這組必備、通用的向量基本技能,是有效解決向量應用問題的落足點

2021-01-06 高考自主學習課堂

1. 必備基礎(詳見上一講)

平面向量基礎知識概覽圖:

註:空間向量不在本專題範圍之內

2. 基本問題說明

一般地,高中階段必備、通用的平面向量基本問題包括:

① 向量基本運算有關問題

向量運算包括向量加減運算、數乘運算、坐標運算等,是向量有關題目的最基本問題,幾乎每道題目以及其它向量基本問題均會涉及。

② 向量分解有關問題

在與平面幾何有關的題型中,很多時候會涉及向量分解問題,包括但不限於共面判定、共線判定問題。

③ 向量的表示、單位化(歸一化)問題

在解決某些問題時,需要求出向量的坐標或分解式——即向量的表示,甚至還需要將所求得的向量單位化——即求得單位向量。

3. 解決問題的一般解法

1) 向量基本運算有關問題

向量基本運算有以下幾類:

① 代數方式

向量由字母來表示時,可根據向量加減法、數乘、數量積的運算法則、運算律,可通過代數式推導、變換等來進行求解。

② 坐標方式(屬代數運算)

向量由坐標來表示時,可通過坐標運算來進行求解。

③ 幾何方式(常用於平面幾何有關問題)

向量由有向線段來表示時,可利用向量運算的平行四邊形法則、三角形法則、多邊形法則進行求解。其中:

a) 三角形法則或多邊形法則常用於「首尾相連」的向量加法運算;

b) 平行四邊形法則常用於「共始點」的向量加法運算;

c) 兩向量「共始點」時,兩向量相減所得的向量為從減向量終點指向被減向量終點——即其方向是「指向被減」!

提示:記不清方向的同學,也可以通過加法三角形來記憶——減向量、差向量應首尾相接,且其和等於被減向量,即三者構成加法三角形,如圖:

溫馨提示1:在平面幾何有關問題中,需要時可根據向量運算的幾何意義,將向量問題轉化為平面幾何問題來進行便捷地求解。

溫馨提示2:需要時,可把兩向量相減看成「被減向量+減向量的相反向量」來求解,使向量運算更直觀、更便捷。

2) 向量分解有關問題(多見於與平面幾何綜合的題型)

3) 向量求解與單位化問題

① 利用上述向量基本運算方法,可由其它已知向量演算或作圖來得到所求向量——由其它向量表示;

② 根據相關已知條件(如幾何性質等)的特點,建立向量坐標系,然後求出所求向量的各坐標的值,由此即可得到該向量的坐標表示。

③ 向量單位化

一般先求得坐標表示的所求向量(未歸一化的常規向量),再把該向量的各坐標除以它的模長(即把該向量的模放縮為1),即可得到(模長為1的)單位向量。

3. 典型例題

例1. 化簡(向量和)AB+MB+BO+BC+OM=?

解:AB+MB+BO+BC+OM = AB+BO+OM+MB+BC = AC。

講解1:

① 準確理解向量基本運算相關概念,善用有關運算法則和運算律——本題利用首尾相接型多邊形法則(即相當於連續運用三角形法則)來便捷地求解。

例2. 已知向量a=(1,2),b=(2,0),若向量λa+b與向量c=(1,-2)共線,則實數λ=______.

解:依題意,λa+b = (λ+2,2λ),

又因λa+b與c=(1,-2)共線,

∴(λ+2)/1 = (2λ)/-2,

∴可解得λ=-1,即為所求。

講解2:

① 本題為向量數乘基本問題,關鍵在於準確理解和熟練應用向量數乘相關概念和性質、以及平面向量共線條件。

例3. 已知向量a=(2,3),b=(-1,2),若ma+4b與a-2b共線,則m的值為___。

解:∵a=(2,3),b =(-1,2),

∴ma+4b=(2m-4,3m+8), a-2b =(4,-1),

又∵ma+4b與a-2b共線,

∴(2m-4)×(-1)-(3m+8)×4=0,

解得:m=-2, 即為所求。

講解3:

① 準確理解和熟練掌握向量坐標運算法則及其實質——實數範疇內的運算。

② 熟練掌握平面向量共線判定方法及其逆用。

例4. 已知向量a、b(見下左圖),求作向量3a-2b.

講解4:

① 本題中,已知基底求作向量,就是先取平面上任意一點,先分別作出與基底共線的向量,再利用向量加法(減向量看成加負向量)的三角形法則或平行四邊形法則來作出所求向量。

② 本題示例的思維方法和基本技能是向量與幾何(如三角形)綜合應用的一般解法之基礎——用以按需進行向量構造、向量分解等所需的向量關係。

例6. 已知O是坐標原點,點A在第二象限,|OA|=2,∠xOA=150°求向量OA的坐標為____。

講解6:

① 本題是通過幾何法直接分別求得所求向量的終點到x軸和y軸的距離來求得其坐標。

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