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第37讲 平面向量的应用
1、 向量在平面几何中的应用
(1)证明线段相等、平行，常运用向量加法的三角形法则、平行四边形法则，有时也用到向量减法的定义．
(2)证明线段平行，三角形相似，判断两直线(或线段)是否平行，常运用向量平行(共线)的条件，a∥b⇔＝⇔x1y2－x2y1＝0(x2≠0，y2≠0)．
(3)证明垂直问题，常用向量垂直的充要条件，a⊥b⇔a·b＝0⇔x1x2＋y1y2＝0．
(4)求夹角问题：利用夹角公式cosθ＝＝
.
(5)用向量方法解决几何问题的步骤：
①建立平面几何与向量的联系，用向量表示问题中涉及的几何元素，将平面几何问题转化为向量问题；
②通过向量运算，研究几何元素之间的关系；
③把运算结果“翻译”成几何关系．
2、向量在解析几何中的应用
(1)直线的倾斜角、斜率与平行于该直线的向量之间的关系．
设直线l的倾斜角为α，斜率为k，向量a＝(a1，a2)平行于l，则k＝tanα＝；如果已知直线的斜率为k＝，则向量(a1，a2)与向量(1，k)一定都与l平行．
(2)与a＝(a1，a2)平行且过P(x0，y0)的直线方程为y－y0＝(x－x0)，过点P(x0，y0)且与向量a＝(a1，a2)垂直的直线方程为y－y0＝－(x－x0)．
1、（2023年普通高等学校招生全国统一考试（全国甲卷））设为椭圆的两个焦点，点在上，若，则（ ）
A. 1 B. 2 C. 4 D. 5
2、（2023年高考数学真题完全解读（新高考I卷））已知双曲线的左、右焦点分别为．点在上，点在轴上，，则的离心率为________．
1、已知O是平面上的一定点，A，B，C是平面上不共线的三个动点，若动点P满足＝＋λ(＋)，λ∈(0，＋∞)，则点P的轨迹一定通过△ABC的( )
A．内心 B．外心
C．重心 D．垂心
2、在△ABC中，(＋)·＝||2，则△ABC的形状一定是________三角形．( )
A. 等边 B. 等腰 C. 直角 D. 等腰直角
3、 若O为△ABC所在平面内的任意一点，且满足（－）·（＋－2）＝0，则△ABC的形状为( )
A. 等腰三角形 B. 直角三角形
C. 等边三角形 D. 等腰直角三角形
4、 已知菱形ABCD的边长为6，∠ABD＝30°，点E，F分别在边BC，DC上，且BC＝2BE，CD＝λCF.若·＝－9，则λ的值为( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 5
考向一 平面向量在平面几何中的应用
例1、（1）已知O是平面上的一定点，A，B，C是平面上不共线的三个动点，若动点P满足＝＋λ(＋)，λ∈(0，＋∞)，则点P的轨迹一定通过△ABC的______心．
（2）等腰直角三角形中，，，点是斜边上一点，且，那么（ ）
A． B． C．2 D．4
（3）已知菱形ABCD的边长为2，∠ABC＝60°，点E，F分别在边AD，DC上，＝(＋)，＝，则·＝________.
变式1、（2022·湖北·恩施土家族苗族高中高三期末）如图，正六边形的边长为2，动点从顶点出发，沿正六边形的边逆时针运动到顶点，若的最大值和最小值分别是，，则（ ）
A．9 B．10 C．11 D．12
变式2、如图，在正方形ABCD中，E，F分别是AB，BC的中点，求证：AF⊥DE.
方法总结：利用坐标运算证明两个向量的垂直问题
1、若证明两个向量垂直，先根据共线、夹角等条件计算出这两个向量的坐标；然后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
考向二 平面向量与三角综合
例2、已知a＝(cos x，2cos x)，b＝(2cos x，sin x)，f(x)＝a·b.
(1) 将函数f(x)的图象向右平移个单位长度得到函数g(x)的图象，求g(x)的单调增区间；
(2) 当a≠0，a与b共线时，求f(x)的值．
变式1、本题中，求|a－b|的最大值．
变式2、（2022·河北深州市中学高三期末）的内角，，的对边分别为，，.已知向量，，且.
（1）求；
（2）若，且，求的周长.
方法总结：(1)以向量为载体考查三角函数的综合应用题目，通过向量的坐标运算构建出三角函数，然后再考查有关三角函数的最值、单调性、周期性等三角函数性质问题，有时还加入参数，考查分类讨论的思想方法．
(2)向量与三角函数结合时，通常以向量为表现形式，实现三角函数问题，所以要灵活运用三角函数中的相关方法与技巧求解．
(3)注意向量夹角与三角形内角的区别与联系，避免出现将内角等同于向量夹角的错误．
考向三 平面向量与解析几何
例3 (1)已知向量＝(k,12)，＝(4,5)，＝(10，k)，且A，B，C三点共线，当k<0时，若k为直线的斜率，则过点(2，－1)的直线方程为________________．
(2)若点O和点F分别为椭圆＋＝1的中心和左焦点，点P为椭圆上的任意一点，则·的最大值为________．
变式1、（2022·江苏通州·高三期末）（多选题）已知点A(4，3)在以原点O为圆心的圆上，B，C为该圆上的两点，满足，则（ ）
A．直线BC的斜率为 B．∠AOC＝60°
C．△ABC的面积为 D．B、C两点在同一象限
方法总结：向量在解析几何中的作用：(1)载体作用，向量在解析几何问题中出现，多用于“包装”，解决此类问题关键是利用向量的意义、运算，脱去“向量外衣”；(2)工具作用， 对于解析几何中出现的垂直可转化为向量数量积等于0，对于共线的线段长度乘积可转化为向量的数量积等．
1、（2022·湖北省鄂州高中高三期末）在中，，为的重心，若，则外接圆的半径为（ ）
A． B． C． D．
2、（2022·江苏扬州·高三期末）如图所示是毕达哥拉斯的生长程序：正方形上连接着等腰直角三角形，等腰直角三角形边上再连接正方形，如此继续，设初始正方形ABCD的边长为，则＝（ ）
A．2 B．4 C．6 D．8
3、（2022·江苏无锡·高三期末）已知点在圆上，点的坐标为，为坐标原点，则的最小值等于（ ）
A． B． C． D．
4、（2022·广东罗湖·高三期末）（多选题）已知点O是边长为1的正方形ABCD的中心，则下列结论正确的为（ ）
A． B．
C． D．
5、（2022·江苏苏州·高三期末）（多选题）折纸发源于中国．世纪，折纸传入欧洲，与自然科学结合在一起成为建筑学院的教具，并发展成为现代几何学的一个分支．我国传统的一种手工折纸风车（如图）是从正方形纸片的一个直角顶点开始，沿对角线部分剪开成两个角，将其中一个角折叠使其顶点仍落在该对角线上，同样操作其余三个直角制作而成的，其平面图如图，则（ ）
A． B．
C． D．
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