高考数学一轮复习 5.3 平面向量的数量积精品课件 新人教A版.pptVIP

5 3平面向量的数量积要点梳理1 平面向量的数量积已知两个非零向量a和b 它们的夹角为 则数量叫做a与b的数量积 或内积 记作 规定 零向量与任一向量的数量积为 两个非零向量a与b垂直的充要条件是 两非零向量a与b平行的充要条件是 a b cos a b a b cos 0 a b 0 a b a b 基础知识自主学习 2 平面向量数量积的几何意义数量积a b等于a的长度 a 与b在a方向上的投影的乘积 3 平面向量数量积的重要性质 1 e a a e 2 非零向量a b a b 3 当a与b同向时 a b 当a与b反向时 a b a a a 4 cos 5 a b a b b cos a cos a b 0 a b a b a2 4 平面向量数量积满足的运算律 1 a b 交换律 2 a b 为实数 3 a b c b a a b a b a c b c 5 平面向量数量积有关性质的坐标表示设向量a x1 y1 b x2 y2 则a b 由此得到 1 若a x y 则 a 2 或 a 2 设a x1 y1 b x2 y2 则a b两点间的距离 ab ab 3 设a x1 y1 b x2 y2 则a b x1x2 y1y2 x2 y2 x1x2 y1y2 0 基础自测1 已知a 2 3 b 4 7 则a在b上的投影为 a b c d 解析设a和b的夹角为 a cos a c 2 若 a 2cos15 b 4sin15 a b的夹角为30 则a b等于 a b c d 解析 b 3 已知a 1 3 b 4 6 c 2 3 则a b c 等于 a 26 78 b 28 42 c 52d 78解析a b c 1 3 4 2 6 3 26 78 a 4 向量m x 5 1 n 4 x m n 则x等于 a 1b 2c 3d 4解析由m n 0 得4 x 5 x 0 得x 4 d 5 2009 江西文 13 已知向量a 3 1 b 1 3 c k 2 若 a c b 则k 解析 a c 3 1 k 2 3 k 1 a c b b 1 3 3 k 1 3 0 k 0 0 题型一平面向量的数量积 例1 已知向量a cosx sinx b cos sin 且x 1 求a b及 a b 2 若f x a b a b 求f x 的最大值和最小值 利用数量积的坐标运算及性质即可求解 在求 a b 时注意x的取值范围 思维启迪 题型分类深度剖析 解 0 a b 2cosx 2 由 1 可得f x cos2x 2cosx 2cos2x 2cosx 1 2 cosx 2 x cosx 1 当cosx 时 f x 取得最小值为 当cosx 1时 f x 取得最大值为 1 探究提高 1 与三角函数相结合考查向量的数量积的坐标运算及其应用是高考热点题型 解答此类问题 除了要熟练掌握向量数量积的坐标运算公式 向量模 夹角的坐标运算公式外 还应掌握三角恒等变换的相关知识 2 求平面向量数量积的步骤 首先求a与b的夹角为 0 180 再分别求 a b 然后再求数量积即a b a b cos 若知道向量的坐标a x1 y1 b x2 y2 则a b x1x2 y1y2 知能迁移1 1 已知o是 abc内部一点 0 且 bac 30 则 aob的面积为 a 2b 1c d 解析由 0得o为 abc的重心 s aob s abc 又cos30 2 得 4 s abc sin30 1 s aob d 2 2009 重庆理 4 已知 a 1 b 6 a b a 2 则向量a与b的夹角是 a b c d 解析 a b a a b a2 2 a b 2 a2 3 cos a b a与b的夹角为 c 题型二利用平面向量的数量积解决垂直问题 例2 已知向量a cos sin b 1 求证 a b 2 若存在不等于0的实数k和t 使x a t2 3 b y ka tb 满足x y 试求此时的最小值 1 可通过求a b 0证明a b 2 由x y得x y 0 即求出关于k t的一个方程 从而求出的代数表达式 消去一个量k 得出关于t的函数 从而求出最小值 思维启迪 1 证明 a b cos cos sin sin sin cos sin cos 0 a b 2 解由x y得x y 0 即 a t2 3 b ka tb 0 ka2 t3 3t b2 t k t2 3 a b 0 k a 2 t3 3t b 2 0 又 a 2 1 b 2 1 k t3 3t 0 k t3 3t 故当t 时 有最小值 探究提高 1 两个非零向量互相垂直的充要条件是它们的数量积为零 因此 可以将证两向量的垂直问题 转化为证明两个向量的数量积为零 2 向量的坐标表示与运算可以大大简化数量积的运算 由于有关长度 角度和垂直的问题可以利用向量的数量积来解决 因此 我们可以利用向量的坐标研究有关长度 角度和垂直问题 知能迁移2已知平面向量a b 1 1 证明 a b 2 若存在不同时为零的实数k t 使x a t2 2 b y ka t2b 且x y 试把k表示为t的函数 1 证明a b 1 a b 2 解 x y x y 0 即 a t2 2 b ka t2b 0 展开得 ka2 t2 k t2 2 a b t2 t2 2 b2 0 a b 0 a2 a 2 1 b2 b 2 4 k 4t2 t2 2 0 k f t 4t2 t2 2 题型三向量的夹角及向量模的问题 例3 12分 已知 a 1 a b a b a b 求 1 a与b的夹角 2 a b与a b的夹角的余弦值 解 1 a b a b a 2 b 2 又 a 1 b 3分设a与b的夹角为 则cos 0 180 45 6分 5分 2 a b 2 a2 2a b b2 a b 8分 a b 2 a2 2a b b2 1 2 a b 设a b与a b的夹角为 10分则cos 12分 探究提高 1 求向量的夹角利用公式cos a b 需分别求向量的数量积和向量的模 2 利用数量积求向量的模 可考虑以下方法 a 2 a2 a a a b 2 a2 2a b b2 若a x y 则 a 知能迁移3已知 a 4 b 8 a与b的夹角是120 1 计算 a b 4a 2b 2 当k为何值时 a 2b ka b 解由已知 a b 4 8 16 1 a b 2 a2 2a b b2 16 2 16 64 48 a b 4 4a 2b 2 16a2 16a b 4b2 16 16 16 16 4 64 3 162 4a 2b 16 2 若 a 2b ka b 则 a 2b ka b 0 ka2 2k 1 a b 2b2 0 16k 16 2k 1 2 64 0 k 7 方法与技巧1 数量积a b中间的符号 不能省略 也不能用 来替代 2 要熟练类似 a b sa tb sa2 t s a b tb2的运算律 s t r 3 求向量模的常用方法 利用公式 a 2 a2 将模的运算转化为向量的数量积的运算 4 一般地 a b c b c a即乘法的结合律不成立 因a b是一个数量 所以 a b c表示一个与c共线的向量 同理右边 b c a表示一个与a共线的向量 而a与c不一定共线 故一般情况下 a b c b c a 思想方法感悟提高 失误与防范1 零向量 1 0与实数0的区别 不可写错 0a 0 0 a a 0 0 a 0 0 0 2 0的方向是任意的 并非没有方向 0与任何向量平行 我们只定义了非零向量的垂直关系 2 a b 0不能推出a 0或b 0 因为a b 0 a b 3 a b a c a 0 不能推出b c 即消去律不成立 4 向量夹角的概念要领会 比如正三角形abc中 应为120 而不是60 一 选择题1 2009 宁夏文 7 已知a 3 2 b 1 0 向量a b与a 2b垂直 则实数的值为 a b c d 解析 a 3 2 b 1 0 a b 3 1 2 a 2b 3 2 2 1 0 1 2 由 a b a 2b 知4 3 1 0 a 定时检测 2 已知向量a b的夹角为120 a 1 b 5 则 3a b 等于 a 7b 6 c 5d 4 解析 a 3 设向量a与b的夹角为 定义a与b的 向量积 a b是一个向量 它的模 a b a b sin 若a 1 b 1 则 a b 等于 a b 2c 2d 4解析 a b 2 a b 2 cos 又 0 sin a b 2 2 2 b 4 已知非零向量a b 若 a b 1 且a b 又知 2a 3b ka 4b 则实数k的值为 a 6b 3c 3d 6解析由 2a 3b ka 4b 0 得2k 12 0 k 6 d 5 2009 全国 文 8 设非零向量a b c满足 a b c a b c 则 a b a 150 b 120 c 60 d 30 解析 a b c c 2 a b 2 a2 2a b b2 又 a b c 2a b b2 即2 a b cos a b b 2 cos a b a b 120 b 6 在 abc中 已知a b c成等比数列 且a c 3 cosb 则等于 a b c 3d 3解析由已知b2 ac a c 3 cosb 得 得ac 2 则 ac cos 2 b 二 填空题7 2009 江苏 2 已知向量a和向量b的夹角为30 a 2 b 则向量a和向量b的数量积a b 解析由题意知a b a b cos30 2 3 3 8 设向量a b满足 a b 2 a 2 且a b与a的夹角为 则 b 解析由已知得即 a b 2 又 a b 2 4 a 2 b 2 2a b b 2 4 b 2 2 9 已知向量a x 1 b 2 3x 则的取值范围是 解析本题考查数量积的坐标运算及均值不等式求最值 原式 当x 0时 原式 0 当x 0时 原式 当x 0时 0 当x 0时 0 综上所述 取值范围为答案 三 解答题10 已知点a 1 0 b 0 1 c 2sin cos 1 若 求tan 的值 2 若 1 其中o为坐标原点 求sin2 的值 解 1 a 1 0 b 0 1 c 2sin cos 2sin 1 cos 2sin cos 1 化简得2sin cos cos 0 若cos 0 则sin 1 上式不成立 tan 2 1 0 0 1 2sin cos 1 2 1 2sin 2cos 1 sin cos sin cos 2 sin2 11 设n和m是两个单位向量 其夹角是60 求向量a 2m n与b 2n 3m的夹角 解由 m 1 n 1 夹角为60 得m n 则有 a 2m n b 而a b 2m n 2n 3m m n 6m2 2n2 设a与b的夹角为 则cos 故a b夹角为120 12 在三角形abc中 角a b c所对的边分别为a b c