平面向量數(shù)量積問題的難度往往不大.這類問題 側(cè)重于考查同學(xué)們對(duì)數(shù)量積 a?b = |a| | | | | b ? cos θ(其中 θ 為向量 a與b 的夾角)的掌握程度.此類問題常與解三 角形、圓錐曲線、三角函數(shù)等知識(shí)相結(jié)合.下面結(jié)合幾 道例題,來介紹一下平面向量數(shù)量積問題的三種解法.
一、坐標(biāo)法
運(yùn)用坐標(biāo)法求解平面向量數(shù)量積問題,需先根據(jù)題目條件以及幾何圖形的特點(diǎn)來建立合適的平面直角坐標(biāo)系;再利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算法則和性質(zhì),求出各個(gè)向量的方向向量;最后根據(jù)向量數(shù)量積的坐標(biāo)公式?=x 1x 2+y 1y 2,其中=(x1,y 1)、=(x2,y 2),進(jìn)行求解.
例1.若等邊三角形ABC的邊長(zhǎng)為2,=+,求?的值.
解:以BC所在的直線
為x軸,BC的垂直平分線為
y軸,建立如圖1所示的平面O
直角坐標(biāo)系,圖1
則B(-1,0),C(1,0),A(0,),
所以=(-2,0),=(-1,),
則=+=(-,),
可得D(-,),所以=(,),=(-,-),所以?=-.
我們根據(jù)題目的條件無法快速求出||和||,也無法確定和的夾角.而三角形ABC為等邊三角形,可以根據(jù)等邊三角形的對(duì)稱性來建立平面直角坐標(biāo)系,將等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)用坐標(biāo)表示出來,即可求得和的坐標(biāo)以及?的值.
二、基底法
有時(shí)我們難以求得兩個(gè)向量的模及其夾角,此時(shí)可運(yùn)用基底法,根據(jù)題意選取兩個(gè)合適的基底,并用這組基底表示所求的向量,最后運(yùn)用向量的數(shù)量積公式求解.
例2.如圖2所示,在等腰直角三角形ABC中,
AC=2,點(diǎn)M為線段AB上
的動(dòng)點(diǎn)(包括端點(diǎn)),點(diǎn)D
為AC的中點(diǎn),將AC繞點(diǎn)
D旋轉(zhuǎn)到EF,求?
的最小值.
解:連接MD,
則?=(+)?(+)=||2-||2,當(dāng)MD⊥AB時(shí),||最小,即||min=,
由||2=1,可得?的最小值為-.
解答本題,需要以、為基底,將平面向量、用基底表示出來,便把問題轉(zhuǎn)化為求||min.然后根據(jù)圖形的特點(diǎn),確定||取最小值時(shí)的情形,即可求得?的最小值.
三、投影法
我們知道,||?cos,的幾何意義是向量在向量方向上的投影.運(yùn)用投影法求解平面向量數(shù)量積問題,需根據(jù)平面向量數(shù)量積的幾何意義,作出或找出向量的投影,通過研究幾何圖形中線段之間的關(guān)系來求得問題的答案.
例3.已知在等腰三角形ABC中,∠A=90°,AB=AC=2,點(diǎn)D是斜邊BC上的一點(diǎn),且BD=3DC,求?(+)的值.
解:取BC的中點(diǎn)為M,連接AM,
可得AB+AC=2AM,
因?yàn)槿切蜛BC為等腰直角三角形,AB=AC=2,
所以AM⊥BC,且AM=,
所以?(+)=2?=2||=4.
解答本題主要運(yùn)用了投影法.根據(jù)三角形ABC的特點(diǎn),確定向量、在上的投影,即可將問題轉(zhuǎn)化為求||.
上述三種方法都是求解平面向量數(shù)量積問題的重要方法,其中坐標(biāo)與基底法都比較常用,而投影法的適用范圍較窄,但使用起來較為便捷.各種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn),同學(xué)們應(yīng)根據(jù)解題的需求合理選擇.
(作者單位:江蘇省東臺(tái)市唐洋中學(xué))