平面向量數(shù)量積問題常見的命題形式有:(1)根據(jù)已知向量和夾角,求兩個(gè)向量的數(shù)量積;(2)根據(jù)兩個(gè)向量的數(shù)量積,求參數(shù)的取值范圍;(3)根據(jù)已知向量及其數(shù)量積;求兩個(gè)向量的夾角.求解平面向量數(shù)量積問題的常用方法有:定義法、坐標(biāo)法、投影法、幾何性質(zhì)法、分解轉(zhuǎn)化法等.本文主要談一談定義法、坐標(biāo)法、分解轉(zhuǎn)化法及其應(yīng)用技巧.
一、定義法
兩個(gè)向量的數(shù)量積等于其中一個(gè)向量的模與另一個(gè)向量在這個(gè)向量的方向上的投影的乘積,即兩個(gè)向量α與β的數(shù)量積為α?β=α?β? cos θ,其中|α|、|β|是兩個(gè)向量的模,θ是兩個(gè)向量α與β 的夾角0≤θ≤π.運(yùn)用定義法解答平面向量數(shù)量積問題,需先根據(jù)已知條件求出目標(biāo)向量的模和夾角,然后根據(jù)平面向量數(shù)量積的定義α?β=α?β? cos θ求出兩個(gè)向量的數(shù)量積.
例1.如圖1,已知ΔABC 的外接圓的圓心為 O,
解:
由正余弦定理可求得1A0BC,由圓心角與圓周角之間的關(guān)系可求出兩個(gè)向量 AO、BC 的夾角,再根據(jù)平面向量數(shù)量積的定義,即可求出兩個(gè)向量AO|BC的數(shù)量積.
例2
解:
由于AD、DB為正六邊形的對(duì)角線,所以根據(jù)正六邊形的幾何特征和性質(zhì)即可求出以及兩 個(gè)向量AD、DB的夾角,便能直接根據(jù)平面向量數(shù)量積的定義求解.因?yàn)閮蓚€(gè)向量共起點(diǎn)時(shí)的夾角與不共起點(diǎn)時(shí)的夾角互補(bǔ),所以在運(yùn)用平面向量數(shù)量積的定義解題時(shí),要注意先判斷兩個(gè)向量是否共起點(diǎn).
二、坐標(biāo)法
坐標(biāo)法是指建立適當(dāng)?shù)钠矫嬷苯亲鴺?biāo)系,將向量用坐標(biāo)表示出來,利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算法則和性質(zhì)解題.在解題時(shí),往往要根據(jù)題意和幾何圖形的特點(diǎn),尋找相互垂直的兩條直線,并將其視為坐標(biāo)軸,來建立平面直角坐標(biāo)系.建立坐標(biāo)系的方式不同,所求得的向量坐標(biāo)也不相同.
例3.如圖3,已知正方形ABCD的邊長為1,頂點(diǎn)A、D分別在x、y的正半軸上移動(dòng),求OB·OC的最大值.、
例3.如圖3,已知正方形 ABCD 的邊長為1,頂點(diǎn)A、D 分別在x、y 的正半軸上移動(dòng),求? 的最大值.
解:
一般地,若a=(x1,y),b=(x2,y2),則a·b=xx2+ y1y2.設(shè)出ZODA=θ(0≤θ≤),求得各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),便能將問題轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)運(yùn)算問題,通過向量的坐標(biāo)運(yùn)算來求得問題的答案.
例4.
解:
根據(jù)題意,很難快速求得DA、DB,以及DA與DB 的夾角,而三角形ABC是等邊三角形,于是以BC所在的直線為x軸、BC的垂直平分線為y軸,建立平面直角坐標(biāo)系,將等邊三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)用坐標(biāo)表示出來,并求得DA、DB的坐標(biāo),即可解題.
三、分解轉(zhuǎn)化法
分解轉(zhuǎn)化法是指根據(jù)平面向量基本定理,將所求的向量用基底表示出來,通過向量運(yùn)算求得問題的答案.一般地,這組基底的模和夾角往往是已知的,或容易求得的,這樣才能通過求基底的數(shù)量積,求得目標(biāo)向量的數(shù)量積.
例5.已知O為ΔABC的外心,AB=4,AC=2,ZBAC 為鈍角,M是邊BC的中點(diǎn),求OA—BC.
解:
解答本題主要運(yùn)用了分解轉(zhuǎn)化法,根據(jù)已知條件選擇AB、AC作為基底,將求OA.BC轉(zhuǎn)化為求AB、AC的模長問題,這樣便達(dá)到了化難為易的效果.
例6.如圖5,已知圓0的半徑為1,BC、DE是圓O的兩條直徑,BF=2FO,求 FD—FE.
解:
根據(jù)已知條件可求得1FO,而OEOD1的長均等于圓的半徑,根據(jù)已知條件,求得其夾角,便可運(yùn)用分解轉(zhuǎn)化法,以O(shè)F、OD、OE為基底,通過向量運(yùn)算求得兩個(gè)向量 FD、FE 的數(shù)量積.
定義法、坐標(biāo)法、分解轉(zhuǎn)化法均是求解平面向量數(shù)量積問題的重要方法,其中定義法的適用范圍較廣,且較為簡單,坐標(biāo)法和分解轉(zhuǎn)化法的適用范圍較窄.因此,在解題時(shí),可首先運(yùn)用定義法,然后再考慮運(yùn)用坐標(biāo)法、分解轉(zhuǎn)化法.
(作者單位:福建省泉州廈門外國語學(xué)校石獅分校)