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第3讲平面向量的数量积
★ 知 识 梳理 ★
1.两个非零向量夹角的概念
已知非零向量与,作=,=,则_∠AOB=θ(0≤θ≤π)叫与的夹角.
特别提醒:向量与向量要同起点。
2.平面向量数量积(内积)的定义:已知两个非零向量与,它们的夹角是θ,则数量||||cosq__叫与的数量积,记作×,即有× = ||||cosq
特别提醒:
(1) (0≤θ≤π).并规定与任何向量的数量积为0
(2) 两个向量的数量积的性质:
设、为两个非零向量,是与同向的单位向量
1) × = × =||cosq;
2) ^ Û × = 0
3) 当与同向时,× = ||||;当与反向时,× = -||||
特别的× = ||2或
4) cosq = ;
5) |×| ≤ ||||
3.“投影”的概念:如图
定义: _____|b|cosq_______叫做向量b在a方向上的投影
特别提醒:
投影也是一个数量,不是向量;当q为锐角时投影为正值;当q为钝角时投影为负值;当q为直角时投影为0;当q = 0°时投影为 |b|;当q = 180°时投影为 -|b|
4. 平面向量数量积的运算律
交换律: × = ×
数乘结合律: ()× =(×) = ×()
分配律: ( + )× = × + ×
5.平面两向量数量积的坐标表示
已知两个非零向量,,设是轴上的单位向量,是轴上的单位向量,那么, 所以
6.平面内两点间的距离公式
如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,
那么:
7.向量垂直的判定:设,,则
8.两向量夹角的余弦() cosq =
★ 重 难 点 突 破 ★
1.重点:掌握平面向量数量积运算规律;能利用数量积的5个重要性质及数量积运算规律解决有关问题;
2.难点:掌握两个向量共线、垂直的几何判断,会证明两向量垂直,以及能解决一些简单问题
3.重难点:.
(1) 向量数量积与向量加、减、数乘运算的区别
问题1: 两个向量的数量积是一个实数,向量加、减、数乘运算的运算结果是向量。
例:规定,·=·=0(不是零向量,注意与λ=(λ∈R)区别)
(2)向量数量积与实数相关概念的区别
问题2: 表示方法的区别
数量积的记号是,不能写成,也不能写成(所以有时把数量积称为“点乘”,记号另外有定义,称为“叉乘”).
问题3:相关概念及运算的区别
⑴ 若a、b为实数,且 a·b=0,则有a=0或b=0,但·=0却不能得出=或=.因为只要⊥就有·=0,而不必=或=.
⑵ 若a、b、c∈R,且a≠0,则由ab=ac可得b=c,但由·=·及≠0却不能推出=.因若、夹角为θ1,、夹角为θ2,则由·=·得||·||cosθ1=||·||cosθ2及||≠0,只能得到||cosθ1=||cosθ2,即、在方向上投影相等,而不能得出=(见图).
⑶ 若a、b、c∈R,则a(bc)=(ab)c(结合律)成立,但对于向量、、,则(·)·与·(·)都是无意义的,这是因为·与·是数量,已不再是向量了,而数量与向量是没有点乘定义的.同时,(·)≠(·),这是因为数量·与向量相乘是与共线的向量,而数量·与向量相乘则是与共线的向量,所以一般二者是不等的.这就是说,向量的数量积是不满足结合律的.
⑷ 若a、b∈R,则|a·b|=|a|·|b|,但对于向量、,却有|·|≤||·||,等号当且仅当∥时成立.这是因为|·|=||·||·|cosθ|而|cosθ|≤1.
★ 热 点 考 点 题 型 探 析★
考点一:平面向量数量积的运算
题型1. 求数量积、求模、求夹角
[例1]
;
[解题思路]: 直接用定义或性质计算
解析:
[例2]
[解题思路]: 考虑公式cosq =。
解析:
【名师指引】注意公式,当知道的模及它们的夹角可求的数量积,反之知道的数量积及的模则可求它们的夹角。
题型2。利用数量积解决垂直问题
[例3] 若非零向量、满足,证明:
[解题思路]: 只须证明。
解析: [证明]由得:
展开得:,故
[例4] 在△ABC中,=(2, 3),=(1, k),且△ABC的一个内角为直角,
求k值
[解题思路]:注意分情况计论
解析:当A = 90°时,×= 0,∴2×1 +3×k = 0 ∴k =
当B = 90°时,×= 0,=-= (1-2, k-3) = (-1, k-3)
∴2×(-1) +3×(k-3) = 0 ∴k =
当C= 90°时,×= 0,∴-1 + k(k-3) = 0 ∴k =
【名师指引】是一个常用的结论。
【新题导练】
1.(广东省普宁市城东中学2009届高三上学期第三次月考)
已知向量,,若,则( )
A. B. C. D.
答案:D解析: 解得
2.执信中学2008-2009学年度高三数学试卷
知为的三个内角的对边,向量.若,且,则角的大小分别为( )
A. B. C. D.
答案:C
解析:由可得即所以角,
且及可得
考点2 利用数量积处理夹角的范围
题型1:求夹角范围
[例5]已知,且关于的方程有实根,则与的夹角的取值范围是 ( )
A.[0,] B. C. D.
[解题思路]:要求两向量夹角θ的取值范围,可先求cosθ的取值范围.
解析:由关于的方程有实根,得:
.设向量的夹角为θ,则cosθ=,又
,∴θ∈.[答案] B.
【名师指引】要求两向量夹角θ的取值范围,可先求cosθ的取值范围.
【新题导练】
3.设非零向量=,=,且,的夹角为钝角,求的取值范围
[解析] ,的夹角为钝角,
解得或 (1) 又由共线且反向可得 (2)
由(1),(2)得的范围是
4.已知,,如果与的夹角为锐角,则的取值范围是
答案:或且
解析:与的夹角为锐角即且,可得或且
★ 抢 分 频 道 ★
基础巩固训练
1. 2009年广东省广州市高三调研测试数 学(理 科)
已知向量a =(x,1),b =(3,6),ab ,则实数的值为
A. B. C. D.
答案:B
解析:
2.(广东省深圳市2009 届高三九校联)
已知,,和的夹角为,则为 ( )
A. B. C. D.
答案:C 解析:,又可得=
3.广东省北江中学2009届高三上学期12月月考 (数学理)
内有一点,满足,且.则一定是( )
A. 钝角三角形 B. 直角三角形 C. 等边三角形 D. 等腰三角形
答案:D解析:为重心,由可知一定是等腰三角形
4.广东省恩城中学2009届高三模拟考试(数学理)
在△ABC中,a,b,c分别为三个内角A,B,C所对的边,设向量,若,则角A的大小为( )
A. B. C. D.
答案:B
解析:由可得即
所以角A=
5.广东省华南师范附属中学2009届高三综合测试
己知向量,与的夹角为60°,直线与圆的位置关系是 ( )
A.相切 B.相交 C.相离 D.随的值而定
答案:C
解析:与的夹角为60°所以
圆心到直线距离为
故选C
6.广州市海珠区2009届高三综合测试
设是边长为1的正三角形, 则= .
答案: 解析:=
综合拔高训练
7.广东省揭阳二中2009届高三上学期期中考试(数学理)
已知=(-1, 3),=(2, -1),w.w.w.k.s.5.u.c.o.m若(k+)⊥(-2),则k= .
答案:
解析:k+=(2-k,3 k-1),-2=(-5,5)
所以(k+)(-2)=0可得k=
8.(广东省华南师范附属中学2009届高三综合测试)
设平面上向量与不共线,
(广东省华南师范附属中学2009届高三综合测试(数学理))
设平面上向量与不共线,
(1) 证明向量与垂直
(2) 当两个向量与的模相等,求角.
解析: (1)
(2)由题意:
得:
,得又
得或
9.(广东省五校2009届高三上学期第二次联考(数学理))
设、分别是椭圆的左、右焦点.若是该椭圆上的一个动点,求·的最大值和最小值;
解:(Ⅰ)解法一:易知,所以
,设,则
因为,故当,即点为椭圆短轴端点时,有最小值
当,即点为椭圆长轴端点时,有最大值
解法二:易知,所以
设,则
…
10.广东省恩城中学2009届高三上学期中段考试(数学理)
在△ABC中,已知 .
(1) 求AB边的长度;
(2)证明:;
(3)若,求.
解:(1)∵∴
∵ ∴, 即AB边的长度为----------------4分
(2) 由 得--------------------①
即--------------------②-----6分
由①②得, 由正弦定理得
∴
∴-----------------------------------------------9分
(3) ∵,由(2)中①得
由余弦定理得=
∴=--------------------------------------------------------------------------14分
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