=(sin x ,cos x ),x ∈???

?0,π2. ①若m ⊥n ,求tan x 的值;

②若m 与n 的夹角为π

3

,求x 的值.

[解] (1)由题意知a =2,b =1,c =3,

∴ F 1(-3,0),F 2(3,0),∴ MF 1→=(-3-x 0,-y 0),MF 2→

=(3-x 0,-y 0).

∵ MF 1→·MF 2→<0,∴ (-3-x 0)(3-x 0)+y 20<0,即x 20-3+y 20<0.

∵ 点M (x 0,y 0)在双曲线上,∴ x 202-y 20=1,即x 20=2+2y 20,∴ 2+2y 20-3+y 2

0<0,∴ -33<y 0<3

3

.选A. (2)如图所示,渡船速度为OB →,水流速度为OA →

船实际垂直过江的速度为OD →

依题意知|OA →|=252

,|OB →

|=25.

∵OD →=OB →+OA →,∴OD →·OA →=OB →·OA →+OA →2, ∵OD →⊥OA →,∴OD →·OA →=0,

∴25×25

2

cos(∠BOD +90°)+????2522=0, ∴cos(∠BOD +90°)=-12,∴sin ∠BOD =1

2

∴∠BOD =30°,∴航向为北偏西30°.选A. (3)①若m ⊥n ,则m ·n =0.

由向量数量积的坐标公式得22sin x -2

2

cos x =0,

∴ tan x =1.

②∵ m 与n 的夹角为π

3

∴ m ·n =|m |·|n |cos π

3

即22sin x -22cos x =12

, ∴ sin ????x -π4=12

. 又∵ x ∈????0,π2,∴ x -π4∈????-π4,π4,∴ x -π4=π6,即x =5π12.

(1)向量的两个作用:①载体作用:关键是利用向量的意义、运算脱去“向量外衣”,转化为我们熟悉的数学问题;②工具作用:利用向量可解决一些垂直、平行、夹角与距离问题.

(2)平面向量作为一个运算工具,经常与函数、不等式、三角函数、数列、解析几何等知识结合,熟悉向量的各种运算,掌握其性质是解决此类题目的关键.

1.已知直角梯形ABCD 中,AD ∥BC ,∠ADC =90°,AD =2,BC =1,P 是腰DC 上的

动点,则|P A →+3PB →

|的最小值为( )

A .3

B .4

C .5

D .6

解析:选C.以D 为原点,分别以DA 、DC 所在直线为x 、y 轴建立如图所示的平面直角坐标系,设DC =a ,DP =x .

∴D (0,0),A (2,0),C (0,a ),B (1,a ),P (0,x ), P A →=(2,-x ),PB →=(1,a -x ),∴P A →+3PB →

=(5,3a -4x ), |P A →+3PB →

|2=25+(3a -4x )2≥25, ∴|P A →+3PB →

|的最小值为5.故选C.

2.已知两个力F 1,F 2的夹角是直角,且它们的合力F 与F 1的夹角是60°,|F |=10 N ,则F 1和F 2的大小分别是________N.

解析:如图所示,OC →表示F 1,OA →

表示F 2,

以OC →与OA →

为邻边作矩形OADC ,

则OD →

表示F ,在Rt △OCD 中,∠COD =60°,|F |=10(N),∴|F 1|=|F |cos 60°=10×12

5(N),

∴|CD →

|=|F |sin 60°=10×32

=53(N),

又∵|F 2|=|CD →

|,∴|F 2|=53(N),

∴F 1和F 2的大小分别为5 N 和5 3 N. 答案:5,5 3

3.P 是椭圆x 216+y 212

=1上一点,EF 为圆N :x 2+(y -1)2=1的任一条直径,求PE →·PF →

最大值.

解:因PE →·PF →=(NE →-NP →)·(NF →-NP →)=(-NF →-NP →)·(NF →-NP →)=NP →2-NF →2=NP →

2-1,又

因为P 是椭圆x 216+y 2

12=1上的任一点,设P (x 0,y 0),

则有x 2

016+y 2012=1,即x 20=16-4y 203,又N (0,1),所以NP →2=x 20+(y 0-1)2

=-13

y 20-2y 0+17 =-1

3

(y 0+3)2+20.

因为y 0∈[-23,23],所以当y 0=-3时,NP →2取得最大值20,故PE →·PF →

的最大值为19.

4.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,向量m =(cos(A -B ),sin(A -B )),

n =(cos B ,-sin B ),且m·n =-3

5

.

(1)求sin A 的值;

(2)若a =42,b =5,求角B 的大小及向量BA →在BC →

方向上的投影.

解:(1)由m·n =-3

5

得cos(A -B )cos B -sin(A -B )sin B =-35,所以cos A =-3

5

.

因为0

. (2)由正弦定理,得a sin A =b sin B ,则sin B =b sin A a =5×4542=2

2

,因为a >b ,所以A >B ,

则B =π

4

,由余弦定理得()422=52+c 2-2×5c ×????-35,解得c =1. 故向量BA →在BC →

方向上的投影为

|BA →

|cos B =c cos B =1×22=22

.

一、选择题

1.(必修4 P 107练习T 2改编)设x ∈R ,向量a =(1,x ),b =(2,-4),且a ∥b ,则a ·b =( )

A .-6 B.10 C. 5 D .10 解析:选D.∵a =(1,x ),b =(2,-4)且a ∥b , ∴-4-2x =0,x =-2,∴a =(1,-2),a ·b =10,故选D.

2.(必修4 P 119A 组T 10改编)已知△ABC 的三个顶点A (1,2),B (2,3),C (-2,5),则最小角的余弦值为( )

A.1010

B.31010

C.13

D.105

解析:选B .由图可知,显然C 为△ABC 的最小角,

∵CA →=(3,-3),CB →=(4,-2),∴cos 〈CA →,CB →

〉=CA →·CB →|CA →||CB →|

=1832·25

=31010.

3.(必修4 P 105例3改编)已知|a |=3,|b |=2,(a +2b )·(a -3b )=-18,则a 与b 的夹角为( )

A .30°

B .60°

C .120°

D .150° 解析:选B.(a +2b )·(a -3b )=-18, ∴a 2-6b 2

-a ·b =-18,

∵|a |=3,|b |=2,∴9-24-a ·b =-18,

∴a ·b =3,∴cos 〈a ,b 〉=a ·b |a ||b |=36=1

2

∴〈a ,b 〉=60°. 二、填空题

4.(必修4 P 110例2改编)△ABC 中,∠BAC =2π3

,AB =2,AC =1,DC →=2BD →,则AD →·BC

=________.

解析:由DC →=2BD →

得 AD →=13

()

AC →+2AB →. ∴AD →·BC →=13()AC →+2AB →·(AC →-AB →)=13()

AC →2+AC →·AB →-2AB →2 =13????12+1×2×????-12-2×22=-83

. 答案:-8

3

5.(必修4 P 106练习T 3改编)若a ,b ,c 均为单位向量,且a ·b =0,(a -c )·(b -c )≤0,则|a +b -c |的最大值为________.

解析:由(a -c )·(b -c )≤0, 得a ·b -a ·c -b ·c +c 2≤0,又a ·b =0, 且a ,b ,c 均为单位向量,得-a ·c -b ·c ≤-1,

|a +b -c |2=(a +b -c )2=a 2+b 2+c 2

+2(a ·b -a ·c -b ·c ) =3+2(-a ·c -b ·c )≤3-2=1, 故|a +b -c |的最大值为1. 答案:1 三、解答题

6.(必修4 P 119B 组T 1(5)改编)若e 1,e 2是夹角为60°的两个单位向量,求a =2e 1+e 2,b =-3e 1+2e 2的夹角.

解:∵|e 1|=|e 2|=1,且夹角θ=60°,

∴|a |2=(2e 1+e 2)2

=4e 21+4e 1·e 2+e 22

=4×12

+4×1×1×cos 60°+12=7. ∴|a |=7.

|b |2=(-3e 1+2e 2)2=9e 21-12e 1·e 2+4e 22

=9×12-12×1×1×cos 60°+4×12=7, ∴|b |=7. a ·b =(2e 1+e 2)·(-3e 1+2e 2) =-6e 21+e 1·e 2+2e 22

=-6×12+1×1×cos 60°+2×12=-7

2

∴cos θ=a ·b |a |·|b |=-727×7

=-1

2.

又0≤θ≤π,∴θ=2π

3.

故a 与b 的夹角为2

3

π.

一、选择题

1.设向量a =(1,2),b =(x,1),当向量a +2b 与2a -b 平行时,a ·b 等于( ) A .1 B .2 C.52 D.72

[导学号03350399] 解析:选C.由已知得a +2b =(1+2x,4),2a -b =(2-x,3).因为向

量a +2b 与2a -b 平行,所以3(1+2x )-4(2-x )=0,解得x =12,所以b =????12,1,a ·b =1×12

+2×1=5

2

.故选C.

2.已知向量a =(1,x ),b =(-1,x ),若2a -b 与b 垂直,则|a |=( ) A. 2 B. 3 C .2 D .4

[导学号03350400] 解析:选C.由已知得2a -b =(3,x ),而(2a -b )·b =0?-3+x 2=0?x 2=3,所以|a |=1+x 2=4=2.故选C.

3.已知平面向量a ,b 均为单位向量,且a 与b 的夹角为120°,则|2a +b |=( ) A. 3 B.7 C .3 D .7

[导学号03350401] 解析:选A.由题意,得|2a +b |2=(2a +b )2=4|a |2+4|a |·|b |cos 120°+|b |2

=3,∴|2a +b |= 3.故选A.

4.a ,b 是两个向量,|a |=1,|b |=2,且(a +b )⊥a ,则a 与b 的夹角为( ) A .30° B .60° C .120° D .150°

[导学号03350402] 解析:选C.∵(a +b )·a =|a |2

+b ·a =|a |2+|b ||a |cos θ=1+2×1×cos θ

=0,∴cos θ=-1

2

.∵θ∈[0,π],∴θ=120°.故选C.

5.在四边形ABCD 中,AC →=(1,2),BD →

=(-4,2),则该四边形的面积为( ) A. 5 B .5 C .2 5 D .10

[导学号03350403] 解析:选B.因为AC →·BD →

=1×(-4)+2×2=0,所以AC ⊥BD .设四

边形ABCD 对角线交于O 点(图略),则四边形的面积等于四个三角形的面积之和,即S =

1

2

(AO ·DO +AO ·BO +CO ·DO +CO ·BO )=12

(|AC →|·|BD →|).容易算出|AC →|=5,|BD →

|=25,代入

得S =5.故选B.

6.若|a +b |=|a -b |=2|a |,则向量a -b 与b 的夹角为( ) A.π6 B.π3 C.5π6 D.2π3

[导学号03350404] 解析:选C.由于|a +b |2=|a -b |2,得a 2+2a ·b +b 2=a 2-2a ·b +b 2,得a ·b =0.

又|a -b |2=4a 2,得a 2-2a ·b +b 2=4a 2,得b 2=3a 2,(a -b )·b =-b 2,设a -b 与b 的夹

角为θ,则cos θ=(a -b )·b |a -b ||b |=-b 22|a |·3|a |=-3a 223a 2=-32,由于θ∈[0,π],所以θ=5π

6,故选C.

7.在△ABC 中,sin A =35

,AB →·AC →

=8,则△ABC 的面积为( )

A .3

B .4

C .6 D.12

5

[导学号03350405] 解析:选A.∵AB →·AC →=|AB →|·|AC →

|·cos A =8>0,∴cos A >0,

∴cos A =1-sin 2A =1-????352=4

5,

∴|AB →|·|AC →

|=8cos A =8×54=10.

∴S △ABC =12|AB →|·|AC →|·sin A =12×10×3

5

=3,即△ABC 的面积为3.故选A.

8.已知正方形ABCD 的边长为2,E 为CD 的中点,则AE →·BD →

=( ) A .1 B .2 C .3 D .4

[导学号03350406] 解析:选B.法一:因为已知正方形ABCD 的边长为2,E 为CD 的

中点,则AB →·AD →=0,故AE →·BD →=(AD →+DE →)·(BA →+AD →)=?

???AD →+12AB →·(AD →-AB →)=|AD →|2-AD →·AB →+12AB →·AD →-12|AB →|2

=4-0+0-12×4=2.故选B.

法二:将正方形放在直角坐标系中(图略),其中正方形的四个顶点坐标为A (0,0),B (2,0),

C (2,2),

D (0,2),

E 为CD 的中点,所以点E 的坐标为(1,2),AE →·BD →

=(1,2)×(-2,2)=1×(-2)+2×2=2.故选B.

9.设e 1,e 2为单位向量,e 1,e 2的夹角为π

3

,若a =e 1+3e 2,b =2e 1,则向量a 在b 方

向上的投影为( )

A .1 B.3

2

C .2 D.5

2

[导学号03350407] 解析:选D.向量a 在b 方向上的射影为|a |cos 〈a ,b 〉=a ·b

|b |

,又|b |

=2,a ·b =(e 1+3e 2)·2e 1=2+6e 1·e 2=2+6×12=5,所以向量a 在b 方向上的投影为a ·b |b |=5

2

.

故选D.

10.已知正方形ABCD 的边长为2,点F 是AB 的中点,点E 是对角线AC 上的动点,则DE →·FC →的最大值为( )

A .1

B .2

C .3

D .4

[导学号03350408] 解析:选B.以A 为坐标原点,AB →、AD →

方向分别为x 轴、y 轴的正

方向建立平面直角坐标系(图略),则F (1,0),C (2,2),D (0,2),设E (λ,λ)(0≤λ≤2),则DE →

(λ,λ-2),FC →=(1,2),所以DE →·FC →

=3λ-4≤2.

∴DE →·FC →的最大值为2.故选B. 11.甲、乙两位同学参加2016年的自主招生考试,下火车后两人共同提起一个行李包(如

图所示),设他们所用的力分别为F 1,F 2,行李包所受重力为G ,若|F 1|=|F 2|=2

2

|G |,则

F 1与F 2的夹角θ的大小为( )

A.π6

B.π4

C.π3

D.π2

[导学号03350409] 解析:选D.由力的平衡可知F 1+F 2+G =0,F 1+F 2=-G ,两边

平方,得F 21+F 2

2+2F 1·F 2=(-G )2,由条件得F 1·F 2=0,故F 1与F 2的夹角θ的大小为π2.故选D.

12.在△ABC 中,设内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,向量m =(cos A ,sin A ),向量n =(2-sin A ,cos A ),若|m +n |=2.则内角A 的大小为( )

A.π6

B.π4

C.3π4

D.5π6 [导学号03350410] 解析:选B.|m +n |2=(cos A +2-sin A )2+(sin A +cos A )2=4+22

(cos A -sin A )=4+4cos ????π4+A .

∵4+4cos ????π4+A =4,∴cos ???

4+A =0. ∵A ∈(0,π),∴π4+A =π2,∴A =π

4

.

二、填空题

13.已知平面向量a =(1,2),b =(-2,k ),若a 与b 共线,则|3a +b |=________.

[导学号03350411] 解析:∵a 与b 共线,∴1×k -2×(-2)=0,解得k =-4,∴3a +b =(1,2),|3a +b |= 5.

答案: 5 14.已知向量m =(2x ,-1),n =(x ,ln x ),若f (x )=m ·n ,则f (x )的单调递减区间为________.

[导学号03350412] 解析:f (x )=m ·n =2x 2

-ln x (x >0),令f ′(x )=4x -1x =4x 2

-1x

≤0,

解得0

2

.

答案:???

?0,12 15.如图所示,在平行四边形ABCD 中,已知AB =8,AD =5,CP →=3PD →,AP →·BP →

=2,则AB →·AD →的值是________.

[导学号03350413] 解析:由题意,得AP →=AD →+DP →=AD →+14

AB →,BP →=BC →+CP →=BC →

34CD →=AD →-34AB →,∴AP →·BP →=????AD →+14AB →·????AD →-34AB →=|AD →|2-12AD →·AB →-316|AB →|2,即2=25-12AD →·AB →-316×64,解得AD →·AB →=22. 答案:22

16.已知i 和j 为互相垂直的单位向量,a =i -2j ,b =i +λj ,且a 与b 的夹角为锐角,则实数λ的取值范围是________.

[导学号03350414] 解析:cos 〈a ,b 〉=a ·b

|a ||b |

=(1,-2)·(1,λ)5×1+λ2=1-2λ5×1+λ2

∵〈a ,b 〉为锐角,∴0<1-2λ

5×1+λ2

<1,

∴???

1-2λ>0

1-2λ<5·1+λ2

??????

λ<12,λ2+4λ+4>0.

∴λ<1

2

且λ≠-2.

答案:(-∞,-2)∪????-2,12

平面向量的数量积教案

§2.4.1 平面向量数量积的物理背景及其含义 博白县龙潭中学 庞映舟 一、教学重难点: 1、重点:平面向量数量积的概念、性质的发现论证; 2、难点:平面向量数量积、向量投影的理解; 二、教学过程: (一)创设问题情景,引出新课 问题:请同学们回顾一下,我们已经研究了向量的哪些运算?这些运 算的结果是什么? 新课引入:本节课我们来研 究学习向量的另外一种运算:平面向量的数量积的 物理背景及其含义 (二)新课: 1、探究一:数量积的概念 展示物理背景:视频“力士拉车”,从视频中抽象出下面的物理模型 背景的第一次分析: 问题:真正使汽车前进的力是什么?它的大小是多少? 答:实际上是力→F 在位移方向上的分力,即θCOS F → ,在数学中我们给它一个名字叫投影。 “投影”的概念:作图

定义:|→b |cos 叫做向量→b 在→ a 方向上的投影.投影也是一个数量,不是向量; 2、背景的第二次分析: 问题:你能用文字语言表述“功的计算公式”吗? 分析:θCOS S F w →→=用文字语言表示即:力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积;功是一个标量,它由力和位移两个向量来确定。这给我们一种启示,能否把“功”看成是这两个向量的一种运算结果呢? 平面向量数量积(内积)的定义:已知两个非零向量→a 与→b ,它们的夹角是θ,则数量|→a ||→b |θcos 叫→a 与→b 的数量积,记作→a ·→b ,即有→a ·→b = |→a ||→b |θcos (0≤θ≤π).并规定→0与任何向量的数量积为0. 注:两个向量的数量积是一个实数,不是向量,符号由cos θ的符号所决定. 3、向量的数量积的几何意义: 数量积→a ·→b 等于→a 的长度与→b 在→a 方向上投影|→b |cos θ的乘积. 三、例题讲解: 例1 已知|→a |=5,|→b |=4,→a 与→b 的夹角θ=O 60,求→a ·→b 解:由向量的数量积公式得:(先复习特殊角度的余弦值) →a ·→b =|→a ||→ b |cos θ=5×4×cos O 60=5×4×21=10 练习1已知|→a |=8,|→b |=6,①→a 与→b 的夹角为O 60,②→a 与→b 的夹 角θ=00,求→a ·→ b ;

平面向量的数量积导学案

平面向量的数量积导学案

河北孟村回民中学高一数学导学纲编号 班级姓名 年级高一作者温静时间 课题 2.4平面向量的数量积课型新授【课程标准】1.掌握平面向量的数量积及其几何意义; 2.了解并掌握平面向量数量积的重要性质及运算律; 【重点】重点是数量积的定义、几何意义及运算律,. 【难点】难点是夹角公式和求模公式的应用. 【导学流程】 一、了解感知: (一)知识链接:1、向量加法和减法运算的法则_________________________________. 2、向量数乘运算的定义是 . 3、两个非零向量夹角的概念:_________________________________. 思考:通过前面的学习我们知道向量的运算有向量的加法、减法、数乘,那么向量与向量能否“相乘”呢?

(二)自主探究:(预习教材P103-P106) 探究1:如下图,如果一个物体在力F的作用下 产生位移s,那么力F所做的功W= ,其中 θ是 . 请完成下列填空: F(力)是量;S(位移)是量;θ是; W(功)是量; 结论:功是一个标量,功是力与位移两个向量的大小及 其夹角余弦的乘积 启示:能否把“功”看成是力与位移这两个向量的一种 运算的结果呢? 新知1向量的数量积(或内积)的定义 已知两个非零向量a和b,我们把数量cos a bθ叫做a和b的数量积(或内积),记作a b?,即 注:①记法“a·b”中间的“·”不可以省略,也不可 以用“?”代替。 ②“规定”:零向量与任何向量的数量积为零,即a?=。 00

探究2:向量的数量积运算与向量数乘运算的结果有什么不同?影响数量积大小因素有哪些? 小组讨论,完成下表: θ的范围0°≤ θ<90° θ=90° 0°<θ≤ 180° a·b的符号 新知2:向量的数量积(或内积)几何意义 (1)向量投影的概念:如图,我们把cos aθ叫做向量a在b 方向上的投影;cos bθ叫做向量b在a方向上的投影. 说明:如图, 1cos OB bθ =. 向量投影也是一个数量,不是向量; 当θ为锐角时投影为_______值;当θ为钝角时投影为_______值; 当当θ = 0?时投影为 ________;当θ=90?时投影为__________; 当θ = 180?时投影为__________. (2)向量的数量积的几何意义:数量积a·b等于a的长度︱a︱与b在a的方向上的投影的乘积。

平面向量数量积

第三节平面向量数量积及应用重点: 1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义.了解平面向量的数量积与向量投影的关系. 2.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算. 3.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系. 4.会用向量方法解决某些简单的平面几何问题.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题. 难点: 1.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算. 2 .会用向量方法解决某些简单的平面几何问题.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题. 教学过程: 1.平面向量的数量积 (1)定义:已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,则数量|a||b|cos__θ叫作a与b的数量积(或内积),记作a·b,即a·b=|a||b|cos__θ,规定零向量与任一向量的数量积为0,即0·a =0. (2)几何意义:数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cosθ的乘积. 2.平面向量数量积的性质及其坐标表示 设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量a,b的夹角. (1)数量积:a·b=|a||b|cos θ=x1x2+y1y2. (2)模:|a|=a·a=x21+y21.学-科网 (3)夹角:cos θ=a·b |a||b|= x1x2+y1y2 x21+y21·x22+y22 . (4)两非零向量a⊥b的充要条件:a·b=0?x1x2+y1y2=0. (5)|a·b|≤|a||b|(当且仅当a∥b时等号成立)?|x1x2+y1y2|≤ x21+y21·x22+y22. 3.平面向量数量积的运算律 (1)a·b=b·a(交换律). (2)λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(结合律). (3)(a+b)·c=a·c+b·c(分配律).

平面向量的数量积与应用举例专题训练

平面向量的数量积与应用举例专题训练 A组基础题组 1.已知向量a=(2,1),b=(1,m),c=(2,4),且(2a-5b)⊥c,则实数m=( ) A.- B.- C. D. 2.已知向量a=(1,0),|b|=,a与b的夹角为45°,若c=a+b,d=a-b,则c在d方向上的投影为( ) A. B.- C.1 D.-1 3.向量a,b满足|a+b|=2|a|,且(a-b)·a=0,则a,b的夹角的余弦值为( ) A.0 B. C. D. 4.如图,已知平面四边形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC与BD交于点O.记 I1=·,I2=·,I3=·,则( ) A.I1

10.已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-∈[0,π]. (1)若a∥b,求x的值; (2)记f(x)=a·b,求f(x)的最大值和最小值以及对应的x的值. B组提升题组 1.已知a、b均为单位向量,且a·b=0.若|c-4a|+|c-3b|=5,则|c+a|的取值范围是( ) A.[3,] B.[3,5] C.[3,4] D.[,5] 2.非零向量m,n的夹角为,且满足|n|=λ|m|(λ>0),向量组x1,x2,x3由一个m和两个n排列而成,向量组 y1,y2,y3由两个m和一个n排列而成,若x1·y1+x2·y2+x3·y3的所有可能值中的最小值为4|m|2,则λ = . 3.在平面直角坐标系xOy中,已知点A(-1,-2),B(2,3),C(-2,-1). (1)求以线段AB,AC为邻边的平行四边形的两条对角线的长; (2)设实数t满足(-t)·=0,求t的值.

第26讲平面向量的数量积及应用

第26讲平面向量的数量积及应用 高三新数学第一轮复习教案〔讲座26〕一平面向量的数量积及应 用 一?课标要求: 1?平面向量的数量积 ①通过物理中"功"等实例,明白得平面向量数量积的含义及其物理意义; ②体会平面向量的数量积与向量投影的关系; ③把握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算; ④能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判定两个平面向量的垂直关系。 2.向量的应用 经历用向量方法解决某些简单的平面几何咨询题、力学咨询题与其他一些实际咨询题的过程,体会向量是一种处理几何咨询题、物理咨询题等的工具,进展运算能力和解决实际咨询题的能力。 二.命题走向 本讲以选择题、填空题考察本章的差不多概念和性质,重点考察平面向量的数量积的概念及应用。重点体会向量为代数几何的结合体,此类题难度不大,分值5~9分。 平面向量的综合咨询题是”新热点〃题型,其形式为与直线、圆锥曲线、三角函数等联系,解决角度、垂直、共线等咨询题,以解答题为主。 推测07年高考: 〔1〕一道选择题和填空题,重点考察平行、垂直关系的判定或夹角、长度咨询题;属于中档题目。 〔2〕一道解答题,可能以三角、数列、解析几何为载体,考察向量的运算和性质;三?要点精讲 1 .向量的数量积 〔1〕两个非零向量的夹角 非零向量a与a,作OA = a , OB = b,那么/ A O A= B〔0 we

2 〔4〕注意在两向量的夹角定义,两向量必须是同起点的,范畴

(完整版)《平面向量的数量积》教学设计及反思

《平面向量的数量积》教学设计及反思 交口第一中学赵云鹏平面向量的数量积是继向量的线性运算之后的又一重要运算,也是高中数学的一个重要概念,它是沟通代数、几何与三角函数的一种重要工具,在每年高考中也是重点考查的内容。向量作为一种运算工具,其知识体系是从实际的物理问题中抽象出来的,它在解决几何问题中的三点共线、垂直、求夹角和线段长度、确定定比分点坐标以及平移等问题中显示出了它的易理解和易操作的特点。 一、总体设想: 本节课的设计有两条暗线:一是围绕物理中物体做功,引入数量积的概念和几何意义;二是围绕数量积的概念通过变形和限定衍生出新知识――垂直的判断、求夹角和线段长度的公式。教学方案可从三方面加以设计:一是数量积的概念;二是几何意义和运算律;三是两个向量的模与夹角的计算。 二、教学目标: 1. 了解向量的数量积的抽象根源。 2. 了解平面的数量积的概念、向量的夹角 3. 数量积与向量投影的关系及数量积的几何意义 4. 理解掌握向量的数量积的性质和运算律,并能进行相关的判断和计算 三、重、难点: 【重点】1.平面向量数量积的概念和性质 2.平面向量数量积的运算律的探究和应用 【难点】平面向量数量积的应用 四、课时安排:

2课时 五、教学方案及其设计意图:1.平面向量数量积的物理背景平面向量的数量积,其源自对受力物体在其运动方向上做功等物理问题的抽象。首先说明放置在水平面上的物体受力F 的作用在水平方向上的位移是s,此问题中出现了两个矢量,即数学中所谓的向量,这时物体力F 的所做的功为W F s cos ,这里的是矢量F 和s 的夹角,也即是两个向量夹角的定义基础,在定义两个向量的夹角时,要使学生明确“把向量的起点放在同一点上”这一重要条件,并理解向量夹角的范围。这给我们一个启示:功是否是两个向量某种运算的结果呢?以此为基础引出了两非零向量a, b 的数量积的概念。 2.平面向量数量积(内积)的定义 已知两个非零向量a与b,它们的夹角是θ,则数量|a||b|cos 叫a与b的数量积,记作a b,即有a b = |a||b|cos ,(0≤θ≤π). 并规定0 与任何向量的数量积为0. 零向量的方向是任意的,它与任意向量的夹角是不确定的,按数量积 的定义a b = |a||b|cos 无法得到,因此另外进行了规定。 3. 两个非零向量夹角的概念 已知非零向量a与b,作OA=a,OB =b,则∠AOB=θ(0 ≤θ≤π)

平面向量数量积学案

平面向量的数量积(1)学案 一、导学目标: 1.掌握平面向量的数量积定义; 2.掌握平面向量数量积的重要性质及运算律; 3.熟练应用平面向量的数量积处理有关模长、角度和垂直问题, 掌握向量垂直的条件; 二、学习过程: (一)复习引入 1.向量数量积的定义 (1)向量数量积的定义:____________________________________________ (2)向量数量积的性质: ①如果e 是单位向量,则a e ?=e a ?=________; ②a a ?=___________或a =__________; ③cos ,a b <>=________; ④非零向量,a b ,a b ⊥?________________; ⑤a b ?____a b . 2.向量数量积的运算律 (1)交换律:a b ?=________; (2)分配律:()a b c +?=______________________; (3)数乘向量结合律:(a λ)·b =________________. (二)探索研究 小试牛刀 1.(口答)判断题. (1)=?; (2)a b b a ?=?; (3)22a a =; (4)()()a b c a b c ?=?; (5)a b a b ?≤?; (6) . 2. 已知向量a 和b 的夹角为135°,2a =,3b =,则a b ?= ________ =??=?

3.已知2a =,3b =,则a b ?=-3,则a 和b 的夹角为__________ 4.(2010·重庆)已知向量a 、b 满足0a b ?=,2a =,3b =,则2a b -=________ 学生归纳: 例题探究 例1(2010·湖南) 在Rt ABC ?中,90C ∠=,4AC =,则AB AC ?等于( ) A .-16 B .-8 C .8 D .16 变式: 1.在ABC ?中,3AB =,2AC =,BC =AB AC ?等于 ( ) A.-32 B.-23 C.23 D.32 2.在ABC ?中,3AB =, 2AC =,5AB AC ?=,则BC =_____________ 例2已知向量a b ⊥,2a =,3b =,且32a b +与a b λ-垂直,则实数λ的值为________. 变式: (2011·课标全国) 已知a 和b 为两个不共线的单位向量,k 为实数,若向量a b +与向量ka b -垂直,则k =________ (三)练习 1.已知4a =,3b =,(23)(2)61a b a b -?+=,(1)求a 与b 的夹角θ;(2)求a b +. 2.(2011·广东) 若向量,,a b c 满足//a b ,且a c ⊥,则(2)c a b ?+=( ) A .4 B .3 C .2 D .0 3.在ABC ?中,M 是BC 的中点,1AM =,2AP PM =,则()PA PB PC ?+=_______ 4.设非零向量,,a b c 满足a b c ==,a b c +=,则a 与b 的夹角为 ( ) A .150° B .120° C .60° D .30° 5.(2011·辽宁) 若,,a b c 均为单位向量,且0a b ?=,()()0a c b c -?-≤,则a b c +-的最大值为 ( ) A.2-1 B.1 C. 2 D.2

平面向量数量积运算专题附答案

. 平面向量数量积运算平面向量数量积的基本运算题型一DCBCEFABCDBAD,,=120°,点的边长为2,∠1 例(1)(2014·天津)已知菱形分别在边→→AFDFAEBCBEDC________. .若λ·上,的值为=3=,1=λ,则→→PBPAPAOPBAB) · (2)已知圆为切点,的半径为1,, 那么为该圆的两条切线,的最小值为,( 2 -43+2 +B.A.-2 3+2C.-4+D.22 -→→→→→OBOAOAABOA________. ·=|=1 变式训练(2015·湖北)已知向量3⊥,则,| 利用平面向量数量积求两向量夹角题型二 22babaababab与+(|,且2-(1)(2015·重庆例2 )若非零向量,则,)⊥(3满足||)=|3的夹 角为( ) ππ3πA. B. C. D.π424πabababab的夹角2-+与=|2,|,则|=32(2)若平面向量与平面向量,的夹角等于|3的余弦值等于( ) 1111A. B.- C. D.-262612121→→→→ABCOAOABACAB与)=(+,则上的三点,若2 变式训练(2014·课标全国Ⅰ)已知,,为圆2→AC的夹角为________. 教育资料. . 利用数量积求向量的模题型三 baababab等于+的夹角为|120°,则|=2,且例3 (1)已知平面向量|2和与,|||=1,) ( B.4 A.2 D.6 5 C.2ABCDADBCADCADBCPDC上的动点,则是腰=,∠1=90°,,=(2)已知直角梯形2中,,∥→→PAPB|的最小值为________. +3|1eeeebbe·.是平面单位向量,且若平面向量·满足变式训练3 (2015·浙江)已知,=beb|=,则=|·________. 112212 =12

学案27平面向量的数量积及其应用

学案27 平面向量的数量积及其应用 导学目标: 1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义.2.了解平面向量的数量积与向量投影的关系.3.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算.4.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系.5.会用向量方法解决某些简单的平面几何问题.6.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题. 自主梳理 1.向量数量积的定义 (1)向量数量积的定义:____________________________________________,其中|a |cos 〈a ,b 〉叫做向量a 在b 方向上的投影. (2)向量数量积的性质: ①如果e 是单位向量,则a·e =e·a =__________________; ②非零向量a ,b ,a ⊥b ?________________; ③a·a =________________或|a |=________________; ④cos 〈a ,b 〉=________; ⑤|a·b |____|a||b |. 2.向量数量积的运算律 (1)交换律:a·b =________; (2)分配律:(a +b )·c =________________; (3)数乘向量结合律:(λa )·b =________________. 3.向量数量积的坐标运算与度量公式 (1)两个向量的数量积等于它们对应坐标乘积的和,即若a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),则a·b =________________________; (2)设a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),则a ⊥b ?________________________; (3)设向量a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2), 则|a |=________________,cos 〈a ,b 〉=____________________________. (4)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB →=________________________,所以|AB → |=_____________________. 自我检测 1.(2010·湖南)在Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =4,则AB →·AC → 等于 ( ) A .-16 B .-8 C .8 D .16 2.(2010·重庆)已知向量a ,b 满足a·b =0,|a |=1,|b |=2,则|2a -b |= ( ) A .0 B .2 2 C .4 D .8 3.(2011·福州月考)已知a =(1,0),b =(1,1),(a +λb )⊥b ,则λ等于 ( ) A .-2 B .2 C.12 D .-1 2 4.平面上有三个点A (-2,y ),B (0,2 y ),C (x ,y ),若A B →⊥BC →,则动点C 的轨迹方程为________________. 5.(2009·天津)若等边△ABC 的边长为3,平面内一点M 满足CM →=16CB →+23 CA →,则MA →·MB → =________.

高中数学必修四之知识讲解_平面向量的数量积_基础

平面向量的数量积 【学习目标】 1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义; 2.了解平面向量的数量积与向量投影的关系; 3.掌握数量积的坐标表示,会进行平面向量数量积的运算; 4.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系; 【要点梳理】 要点一: 平面向量的数量积 1. 平面向量数量积(内积)的定义 已知两个非零向量a 与b ,它们的夹角是θ,则数量cos a b θ叫a 与b 的数量积,记作a b ?,即有 ()cos 0a b a b θθπ?=≤≤.并规定0与任何向量的数量积为0. 2.一向量在另一向量方向上的投影:cos b θ叫做向量b 在a 方向上的投影. 要点诠释: 1. 两个向量的数量积与向量同实数积有很大区别 (1)两个向量的数量积是一个实数,不是向量,符号由cos θ的符号所决定. (2)两个向量的数量积称为内积,写成a b ?;今后要学到两个向量的外积a b ?,而a b ?是两个向量的数量的积,书写时要严格区分.符号“· ”在向量运算中不是乘号,既不能省略,也不能用“×”代替. (3)在实数中,若0a ≠,且0a b ?=,则0b =;但是在数量积中,若0a ≠,且0a b ?=,不能推出 0b =.因为其中cos θ有可能为0. 2. 投影也是一个数量,不是向量;当θ为锐角时投影为正值;当θ为钝角时投影为负值;当θ为直角时投影为0;当θ=0?时投影为b ;当θ=180?时投影为b -. 要点二:平面向量数量积的几何意义 数量积a b ?表示a 的长度||a 与b 在a 方向上的投影cos b θ的乘积,这是a b ?的几何意义.图(1)(2)(3)所示分别是两向量,a b 夹角为锐角、钝角、直角时向量b 在向量a 方向上的投影的情形,其中 1||cos OB b θ=,它的意义是,向量b 在向量a 方向上的投影是向量1OB 的数量,即11|| a OB OB a =? . 事实上,当θ为锐角时,由于cos 0θ>,所以10OB >;当θ为钝角时,由于cos 0θ<,所以10OB <; 当090θ=时,由于cos 0θ=,所以10OB =,此时O 与1B 重合;当0 0θ=时,由于cos 1θ=,所以

向量数量积专题(总)

平面向量的数量积 【知识点精讲】 一、平面向量的数量积 (1)已知两个非零向量a r 和b r ,记为OA a OB b ==u u u r r u u u r r ,,则)0(πθθ≤≤=∠AOB 叫做向量a r 与b r 的夹角,记作,a b <>r r ,并规定[],0,a b π<>∈r r 。如果a 与b 的夹角是2 π,就称a r 与b r 垂直,记为.a b ⊥r r (2)cos ,a b a b <>r r r r 叫做向量a r 与b r 的数量积(或内积),记作a b ?r r ,即b a ? cos ,a b a b <>r r r r . 规定:零向量与任一向量的数量积为0. 两个非零向量a r 与b r 垂直的充要条件是0.a b ?=r r 两个非零向量a r 与b r 平行的充要条件是.a b a b ?=±r r r r 二、平面向量数量积的几何意义 数量积a b ?r r 等于a r 的长度a r 与b r 在a r 方向上的投影cos b θr 的乘积,即cos a b a b θ ?=r r r r (b r 在a r 方向上的投影为cos a b b a θ?=r r r r );a r 在b r 方向上的投影为 cos .a b a b θ?=r r r r 三、平面向量数量积的重要性质 性质1 cos .e a a e a θ?=?=r r r r r 性质2 0.a b a b ⊥??=r r r r 性质3 当a r 与b r 同向时,a b a b ?=r r r r ;当a r 与b r 反向时,a b a b ?=-r r r r ;22a a a a ?==r r r r 或 a =r 性质4 cos (00)a b a b a b θ?=≠≠r r r r r r r r 且 性质5 a b a b ?≤r r r r 注:利用向量数量积的性质2可以解决有关垂直问题;利用性质3可以求向量长度;利用性质4可以求两向量夹角;利用性质5可解决不等式问题。 四、平面向量数量积满足的运算律 (1)a b b a ?=?r r r r (交换律);

人教版高中数学全套教案导学案241平面向量的数量积的物理背景及其含义教学案

2. 4.1平面向量的数量积的物理背景及其含义 一、教材分析 本节学习的关键是启发学生理解平面向量数量积的定义,理解定义之后便可引导学生推导数量积的运算律,然后通过概念辨析题加深学生对于平面向量数量积的认识.主要知识点:平面向量数量积的定义及几何意义;平面向量数量积的5个重要性质;平面向量数量积的运算律. 二.教学目标 1.了解平面向量数量积的物理背景,理解数量积的含义及其物理意义; 2.体会平面向量的数量积与向量投影的关系,理解掌握数量积的性质和运算律,并能运用性质和运算律进行相关的判断和运算; 3.体会类比的数学思想和方法,进一步培养学生抽象概括、推理论证的能力。 三、教学重点难点 重点: 1、平面向量数量积的含义与物理意义,2、性质与运算律及其应用。 难点:平面向量数量积的概念 四、学情分析 我们的学生属于平行分班,没有实验班,学生已有的知识和实验水平有差距。有些学生对于基本概念不清楚,所以讲解时需要详细 五、教学方法 1.实验法:多媒体、实物投影仪。 2.学案导学:见后面的学案。 3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备 1.学生的学习准备:预习学案。 2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。。 七、课时安排:1课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。 (二)情景导入、展示目标。 创设问题情景,引出新课 1、提出问题1:请同学们回顾一下,我们已经研究了向量的哪些运算?这些运算的结果是什么?期望学生回答:向量的加法、减法及数乘运算。 2、提出问题2:请同学们继续回忆,我们是怎么引入向量的加法运算的?我们又是按照怎样的顺序研究了这种运算的? 期望学生回答:物理模型→概念→性质→运算律→应用 、新课引入:本节课我们仍然按照这种研究思路来研究向量的另外一种运算:平面向3.量数量积的物理背景及其含义(三)合作探究,精讲点拨探究一:数量积的概念:1、给出有关材料并提出问题3 F

平面向量的数量积及其应用

06—平面向量的数量积及其应用 突破点(一) 平面向量的数量积 1.向量的夹角;2平面向量数量积的运算 1.第一步,根据共线、垂直等条件计算出这两个向量的坐标,求解过程要注意方程思想的应用; 第二步,根据数量积的坐标公式进行运算即可. 2.根据定义计算数量积的两种思路 (1)若两个向量共起点,则两向量的夹角直接可得,根据定义即可求得数量积;若两向量的起点不同,需要通过平移使它们的起点重合,然后再计算. (2)根据图形之间的关系,用长度和相互之间的夹角都已知的向量分别表示出要求数量积的两个向量,然后再根据平面向量数量积的定义和性质进行计算求解. [典例] (1)设向量a =(-1,2),b =(m,1),如果向量a +2b 与2a -b 平行,那么a 与b 的数量积等于( ) A .-72 B .-12 (2)在等腰梯形ABCD 中,已知AB ∥DC ,AB =2,BC =1,∠ABC =60°.点E 和F 分别在线段BC 和DC 上,且BE =23BC ,DF =16 DC ,则AE ·AF 的值为________. [解析] (1)a +2b =(-1,2)+2(m,1)=(-1+2m,4),2a -b =2(-1,2)-(m,1)=(-2-m,3),由题 意得3(-1+2m )-4(-2-m )=0,则m =-12,所以b =? ????-12,1,所以a ·b =-1×? ?? ??-12+2×1=52. (2)取BA ,BC 为一组基底,则AE =BE -BA =23 BC -BA ,AF =AB +BC +CF =-BA +BC +512BA =-712BA +BC ,∴AE ·AF =? ????23 BC -BA ·? ????-712 BA +BC =712 |BA |2-2518BA ·BC +23|BC |2=712×4-2518×2×1×12+23=2918. [答案] (1)D (2)2918 [易错提醒] (1)解决涉及几何图形的向量数量积运算问题时,一定要注意向量的夹角与已知平面角的关系是相等还是互补.(2)两向量a ,b 的数量积a ·b 与代数中a ,b 的乘积写法不同,不能漏掉其中的“·”. 突破点(二) 平面向量数量积的应用 的关系 平面向量的垂直问题 1.第一,计算出这两个向量的坐标; 第二,根据数量积的坐标运算公式,计算出这两个向量的数量积为0即可. 2.已知两个向量的垂直关系,求解相关参数的值 根据两个向量垂直的充要条件,列出相应的关系式,进而求解参数. [例1] (1)△ABC 是边长为2的等边三角形,已知向量a ,b 满足AB =2a ,AC =2a +b ,则下列结论正确的是( ) A .|b |=1 B .a ⊥b C .a ·b =1 D .(4a +b )⊥BC (2)已知向量a =(k,3),b =(1,4),c =(2,1),且(2a -3b )⊥c ,则实数k =( ) A .-92 B .0 C .3 [解析] (1)在△ABC 中,由BC =AC -AB =2a +b -2a =b ,得|b |=2,A 错误.又AB =2a 且|AB |=2,所以|a |=1,所以a ·b =|a ||b |cos 120°=-1,B ,C 错误.所以(4a +b )·BC =(4a +b )·b =4a ·b +|b |2 =4×(-1)+4=0,所以(4a +b )⊥BC ,D 正确,故选D. (2)∵(2a -3b )⊥c ,∴(2a -3b )·c =0.∵a =(k,3),b =(1,4),c =(2,1),∴2a -3b =(2k -3,- 6).

专题二 培优点9 平面向量数量积的最值问题

培优点9 平面向量数量积的最值问题 平面向量部分,数量积是最重要的概念,求解平面向量数量积的最值、范围问题要深刻理解数量积的意义,从不同角度对数量积进行转化. 例 (1)已知AB →⊥AC →,|AB →|=1t ,|AC →|=t ,若点P 是△ABC 所在平面内的一点,且AP →=AB →|AB →|+4AC → |AC →|,则PB →·PC → 的最大值等于( ) A .13 B .15 C .19 D .21 答案 A 解析 建立如图所示的平面直角坐标系,则B ????1t ,0,C (0,t ),AB →=????1t ,0,AC →=(0,t ), AP →=AB →|AB →|+4AC →| AC →|=t ????1t ,0+4t (0,t )=(1,4),∴P (1,4), PB →·PC →=????1t -1,-4· (-1,t -4) =17-????1t +4t ≤17-21t ·4t =13, 当且仅当t =12 时等号成立. ∴PB →·PC →的最大值等于13. (2)如图,已知P 是半径为2,圆心角为π3 的一段圆弧AB 上的一点,若AB →=2BC →,则PC →·P A →的最小值为________. 答案 5-213 解析 以圆心为坐标原点,平行于AB 的直径所在直线为x 轴,AB 的垂直平分线所在的直线为y 轴,建立平面直角坐标系(图略),则A (-1,3),C (2,3),

设P (2cos θ,2sin θ)????π3≤θ≤2π3, 则PC →·P A →=(2-2cos θ,3-2sin θ)·(-1-2cos θ,3-2sin θ)=5-2cos θ-43sin θ=5-213sin(θ+φ), 其中0

(学案)校级公开课--平面向量的数量积及应用(学案)

课题:平面向量的数量积及其应用 一、知识归纳:见课本 二、问题探究: 问题1.()1已知ABC △中,||6,||9,45BC CA C ==∠=?,则BC CA ?= ()2已知平面上三点,,A B C 满足3,4,5AB BC CA ===, 则AB BC BC CA CA AB ?+?+?的值等于 ()3已知,a b 是两个非零向量,且a b a b ==-,求a 与a b +的夹角 问题2.在平面直角坐标系xOy 中,点A(-1,-2)、B(2,3)、C(-2,-1)。 (1)求以线段AB 、AC 为邻边的平行四边形两条对角线的长; (2)设实数t 满足(OC t AB -)·OC =0,求t 的值。 问题3 已知向量a =,23sin ,23cos ?? ? ??x x b =,2sin ,2cos ??? ??-x x 且x ∈??????-4,3ππ. (1)求a ·b 及|a +b |; (2)若f(x)=a ·b -|a +b |,求f(x)的最大值和最小值.

2 问题4 设两个向量e 1,e 2满足|e 1|=2,|e 2|=1,e 1与e 2的夹角为3 ,若向量2t e 1+7e 2与e 1+t e 2的夹角为钝角, 求实数t 的范围. 课堂练习 1、一质点受到平面上的三个力123,,F F F (单位:牛顿)的作用而处于平衡状态.已知1F ,2F 成0 60角,且1F ,2F 的大小分别为2和4,则3F 的大小为 A. 6 B. 2 C. 25 D. 27 2. |a |=1,|b |=2,c =a +b ,且c ⊥a ,则向量a 与b 的夹角为 ( )A .30° B .60° C .120° D .150° 3.如图所示,在平行四边形ABCD 中, AC =(1,2) ,BD =(-3,2),则AD ·AC = . 4、.设n 和m 是两个单位向量,其夹角是60°,求向量a =2m +n 与b =2n -3m 的夹角.

求解平面向量数量积的三种方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/368394349.html, 求解平面向量数量积的三种方法 作者:谢伟杰 来源:《读写算》2018年第34期 摘要梅州市高一数学质量抽测题第11题是一道关于平面向量数量积的考题,这道考题引起了笔者的注意。此题很好地考察了学生对数量积概念的理解,也能很好地考察学生对求解平面向量数量积的方法是否掌握到位。 关键词平面向量数量积;解法 中图分类号:O241.7 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2018) 34-0211-01 做题中的“少运算”是建立在对基本概念理解的基础之上的,学生只有对相关的概念、性质有深刻的理解,而不是纯粹的记公式或套方法,才能在做题中真正实现“多思考,少运算”。教师在教学中,要帮助学生去认识相关知识点的核心及实质,而不是认为学生只要能记住相关的公式或会套用某类方法解题就行,否则,在具体的问题情境中,学生极容易在公式与计算中迷失,从而找不到解决问题的有效途径。 一、原题呈现 已知是边长为的等边三角形,点,分别是边,的中点,连接并延长到点,使得,则 的值为() 二、解法展示与对比 解法一:如图1, 解法二:如图2,以点为坐标原点,为轴正方向,建立如图所示的直角坐标系。则,, 解法三:如图3,点在上的投影为点,作點在上的投影,则在是的投影为,由向量数量积的含义可知,易得与相似,所以,又,所以,即 . 故 作为选择题,解法三有明显的优点,即我们只需将在上的投影作出,对图中线段的长度作大致估计,就可迅速判断只有选项才是合理的。笔者认为这样并不是投机取巧,恰恰相 反,在考场上会做这样的思考,并采取此策略的学生,说明该生对数量积的概念有更深刻的理解,并有更好的思维能力。这与高考命题中所提倡的“多思考,少运算”的理念也是一致的。

专题03 “三法”解决平面向量数量积问题(第二篇)-2019年高考数学压轴题命题区间探究与突破(解析

一.方法综述 平面向量的数量积是高考考查的重点、热点,往往以选择题或填空题的形式出现.常常以平面图形为载体,借助于向量的坐标形式等考查数量积、夹角、垂直的条件等问题;也易同三角函数、解析几何等知识相结合,以工具的形式出现.由于命题方式灵活多样,试题内容活泼、新颖,因此,在高考试卷中备受青睐,是一个稳定的高频考点.解决这类问题有三种基本方法:投影法、基底法和坐标法.“三法”的准确定位应是并举!即不应人为地、凭主观划分它们的优劣,而应具体问题具体分析. 本专题举例说明解答解决平面向量数量积问题的方法、技巧. 二.解题策略 类型一投影定义法 【例1】【2018届河南省中原名校高三上第一次考评】已知P是边长为2的正△ABC边BC上的动点,则·(+)=_________. 【答案】6 【解析】设BC的中点为D,则AD⊥BC, 【指点迷津】

1、数量积与投影的关系(数量积的几何定义): 向量,a b 数量积公式为cos a b a b θ?=,可变形为()cos a b a b θ?=?或() cos a b b a θ?=?,进而与向量投影找到联系 (1)数量积的投影定义:向量,a b 的数量积等于其中一个向量的模长乘以另一个向量在该向量上的投影,即a b a b b λ→?=?(记a b λ→为a 在b 上的投影) (2)投影的计算公式:由数量积的投影定义出发可知投影也可利用数量积和模长进行求解: a b a b b λ→?= 即数量积除以被投影向量的模长 2、数量积投影定义的适用范围:作为数量积的几何定义,通常适用于处理几何图形中的向量问题 (1)图形中出现与所求数量积相关的垂直条件,尤其是垂足确定的情况下(此时便于确定投影),例如:直角三角形,菱形对角线,三角形的外心(外心到三边投影为三边中点)学科&网 (2)从模长角度出发,在求数量积的范围中,如果所求数量积中的向量中有一个模长是定值,则可以考虑利用投影,从而将问题转化为寻找投影最大最小的问题 【举一反三】 已知圆M 为直角三角形ABC 的外接圆,OB 是斜边AC 上的高,且6,22AC OB ==,AO OC <,点P 为线段OA 的中点,若DE 是 M 中绕圆心M 运动的一条直径,则PD PE ?=_________ M C A O B P D E Q 【答案】-5 【解析】思路:本题的难点在于DE 是一条运动的直径,所以很难直接用定义求解.考虑到DE 为直径,所以延长EP 交圆M 于Q ,即可得DQ QE ⊥,则PD 在PE 上的投影向量为PQ .所求 PD PE PE PQ ?=-?,而由PE PQ ?联想到相交弦定理,从而PE PQ AP PC ?=?.考虑与已知条 件联系求出直径AC 上的各段线段长度.由射影定理可得:2 8AO CO OB ?==,且

高中数学——平面向量数量积的教学设计

《2.4.1平面向量数量积的 物理背景及其含义》 教学设计 2.4.1《平面向量数量积的物理背景及其含义》教学设计 一、教材分析 1.地位与作用 本节课是人教版普通高中课程标准实验教科书A版必修4第二章《平面向量》的第4节内容。本节内容教材共分为两课时,其中第一课时主要研究数量积的概念,第二课时主要研究数量积的坐标运算,本节课是第一课时。向量数量积运算是继向量的线性运算后的一种新的重要的运算,它有明显的物理意义、几何意义。向量数量积是代数、几何与三角的结合点,应用广泛,很好地体现了数形结合的数学思想。

2.学情分析 学生在学习本节内容之前,已经学习了平面向量的线性运算,理解并掌握了向量数乘运算及其几何意义。学生会产生这样的疑问——平面向量之间可以进行向量与向量的乘法运算吗?而学生此时已学习了功等物理知识,能够解决简单的物理问题,并熟知了实数的运算体系,这为学生学习数量积做了很好的铺垫。所以本节课我从学生所熟悉的“功”引入“数量积”,通过学生的自主探究,小组合作探究,教师点评等环节完成本节知识的学习。 二、教学目标 1.知识与技能 ⑴理解平面向量数量积和投影的概念及数量积的几何意义; ⑵掌握平面向量数量积的性质与运算律; ⑶会用平面向量数量积表示向量的模与向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系; ⑷以数学知识的教学为载体,为学生创造学习数学英语知识的环境,进而了解数学专业术语的英语表示,能用英语进行数学方面的交流,培养学生的跨文化意识与双思维,提高英语理解能力。 2.过程与方法 本节课以物体受力做功为背景引入向量数量积的概念,让学生明白数量积的物理背景,学习“投影”后,通过设置例1让学生练习计算数量积与投影,并引导学生观察完成的表格发现数量积与投影的关系,从而得出数量积的几何意义,随后通过学生的自主学习与小组活动,探究数量积的性质与运算律。设置分层例题与分层练习,夯实基础,提升能力。采用双语教学,不仅达到学习数学知识的目的,同时还提高了学生的英语理解能力,激发了学生学习的兴趣。 3.情感态度与价值观 通过平面向量数量积的学习,加深学生对数学知识之间联系的认识,体会数形结合思想、类比思想,体会数学知识抽象性、概括性和应用性,促使学生形成学数学、用数学的思维和意识。课堂中不断培养学生自主学习、主动探索,勤于观察、思考,善于总结的态度,并提高参与意识和合作精神。 三、教学重难点 重点:平面向量数量积的概念,用平面向量数量积表示向量的模及向量的夹角,判断向量的

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