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近几年高考命题中,对向量的考查主要以向量的基本概念、定理、运算等为命题视角,本文就2020高考题中的平面向量题目进行归类分析.
一、准确理解相关概念、定理的本质
考点1:向量的模长的计算
例1 (2020全国Ⅰ卷第14题)设a,b为单位向量,且|a b|=1,则|a-b|= .
分析:向量求模长问题常常根据|a|=a2,问题得解.
解析:因为a,b为单位向量,所以|a|=|b|=1,
所以|a b|=(a b)2=|a|2 2a·b |b|2=2 2a·b=1,
解得:2a·b=-1,所以|a-b|=(a-b)2=|a|2-2a·b |b|2=3.
故答案为:3.
点评:本题主要考查了向量模的计算公式及转化能力,模长问题常常通过平方计算完成.
考点2:向量的垂直(平行)
例2 (2020全国Ⅱ卷)已知单位向量a,b的夹角为45°,ka-b与a垂直,则k= .
分析:首先求得向量的数量积,然后结合向量垂直的充要条件即可求得实数k的值.
解析:由题意可得:a·b=1×1×cos45°=22,
由向量垂直充分必要条件可得:(ka-b)·a=0,
即k×a2-a·b=k-22=0,解得k=22.
故答案为:22.
点评:本题主要考查平面向量的数量积定义与运算法则,向量垂直的充分必要条件等知识,意在考查同学们的转化和计算求解能力.
考点3:向量的夹角
例3 (2020全国Ⅲ卷)已知向量a,b,a,b满足|a|=5,|b|=6,a·b=-6,则cos〈a,a b〉=( )
A.-3135 B.-1935 C.1735 D.1935
分析:计算出a·(a b)、|a b|的值,利用平面向量数量积公式可计算出cos〈a,a b〉的值.
解析:∵|a|=5,|b|=6,a·b=-6,
∴a·(a b)=|a|2 a·b=52-6=19.
|a b|=(a b)2=a2 2a·b b2
=25-2×6 36=7,
因此,cos〈a,a b〉=a·(a b)|a|·|a b|=195×7=1935.
故选:D.
点评:本题考查平面向量夹角余弦值的计算,同时也考查了平面向量数量积的计算以及向量模的计算,考查计算能力.
二、重视对相关运算法则的理解和运用
平面向量的运算包括加法、减法、数乘、数量积、线性运算等,这几种运算通常有两种形式,即几何形式与代数运算.例如从几何上来看,加法运算有平行四边形法则(两向量共起点)、三角形法则(两向量首尾相连);减法有三角形法则;数乘运算体现的是共线向量的关系等.代数运算,即坐标运算.对同一问题的解答通常可以从这两种思路入手.
例4 (2020北京卷)已知正方形ABCD的边长为2,点P满足AP=12(AB AC),则|PD|= ;PB·PD= .
分析:以点A为坐标原点,AB、AD所在直线分别为x、y轴建立平面直角坐标系,求得点P的坐标,利用平面向量数量积的坐标运算可求得|PD|以及PB·PD的值.
解析:以点A为坐标原点,AB、AD所在直线分别为x、y轴建立如图所示的平面直角坐标系,则点A(0,0)、B(2,0)、C(2,2)、D(0,2),
AP=12(AB AC)
=12(2,0) 12(2,2)=(2,1),
则点P(2,1),∴PD=(-2,1),PB=(0,-1),
因此,|PD|=(-2)2 12=5,
PB·PD=0×(-2) 1×(-1)=-1.
故答案为:5;-1.
点评:本题考查平面向量的模和数量积的计算,建立平面直角坐标系,求出点P的坐标是解答的关键,考查计算能力.
例5 (2020天津卷)如图,在四边形ABCD中,∠B=60°,AB=3,BC=6,且AD=λBC,AD·AB=-32,则实数λ的值为 ,若M,N是线段BC上的动点,且|MN|=1,则DM·DN的最小值为 .
分析:可得∠BAD=120°,利用平面向量数量积的定义求得λ的值,然后以点B为坐标原点,BC所在直线为x轴建立平面直角坐标系,设点M(x,0),则点N(x 1,0)(其中0≤x≤5),得出DM·DN关于x的函数表达式,利用二次函数的基本性质求得DM·DN的最小值.
解析:∵AD=λBC,∴AD∥BC,
∴∠BAD=180°-∠B=120°,
AB·AD=λBC·AB=λ|BC|·|AB|cos120°
=λ×6×3×(-12)=-9λ=-32,
解得λ=16,
以点B为坐标原点,BC所在直线为x轴建立如下图所示的平面直角坐标系xBy,∵BC=6,∴C(6,0),∵AB=3,∠ABC=60°,∴A的坐标为A(32,332),
又∵AD=16BC,则D(52,332),设M(x,0),则N(x 1,0)(其中0≤x≤5),
DM=(x-52,-332),DN=(x-32,-332),
DM·DN=(x-52)(x-32) (332)2
=x2-4x 212=(x-2)2 132,
所以,當x=2时,DM·DN取得最小值132.