摘 要:作為高中數(shù)學(xué)的重要組成部分,向量解題的基本思想是每年高考考察的重點,高中生需要明確向量解題基本思想及技巧,提高自身的數(shù)學(xué)成績?;诖?,本文從高中數(shù)學(xué)向量知識的內(nèi)涵入手,對其解題基本思路與技巧進行分析,高中生需要巧用抓基底的方法,提高對基礎(chǔ)知識的重視,并合理利用直角坐標系,準確解答向量問題,培養(yǎng)自身數(shù)形結(jié)合的思想。
關(guān)鍵詞:高中數(shù)學(xué);向量;共線向量
一、 前言
向量具備代數(shù)和幾何雙重形式,與代數(shù)、立體幾何及三角函數(shù)等相關(guān)知識有密切的聯(lián)系,使得向量成為高中數(shù)學(xué)知識體系的重點內(nèi)容。高考中關(guān)于向量知識的考察涉及填空題、選擇題及解答題等多種類型。學(xué)生對向量知識的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)自身的數(shù)學(xué)思維及數(shù)形結(jié)合理念,通過解題基本思想的培養(yǎng),提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。因此,對于高中數(shù)學(xué)向量解題基本思想與技巧的分析是很有必要的。
二、 高中數(shù)學(xué)向量知識分析
向量是高中數(shù)學(xué)中的新知識,主要包括平面向量和空間向量這兩方面的內(nèi)容,不僅是高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重點,與解析幾何以及三角函數(shù)的關(guān)系密切,還與物理學(xué)科中的矢量運算相關(guān),更與高等數(shù)學(xué)中的柯西不等式等知識相關(guān)。因此,高中生需要提高對向量知識的重視,為未來的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。向量和數(shù)量有所不同,它既有大小,也有方向,對高中生的空間想象能力有較高的要求。高考大綱中關(guān)于向量考察內(nèi)容的難度不算太高,平面向量的相關(guān)知識主要通過填空題或者選擇題進行考查;空間向量的相關(guān)知識主要與立體幾何聯(lián)系在一起,通過大題進行考察。在實際的向量學(xué)習(xí)中,只要高中生掌握向量解題的基本思想與技巧,就能夠準確解答向量相關(guān)問題,提高自身的數(shù)學(xué)成績。
三、 高中數(shù)學(xué)向量解題基本思想與技巧分析
(一) 巧用抓基底方法
高中數(shù)學(xué)中向量解題中應(yīng)用最為廣泛的方法就是抓基底方法,在題目給出的圖形中含有多個向量時,可以根據(jù)位移分解定理,將一系列向量劃分為統(tǒng)一的一組向量,以此開展向量的運算。但是在實際的運算過程中,這種向量劃分方法較為混亂,很容易出現(xiàn)運算失誤。因此,高中生可以通過基底的設(shè)置,簡化運算流程。以下面一道例題為例:在△ABC中,AD⊥AB,BC=3BD,|AD|=1,求出AD·AC的值。例題中的向量相對較多,我們可以選擇垂直的兩條直線作為基底,將AD設(shè)為b,將AB設(shè)為a,則BD=b-a;BC=3(-a+b),AC=AB+BC,則AD·AC=AB·AD+BC·AD=BC·AD=3(-a+b)·b=3b2-a·b=3|AD|2=3。在上述例題的解答過程中,垂直基底的應(yīng)用有效簡化了向量分解流程,可以降低向量解題的難度。
(二) 通過極化恒等式進行向量解題
在高中數(shù)學(xué)中,極化恒等式主要是指向量數(shù)量積與向量和之差之間的關(guān)系,該方法能夠簡化向量解題流程,避免向量解題過程中出現(xiàn)運算失誤。以下面一道例題為例:已知a·b=0,而且向量符合下面關(guān)系式:(c-a)·(c-b)=0,|a-b|=5,|a-c|=3,求a·c的最大值。根據(jù)極化恒等式可知,可以根據(jù)a-c、a+c和a·c之間的恒等關(guān)系,求得a·c的最大值,a·c=14[(a+c)2-(a-c)2]=14[(a+c)2-9],由此可以看出,問題解答的關(guān)鍵在于a+c。在△OAC中,將線段AC的中點設(shè)為M,則a+c=2OM,|a·c|的最大值就是|a+c|的最大值,即:|OM|的最大值。|OM|在這一圓中,AC為3,則OM通過圓心時其線段長度最大。因此,|OM|max=12BC+r=4.5,則|a+c|的最大值為9,|a·c|的最大值是18。需要注意的是,在應(yīng)用極化恒等式進行向量解題時,不需要轉(zhuǎn)換內(nèi)部數(shù)量關(guān)系。
(三) 合理利用直角坐標系
在向量問題中,時常會存在相互垂直或者某些特殊的夾角,高中生可以通過數(shù)形結(jié)合的方法,合理利用直角坐標系,將復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系通過圖形直觀地展現(xiàn),簡化向量問題的解答過程,提高解題效率。以下面一道例題為例:OA=OB=1,而且兩者為垂直關(guān)系,OC=λOA+μOB,(λ,μ∈R),AB的中點為點M,|MC|=1,求λ+μ的最大值是多少?根據(jù)題目已知條件,可以將A和B兩點置于直角坐標系中,A點設(shè)為(1,0),B點設(shè)為(0,1),則M點為(12,12),C點為(λ,μ),則MC=(λ-12,μ-12);已知|MC|=1,則(λ-12)2+(μ-12)2=1。也就是說,C點在位于以M點為圓心,1為半徑的圓上。將λ+μ設(shè)為t,帶入圓的方程中可知:2λ2-2tλ+(t2-t-12)=0,Δ=(2t)2-4×2(t2-t-12)≥0,求得-2+1≤t≤2+1,所以λ+μ的最大值是2+1。
四、 結(jié)論
綜上所述,向量是高中數(shù)學(xué)的重點內(nèi)容,需要受到教師和學(xué)生的重視。通過本文的分析可知,高中數(shù)學(xué)教師需要注重學(xué)生解題思想及技巧的培養(yǎng),確保學(xué)生可以靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)思維及向量基本知識,準確解答向量相關(guān)問題,提高自身的數(shù)學(xué)成績,為未來的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。希望本文的分析可以為數(shù)學(xué)教師開展教學(xué)及高中生解答向量題目提供幫助。
參考文獻:
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作者簡介:
茅建未,浙江省余姚市,余姚中學(xué)。