平面向量数量积的性质及其运算-高中数学知识点讲解
平面向量数量积的性质及其运算-精品

平面向量数量积的性质及其运算1、平面向量数量积的重要性质:设a,b都是非零向量,e是与b方向相同的单位向量,a与b和夹角为仇则:—♦T—♦T—•(1)a•e=e•a=lalcosG;(2)3=Z・E=();(判定两向量垂直的充要条件)(3)当W,E方向相同时,a*b=lallH;当彳,E方向相反时,a•b=-Iallbh特别地:W=l孑或可=5客(用于计算向量的模)(4)cose=- (用于计算向量的夹角,以及判断三角形的形状)lallbl(5)ll*bKldlbl2、平面向量数量积的运算律(1)交换律:a・b二b・a;(2)数乘向量的结合律:(入a)・b=A(a・b)=a・(入b);(3)分配律:(a•b)・cWa,(b,c)【平面向量数量积的运算】平面向量数量积运算的一般定理为①(W土E)2=/±2:**.②(W-E)(;+E)=a 2-b2.®b-C)丰(a-b)-o从这里可以看出它的运算法则和数的运算法则有些是相同的,有些不一样.【例题解析】例:由代数式的乘法法则类比推导向量的数量积的运算法则:①\n〃=mn”类比得到“黑三品•盛②“(〃z+〃)t=mt+nt ff类比得到“(a+b)e c=a•c+b・c”;③“0,侬=加=〃7=〃”类比得到晨声0,l-c=b->a=b w;④“依•川=|司・|川”类比得到⑤“(〃?•〃)t=m(〃•1)”类比得到“(a•»c=a•(b,c)”;―♦—♦-♦⑥“注二旦”类比得到冬二?第.以上的式子中,类比得到的结论正确的是①②.beb b,ca解:・・,向量的数量积满足交换律,A u mn=nm n类比得到“黑EV”,即①正确;・・,向量的数量积满足分配律,.•・"("+〃)t=mt+nf f类比得到“(a+b)・c=a•c+b,c”,即②正确;・・•向量的数量积不满足消元律,J“岸0,/加=加=加=〃”不能类比得到“3#0,W£三a=b",即③错误;,•,1a•HW|a|・|bl,・・・“依•川=|〃?|・|川”不能类比得到“|,,=可・|讣;即④错误;・・,向量的数量积不满足结合律,・・・“(〃?•〃)t=m(〃•,)”不能类比得到“G4)£=;•£:)”,即⑤错误;・・,向量的数量积不满足消元律,・・.反£二旦”不能类比得到乌工二,beb b-ca即⑥错误.故答案为:①②.向量的数量积满足交换律,由“〃〃?=〃〃?”类比得到二EG";向量的数量积满足分配律,故“(加+〃)t=mt+nt ff类比得到“G+三)・7=W・丁+b-c";向量的数量积不满足消元律,故"/WO, 不能类比得到“《卢。
数学人教A版(2019)必修第二册6.2.4平面向量数量积(共15张ppt)

,求
∙ .
设 =12, =9, ∙ =-54 ,求与的夹角
向量的数量积的几何意义是什么?
B
a
A
b
C A1
B2
D
两个非零向量、,他们的夹角为,
探究向量在上的投影向量的情况.
两个非零向量、,他们的夹角为,是与方向相同的单位
向量.
(1) ∙ = , = .(求向量长度的工具)
如何规定向量的乘法.
向量的乘法的结果是什么量?这个值由那些量决定?符号
由什,我们把数量
cos量叫做、的数量积,记作 ∙
即 ∙ = cos
规定零向量与任一非零向量的数量积为0.
已知 = , = , 与的夹角 =
6.2.4向量的数量积
学习目标
1、向量数量积的运算.
2、向量投影及投影向量的概念
重点、难点 向量数量积的概念与运算律.
向量的概念源自哪一门学科?我们已经研究了向量的哪些
运算?这些向量的运算表运算结果是什么?
前面学习了向量的加,减,数乘(线性运算).
其运算结果是向量.
向量能否相乘?如何规定向量的乘法?我们该怎样研究?
(2) ⊥ ⟺ ∙ =0.(直线垂直的重要条件)
(3) ∙ = ∙ = cos.
已知 = , = , 与的夹角 = °,求 ∙ ,
( + )2 , + .
1、本节课学习了哪些知识和内容.
2、结合实例说明向量数量积的几何意义.
感谢聆听!
高中数学 必修2(人教版)6.2.4向量的数量积

4.若|a|=6 ________.
3 ,|b|=1,a·b=-9,则a与b的夹角是
解析:设a与b的夹角为θ
∵a·b=|a||b|cos θ
∴cos
θ=|aa|·|bb|=6
-3×9 1=-
3 2
又θ∈[0,π],∴θ=56π
答案:56π
题型一 向量数量积的计算及其几何意义——自主完成 1.已知向量a,b满足|a|=1,a·b=-1,则a·(2a-b)=( ) A.4 B.3 C.2 D.0
→a ·→b |→a ||→b |
求解.
微点2 已知两向量的夹角求相关参数的值 例3 已知两个向量a,b的夹角为30°,|a|= 量,c=ta+(1-t)b,若b·c=0,则t=________.
3 ,b为单位向
解析:因为向量a,b的夹角为30°,|a|= 3,b为单位向量,
所以a·b=|a||b|cos 30°= 3×1× 23=32, 由于c=ta+(1-t)b,b·c=0,则ta·b+(1-t)b2=0, 即32t+1-t=0,解得t=-2. 答案:-2
2.已知单位向量a,b的夹角为60°,则a·b=( )
1
3
A.2 B. 2
C.1 D.-12
解析:由向量的数量积公式a·b=|a||b|cos θ=1×1×12=12.
答案:A
3.已知a,b均为单位向量,它们的夹角为60°,那么|a+3b|= ()
A. 7 B. 10 C. 13 D.4
解析:|a+3b|2=a2+6a·b+9b2 =1+6×cos 60°+9=13,所以|a+3b|= 13. 答案:C
解析:a·(2a-b)=2a2-a·b=2×1-(-1)=3. 答案:B
(完整版)高中数学平面向量知识点总结

高中数学必修4之平面向量知识点归纳一.向量的基本概念与基本运算1、向量的概念:①向量:既有大小又有方向的量向量不能比较大小,但向量的模可以比较大小.②零向量:长度为0的向量,记为0,其方向是任意的,0与任意向量平行③单位向量:模为1个单位长度的向量④平行向量(共线向量):方向相同或相反的非零向量⑤相等向量:长度相等且方向相同的向量2、向量加法:设,ABa BCb uu u ru uu r r r ,则a +b r =AB BC u u u r u u u r =ACuu u r (1)a a a 00;(2)向量加法满足交换律与结合律;AB BCCDPQQRAR u u u r u u u r u uu r u u u r u u u r u u u rL,但这时必须“首尾相连”.3、向量的减法:①相反向量:与a 长度相等、方向相反的向量,叫做a 的相反向量②向量减法:向量a 加上b 的相反向量叫做a 与b 的差,③作图法:b a可以表示为从b 的终点指向a 的终点的向量(a 、b 有共同起点)4、实数与向量的积:实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa ,它的长度与方向规定如下:(Ⅰ)a a ;(Ⅱ)当0时,λa 的方向与a 的方向相同;当时,λa 的方向与a 的方向相反;当0时,0a,方向是任意的5、两个向量共线定理:向量b 与非零向量a 共线有且只有一个实数,使得b =a6、平面向量的基本定理:如果21,e e 是一个平面内的两个不共线向量,那么对这一平面内的任一向量a ,有且只有一对实数21,使:2211e ea,其中不共线的向量21,e e 叫做表示这一平面内所有向量的一组基底二.平面向量的坐标表示1平面向量的坐标表示:平面内的任一向量a r可表示成axi yj r rr ,记作a r=(x,y)。
2平面向量的坐标运算:(1)若1122,,,ax y bx y rr ,则1212,a bx x y y r r (2)若2211,,,y x B y x A ,则2121,AB x x y y u u u r(3)若a r =(x,y),则a r =(x, y)(4)若1122,,,a x y b x y r r ,则1221//0a b x y x y rr (5)若1122,,,ax y bx y rr ,则1212a bx x y y r r 若ab rr ,则02121y y x x 三.平面向量的数量积1两个向量的数量积:已知两个非零向量a r 与b r,它们的夹角为,则a r ·b r =︱a r︱·︱b r ︱cos 叫做a r与b r 的数量积(或内积)规定00ar r 2向量的投影:︱b r ︱cos =||a b a r r r ∈R ,称为向量b r 在a r方向上的投影投影的绝对值称为射影3数量积的几何意义:a r ·b r 等于a r 的长度与b r 在a r方向上的投影的乘积4向量的模与平方的关系:22||a a a a r r r r 5乘法公式成立:2222a b ab a b a b r r r r r r r r ;2222abaa bb r r r r r r 222aa bbr r r r 6平面向量数量积的运算律:①交换律成立:a bb arr r r ②对实数的结合律成立:a b a b a bRr r r r r r ③分配律成立:abca cb c r r r r r r r ca br r r 特别注意:(1)结合律不成立:ab ca b c r r r r r r ;(2)消去律不成立a ba cr r r r 不能得到bc rr (3)a b r r =0不能得到a r =0r或b r =0r 7两个向量的数量积的坐标运算:已知两个向量1122(,),(,)ax y b x y rr,则a r ·b r=1212x x y y 8向量的夹角:已知两个非零向量a r与b r ,作OA u u u r =a r , OB uuu r =b r ,则∠AOB=(01800)叫做向量a r 与b r 的夹角cos =cos,a b a ba b??r r r r r r =222221212121y x y x y y x x 当且仅当两个非零向量a r 与b r 同方向时,θ=00,当且仅当a r与b r 反方向时θ=1800,同时0r与其它任何非零向量之间不谈夹角这一问题9垂直:如果a r 与b r 的夹角为900则称a r 与b r 垂直,记作a r⊥br 10两个非零向量垂直的充要条件:a ⊥ba ·b =O02121y y x x 平面向量数量积的性质一、选择题1.在△ABC 中,AB =AC ,D ,E 分别是AB ,AC 的中点,则().A .AB 与AC 共线B .DE 与CB 共线C .AD 与AE 相等D .AD 与BD 相等2.下列命题正确的是().A .向量AB 与BA 是两平行向量B .若a ,b 都是单位向量,则a =bC .若AB =DC ,则A ,B ,C ,D 四点构成平行四边形D .两向量相等的充要条件是它们的始点、终点相同3.平面直角坐标系中,O 为坐标原点,已知两点A(3,1),B(-1,3),若点C满足OC =OA +OB ,其中,∈R ,且+=1,则点C 的轨迹方程为().A .3x +2y -11=0B .(x -1)2+(y -1)2=5C .2x -y =0D .x +2y -5=04.已知a 、b 是非零向量且满足(a -2b)⊥a ,(b -2a)⊥b ,则a 与b 的夹角是A .6B .3C .23D .565.已知四边形ABCD 是菱形,点P 在对角线AC 上(不包括端点A ,C ),则AP =A .λ(AB +AD ),λ∈(0,1)B .λ(AB +BC ),λ∈(0,22)C .λ(AB -AD ),λ∈(0,1)D .λ(AB -BC ),λ∈(0,22)6.△ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,BC ,AC 的中点,则DF =().(第1题)A.EF+ED B.EF-DE C.EF+AD D.EF+AF7.若平面向量a与b的夹角为60°,|b|=4,(a+2b)·(a-3b)=-72,则向量a的模为().A.2 B.4 C.6 D.128.点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足OA·OB=OB·OC=OC·OA,则点O是△ABC的().A.三个内角的角平分线的交点B.三条边的垂直平分线的交点C.三条中线的交点D.三条高的交点9.在四边形ABCD中,AB=a+2b,BC=-4a-b,DC=-5a-3b,其中a,b不共线,则四边形ABCD为().A.平行四边形B.矩形C.梯形D.菱形10.如图,梯形ABCD中,|AD|=|BC|,EF∥AB∥CD则相等向量是().A.AD与BC B.OA与OBC.AC与BD D.EO与OF二、填空题11.已知向量OA=(k,12),OB=(4,5),OC=(-k,10),且A,B,C三点共线,则k=.12.已知向量a=(x+3,x2-3x-4)与MN相等,其中M(-1,3),N(1,3),则x=.13.已知平面上三点A,B,C满足|AB|=3,|BC|=4,|CA|=5,则AB·BC +BC·CA+CA·AB的值等于.14.给定两个向量a=(3,4),b=(2,-1),且(a+mb)⊥(a-b),则实数m 等于.15.已知A,B,C三点不共线,O是△ABC内的一点,若OA+OB+OC=0,则O是△ABC的.16.设平面内有四边形ABCD和点O,OA=a,OB=b,OC=c, OD=d,若a+c=b+d,则四边形ABCD的形状是.三、解答题17.已知点A(2,3),B(5,4),C(7,10),若点P满足AP=AB+λAC(λ∈R),试求λ为何值时,点P在第三象限内?(第10题)18.如图,已知△ABC,A(7,8),B(3,5),C(4,3),M,N,D分别是AB,AC,BC的中点,且MN与AD交于F,求DF.(第18题)19.如图,在正方形ABCD中,E,F分别为AB,BC的中点,求证:AF⊥DE(利用向量证明).(第19题) 20.已知向量a=(cos θ,sin θ),向量b=(3,-1),则|2a-b|的最大值.一、选择题1.B 解析:如图,AB 与AC ,AD 与AE 不平行,AD 与BD 共线反向.2.A解析:两个单位向量可能方向不同,故B 不对.若AB =DC ,可能A ,B ,C ,D 四点共线,故C 不对.两向量相等的充要条件是大小相等,方向相同,故D 也不对.3.D解析:提示:设OC =(x ,y),OA =(3,1),OB =(-1,3),OA =(3,),OB =(-,3),又OA +OB =(3-,+3),∴(x ,y)=(3-,+3),∴33+=-=y x ,又+=1,由此得到答案为D .4.B解析:∵(a -2b)⊥a ,(b -2a)⊥b ,∴(a -2b)·a =a 2-2a ·b =0,(b -2a)·b =b 2-2a ·b =0,∴a 2=b 2,即|a|=|b|.∴|a|2=2|a||b|cos θ=2|a|2cos θ.解得cos θ=21.∴a 与b 的夹角是3π.5.A解析:由平行四边形法则,AB +AD =AC ,又AB +BC =AC ,由λ的范围和向量数乘的长度,λ∈(0,1).6.D解析:如图,∵AF =DE ,∴DF =DE +EF =EF +AF .7.C解析:由(a +2b)·(a -3b)=-72,得a 2-a ·b -6b 2=-72.而|b|=4,a ·b =|a||b|cos 60°=2|a|,∴|a|2-2|a|-96=-72,解得|a|=6.8.D 解析:由OA ·OB =OB ·OC =OC ·OA ,得OA ·OB =OC ·OA ,即OA ·(OC -OB )=0,故BC ·OA =0,BC ⊥OA ,同理可证AC ⊥OB ,∴O 是△ABC 的三条高的交点.9.C解析:∵AD =AB +BC +D C =-8a -2b =2BC ,∴AD ∥BC 且|AD |≠|BC |.∴四边形ABCD 为梯形.10.D解析:AD 与BC ,AC 与BD ,OA 与OB 方向都不相同,不是相等向量.(第1题)二、填空题11.-32.解析:A ,B ,C 三点共线等价于AB ,BC 共线,AB =OB -OA =(4,5)-(k ,12)=(4-k ,-7),BC =OC -OB =(-k ,10)-(4,5)=(-k -4,5),又A ,B ,C 三点共线,∴5(4-k)=-7(-k -4),∴k =-32.12.-1.解析:∵M(-1,3),N(1,3),∴MN =(2,0),又a =MN ,∴=4-3-2=3+2x x x 解得4=1=-1=-x x x 或∴x =-1.13.-25.解析:思路1:∵AB =3,BC =4,CA =5,∴△ABC 为直角三角形且∠ABC =90°,即AB ⊥BC ,∴AB ·BC =0,∴AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB=BC ·CA +CA ·AB =CA ·(BC +AB )=-(CA )2=-2CA =-25.思路2:∵AB =3,BC =4,CA =5,∴∠ABC =90°,∴cos ∠CAB =CAAB =53,cos ∠BCA =CABC=54.根据数积定义,结合图(右图)知AB ·BC =0,BC ·CA =BC ·CA cos ∠ACE =4×5×(-54)=-16,CA ·AB =CA ·AB cos ∠BAD =3×5×(-53)=-9.∴AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB =0―16―9=-25.14.323.解析:a +mb =(3+2m ,4-m),a -b =(1,5).∵(a +mb)⊥(a -b),∴ (a +mb)·(a -b)=(3+2m)×1+(4-m)×5=0m =323.15.答案:重心.解析:如图,以OA ,OC 为邻边作□AOCF交AC 于点E ,则OF =OA +OC ,又OA +OC =-OB ,(第15题)D(第13题)∴OF =2OE =-OB .O 是△ABC 的重心.16.答案:平行四边形.解析:∵a +c =b +d ,∴a -b =d -c ,∴BA =CD .∴四边形ABCD 为平行四边形.三、解答题17.λ<-1.解析:设点P 的坐标为(x ,y),则AP =(x ,y)-(2,3)=(x -2,y -3).AB +λAC =(5,4)-(2,3)+λ[(7,10)-(2,3)]=(3,1)+λ(5,7)=(3+5λ,1+7λ).∵AP =AB +λAC ,∴ (x -2,y -3)=(3+5λ,1+7λ).∴713532yx 即7455yx 要使点P 在第三象限内,只需74055解得λ<-1.18.DF =(47,2).解析:∵A(7,8),B(3,5),C (4,3),AB =(-4,-3),AC =(-3,-5).又D 是BC 的中点,∴AD =21(AB +AC )=21(-4-3,-3-5)=21(-7,-8)=(-27,-4).又M ,N 分别是AB ,AC 的中点,∴F 是AD 的中点,∴DF =-FD =-21AD =-21(-27,-4)=(47,2).19.证明:设AB =a ,AD =b ,则AF =a +21b ,ED =b -21a .∴AF ·ED =(a +21b)·(b -21a)=21b 2-21a 2+43a ·b .又AB ⊥AD ,且AB =AD ,∴a 2=b 2,a ·b =0.∴AF ·ED =0,∴AF ⊥ED .本题也可以建平面直角坐标系后进行证明.20.分析:思路1:2a -b =(2cos θ-3,2sin θ+1),∴|2a -b|2=(2cos θ-3)2+(2sin θ+1)2=8+4sin θ-43cos θ.又4sin θ-43cos θ=8(sin θcos3π-cos θsin3π)=8sin(θ-3π),最大值为8,∴|2a -b|2的最大值为16,∴|2a -b|的最大值为4.思路2:将向量2a ,b 平移,使它们的起点与原点重合,则|2a -b|表示2a ,b终点间的距离.|2a|=2,所以2a 的终点是以原点为圆心,2为半径的圆上的动点P ,b 的终点是该圆上的一个定点Q ,由圆的知识可知,|PQ|的最大值为直径的长为4.(第18题)(第19题)。
高中数学第六章平面向量及其应用-向量的数量积课件及答案

【对点练清】 1.(2020·全国卷Ⅱ)已知单位向量 a ,b 的夹角为 45°,ka -b 与 a 垂直,则 k=_____.
解析:由题意,得 a ·b =|a |·|b |cos 45°= 22.因为向量a =ka
2-a ·b =k-
22=0,解得
【学透用活】 [典例 3] (1)已知 e1 与 e2 是两个互相垂直的单位向量,若向量 e1+ke2 与 ke1+e2 的夹角为锐角,则 k 的取值范围为_________. (2)已知非零向量 a ,b 满足 a +3b 与 7a -5b 互相垂直,a -4b 与 7a -2b 互相垂直,求 a 与 b 的夹角. [解析] (1)∵e1+ke2 与 ke1+e2 的夹角为锐角, ∴(e1+ke2)·(ke1+e2)=ke21+ke22+(k2+1)e1·e2=2k>0,∴k>0.当 k =1 时,e1+ke2=ke1+e2,它们的夹角为 0,不符合题意,舍去.综上, k 的取值范围为 k>0 且 k≠1. 答案:(0,1)∪(1,+∞)
(3)设非零向量 a 与 b 的夹角为 θ,则 cos θ>0⇔a ·b >0.
(√)
(4)|a ·b |≤a ·b .
( ×)
2.若向量 a ,b 满足|a |=|b |=1,a 与 b 的夹角为 60°,则 a ·b 等于 ( )
1 A.2
3 B.2
C.1+
3 2
D.2
答案:A
3.已知|a |=1,|b |=2,设 e 是与 a 同方向上的单位向量,a 与 b 的夹 角为π3,则 b 在 a 方向上的投影向量为______.
(4)|a ·b |≤__|_a_|_|_b_|.
2.平面向量数量积的运算律:
高中数学必修二课件:向量的数量积(第1课时)

题型三 投影向量
例3 已知|a|=3,|b|=1,向量a与向量b的夹角为120°,求: (1)向量a在向量b上的投影向量; (2)向量b在向量a上的投影向量.
【解析】 (1)∵|b|=1,∴b为单位向量. ∴向量a在向量b上的投影向量为|a|cos 120°·b=3×-12b=-32b. (2)∵|a|=3,∴|aa|=13a, ∴向量b在向量a上的投影向量为|b|cos 120°|aa|=1·-12·13a=-16a.
解析 如图,连接AD.
因为△ABC为等腰三角形,且D为BC的中点, 所以AD⊥BC. 又AB=2,∠ABC=30°, 所以CD=BD=AB·cos 30°= 3. 由图可知B→A与C→D的夹角为∠ABC的补角, 所以B→A与C→D的夹角为150°.
(1)向量B→A在向量C→D上的投影向量为|B→A|cos 150°|CC→ →DD|=2×cos 150°×C→D3 =-C→D.
【思路】 根据非零向量数量积的定义直接求解即可,只需确定其夹角θ.
【解析】 ①当a∥b时,若a与b同向,则它们的夹角为0°. ∴a·b=|a||b|cos 0°=2×5×1=10. 若a与b反向,则它们的夹角为180°. ∴a·b=|a||b|cos 180°=2×5×(-1)=-10. ②当a⊥b时,它们的夹角为90°. ∴a·b=|a||b|cos 90°=2×5×0=0. ③当a与b的夹角为30°时, a·b=|a||b|cos 30°=2×5× 23=5 3.
4.若a·b=0,则a⊥b对吗? 答:不对,也可能a=0或b=0.
5.在等边△ABC中,向量A→B与向量B→C夹角为π3 ,对吗? 答:不对,向量A→B与向量B→C夹角为2π 3 .
课时学案
题型一 数量积的运算 例1 (1)已知|a|=2,|b|=5,若:①a∥b;②a⊥b;③a与b的夹角为30°, 分别求a·b.
平面向量的数量积

平面向量的数量积可以用于判 断两条直线是否平行或垂直
平面向量的数量积可以用于计 算平面上点的坐标和轨迹
04
平面向量的数量积 与向量的模的关系
数量积与向量模的关系
数量积的定义:两个向量的模的乘积与两个向量夹角的余弦值的乘积之和 的平方根
数量积的性质:两个向量的数量积等于它们的模的乘积与它们夹角的余弦 值的乘积
值
投影:向量a 在向量b上的 投影长度等于 向量a的数量 积除以向量b
的长度
方向:向量a 与向量b的数 量积的正负号 表示两向量的 夹角是锐角还
是钝角
数量积的性质
非零向量的数量积为实数
向量的数量积满足交换律和分配律
向量的数量积为0的充分必要条件是两个向量垂直 向量的数量积与向量的模长和夹角有关,可以用来描述两个向量的 相似程度
05
平面向量的数量积 的运算技巧
代数法计算数量积
定义:两个向量的数量积定义为它们的对应坐标的乘积之和 性质:数量积满足交换律和分配律 坐标法:利用向量的坐标进行计算,公式为:a·b=x1x2+y1y2 几何意义:数量积表示两个向量在垂直方向上的投影长度之积
几何法计算数量积
定义:两个非零向量的夹角余弦值乘以两个向量模的乘积
数量积的运算方法
定义:两个向量的数量积定义为 它们的模长和夹角的余弦值的乘 积
几何意义:表示两个向量在垂直 方向上的投影长度
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
性质:数量积满足交换律和分配 律
计算公式:a · b = |a||b|cosθ, 其中θ为两向量的夹角
03
平面向量的数量积 的应用
在三角形中的应用
平面向量的数量积
2021届高三数学一轮复习 第10讲 平面向量的数量积及应用举例 - (学生版)

第3讲 平面向量的数量积及应用举例【知识归纳】1.向量的夹角定义图示范围共线与垂直 已知两个非零向量a 和b ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB 就是a 与b 的夹角设θ是a 与b 的夹角,则θ的取值范围是 0°≤θ≤180°若θ=0°,则a 与b同向;若θ=180°,则a 与b 反向;若θ=90°,则a 与b 垂直定义设两个非零向量a ,b 的夹角为θ,则数量|a||b |·cos__θ叫做a 与b 的数量积,记作a·b投影 |a |cos__θ叫做向量a 在b 方向上的投影, |b |cos__θ叫做向量b 在a 方向上的投影几何 意义数量积a·b 等于a 的长度|a|与b 在a 的方向上的投影|b |cos__θ的乘积(1)a·b =b·a ;(2)(λa )·b =λ(a·b )=a ·(λb ); (3)(a +b )·c =a·c +b·c .4.平面向量数量积的有关结论已知非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),a 与b 的夹角为θ.结论 几何表示 坐标表示模 |a |=a·a |a|=x 21+y 21夹角 cos θ=a·b|a||b|cos θ=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21x 22+y 22a ⊥b 的充要条件 a·b =0x 1x 2+y 1y 2=0判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)向量在另一个向量方向上的投影为数量,而不是向量.( )(2)两个向量的数量积是一个实数,向量的加、减、数乘运算的运算结果是向量.( ) (3)由a ·b =0可得a =0或b =0.( ) (4)(a ·b )c =a (b ·c ).( )(5)两个向量的夹角的范围是⎣⎡⎦⎤0,π2.( )(6)若a ·b >0,则a 和b 的夹角为锐角;若a ·b <0,则a 和b 的夹角为钝角.( ) [教材衍化]1.(必修4P108A 组T 6改编)已知a ·b =-122,|a |=4,a 和b 的夹角为135°,则|b |为( )A .12B .6C .33D .32.(必修4P105例4改编)已知向量a =(2,1),b =(-1,k ),a ·(2a -b )=0,则k =________. 3.(必修4P106练习T3改编)已知|a |=5,|b |=4,a 与b 的夹角θ=120°,则向量b 在向量a 方向上的投影为________.[易错纠偏](1)没有找准向量的夹角致误;(2)不理解向量的数量积的几何意义致误; (3)向量的数量积的有关性质应用不熟练致误.1.已知△ABC 的三边长均为1,且AB →=c ,BC →=a ,CA →=b ,则a ·b +b ·c +a ·c =________. 2.已知点A (-1,1),B (1,2),C (-2,-1),D (3,4),则向量AB →在CD →方向上的投影为________.3.设向量a =(-1,2),b =(m ,1),如果向量a +2b 与2a -b 平行,那么a 与b 的数量积等于________. 【典例剖析】一、平面向量数量积的运算【例1】1 .(2018·全国Ⅱ)已知向量a ,b 满足|a |=1,a·b =-1,则a ·(2a -b )等于( ) A .4 B .3 C .2 D .02.在△ABC 中,M 是BC 的中点,AM =3,BC =10,则AB →·AC →=________.3.如图,已知平面四边形ABCD ,AB ⊥BC ,AB =BC =AD =2,CD =3,AC 与BD 交于点O .记I 1=OA →·OB →,I 2=OB →·OC →,I 3=OC →·OD →,则( )A .I 1<I 2<I 3B .I 1<I 3<I 2C .I 3 < I 1<I 2D .I 2<I 1<I 34.已知△ABC 是边长为2的等边三角形,P 为平面ABC 内一点,则P A →·(PB →+PC →)的最小值是( )A .-2B .-32C .-43 D .-1【互动探究】 (变问法)在本例(4)的条件下,若D ,E 是边BC 的两个三等分点(D 靠近点B ),则AD →·AE →等于________.【针对练习】 1.(2020·宁波质检)在△ABC 中,|AB →+AC →|=|AB →-AC →|,AB =2,AC =1,E ,F 为BC 的三等分点,则AE →·AF →等于( ) A.89 B.109 C.259 D.2692.(2020·浙江名校协作体试题)已知在△ABC 中,AB =3,BC =7,AC =2,且O 是△ABC 的外心,则AO →·AC →=________,AO →·BC →=________.3.(2020·杭州中学高三月考)若A ,B ,C 三点不共线,|AB →|=2,|CA →|=3|CB →|,则CA →·CB →的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫13,3B.⎝⎛⎭⎫-13,3C.⎝⎛⎭⎫34,3D.⎝⎛⎭⎫-34,34.(2020·浙江名校联盟联考)已知在△ABC 中,AB =4,AC =2,AC ⊥BC ,D 为AB 的中点,点P 满足AP →=1a AC →+a -1a AD →,则P A →·(PB →+PC →)的最小值为( )A .-2B .-289C .-258D .-725.已知向量a ,b ,|a |=1,|b |=2.若对任意单位向量e ,均有|a ·e |+|b ·e |≤6,则a ·b 的最大值是________.二、平面向量的夹角与模(高频考点) 角度一 求两向量的夹角【例2】 (2020·绍兴一中高三期中)若|a +b |=|a -b |=2|a |,则向量a +b 与a 的夹角为( )A.π6B.π3C.2π3D.5π6【例3】若平面向量α,β满足|α|=1,|β|≤1,且以向量α,β为邻边的平行四边形的面积为12,则α与β的夹角θ的取值范围是________.【例4】(2020·嘉兴质检)已知|c |=2,向量b 满足2|b -c |=b ·c .当b ,c 的夹角最大时,求|b |的值.【针对练习】 (1)(2020·浙江高考适应性考试)若向量a ,b 满足|a |=4,|b |=1,且(a +8b )⊥a ,则向量a ,b 的夹角为( ) A.π6 B.π3 C.2π3 D.5π6(2)(2020·浙江金华名校统考)已知向量a ,b 是夹角为π3的单位向量,当实数λ≤-1时,向量a 与向量a +λb 的夹角的取值范围是( ) A.⎣⎡⎭⎫0,π3 B.⎣⎡⎭⎫π3,2π3 C.⎣⎡⎭⎫2π3,π D.⎣⎡⎭⎫π3,π(3)(2020·温州“十五校联合体”联考)已知向量a ,b 的夹角为θ,|a +b |=6,|a -b |=23,则θ的取值范围是( )A .0≤θ≤π3 B.π3≤θ<π2 C.π6≤θ<π2 D .0<θ<2π3角度二 求向量的模【例5】 (1)已知向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,且a -b =(3,2),则|2a -b |等于( ) A .2 2 B.17 C.15 D .2 5(2)(2020·浙江五校联考)如图,已知在平行四边形ABCD 中,E ,M 分别为DC 的两个三等分点,F ,N 分别为BC 的两个三等分点,且AE →·AF →=25,AM →·AN →=43,则|AC →|2+|BD →|2等于( )A .45B .60C .90D .180(3)(2017·浙江)已知向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,则|a +b |+|a -b |的最小值是________,最大值是________.(4)(2018·浙江)已知a ,b ,e 是平面向量,e 是单位向量.若非零向量a 与e 的夹角为π3,向量b 满足b 2-4e ·b +3=0,则|a -b |的最小值是( )A.3-1B.3+1 C .2 D .2- 3【针对练习】(1)设θ为两个非零向量a ,b 的夹角,已知对任意实数t ,|b +t a |的最小值为1,则( )A .若θ确定,则|a |唯一确定B .若θ确定,则|b |唯一确定C .若|a |确定,则θ唯一确定D .若|b |确定,则θ唯一确定(2)(2020·丽水、衢州、湖州三地市质检)已知向量a ,b 满足|a -b |=|a +3b |=2,则|a |的取值范围是________.(3)(2020·杭州质检)记M 的最大值和最小值分别为M max 和M min .若平面向量a ,b ,c 满足|a |=|b |=a ·b =c ·(a +2b -2c )=2.则( )A .|a -c |max =3+72B .|a +c |max =3+72 C .|a -c |min =3+72 D .|a +c |min =3+72.角度三 两向量垂直问题【例6】 已知|a |=4,|b |=8,a 与b 的夹角是120°.求k 为何值时,(a +2b )⊥(k a -b )?角度四 求参数值或范围【例7】 已知△ABC 是正三角形,若AC →-λAB →与向量AC →的夹角大于90°,则实数λ的取值范围是________.【规律方法】(1)求平面向量的夹角的方法①定义法:利用向量数量积的定义知,cos θ=a ·b|a ||b |,其中两个向量的夹角θ的范围为[0,π],求解时应求出三个量:a ·b ,|a |,|b |或者找出这三个量之间的关系;②坐标法:若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则cos θ=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21·x 22+y 22;(2)求向量的模的方法①公式法:利用|a |=a ·a 及(a ±b )2=|a |2±2a ·b +|b |2,把向量模的运算转化为数量积运算. ②几何法:利用向量的几何意义,即利用向量加、减法的平行四边形法则或三角形法则作出向量,再利用余弦定理等方法求解.【针对练习】 1.(2020·浙江新高考研究联盟)已知向量a ,b ,c 满足|a |=1,|b |=k ,|c |=2-k 且a +b +c =0,则b 与c 夹角的余弦值的取值范围是________.2.已知向量AB →与AC →的夹角为120°,且|AB →|=3,|AC →|=2.若AP →=λAB →+AC →,且AP →⊥BC →,则实数λ的值为________.三、向量数量积的综合应用【例8】 (2020·金华十校联考)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,向量m =(cos(A -B ),sin(A -B )),n =(cos B ,-sin B ),且m·n =-35.(1)求sin A 的值;(2)若a =42,b =5,求角B 的大小及向量BA →在BC →方向上的投影.【针对练习】1.在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,已知向量m =⎝⎛⎭⎫sin A 2,cos A 2,n =⎝⎛⎭⎫cos A 2,-cos A 2,且2m ·n +|m |=22,则∠A =________.2.已知向量a =(cos x ,sin x ),b =(3,-3),x ∈[0,π]. (1)若a ∥b ,求x 的值;(2)记f (x )=a·b ,求f (x )的最大值和最小值以及对应的x 的值.四、平面向量中的最值范围问题【例10】 (1)(2020·杭州市高三模拟)在△ABC 中,∠C =90°,AC =4,BC =3,D 是AB 的中点,E ,F 分别是边BC 、AC 上的动点,且EF =1,则DE →·DF →的最小值等于( )A.54B.154C.174D.174(2)(2020·浙江新高考研究联盟联考)已知向量a ,b 满足|a +b |=4,|a -b |=3,则|a |+|b |的取值范围是( )A .[3,5]B .[4,5]C .[3,4]D .[4,7]【针对练习】1.已知平面向量a ,b ,|a |=1,|b |=2,a ·b =1,若e 为平面单位向量,则|a ·e |+|b ·e |的最大值是__________.2.(2020·金华十校高考模拟)若非零向量a ,b 满足:a 2=(5a -4b )·b ,则cos 〈a ,b 〉的最小值为________.五、平面向量的综合运用 一、平面向量在平面几何中的应用【例11】 (1)已知O 是平面上的一定点,A ,B ,C 是平面上不共线的三个动点,若动点P 满足OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈(0,+∞),则点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A .内心B .外心C .重心D .垂心(2)在平行四边形ABCD 中,AD =1,∠BAD =60°,E 为CD 的中点.若AC →·BE →=1,则AB =________.二、平面向量与函数、不等式的综合应用【例12】 (1)设θ是两个非零向量a ,b 的夹角,若对任意实数t ,|a +t b |的最小值为1,则下列判断正确的是( )A .若|a |确定,则θ唯一确定B .若|b |确定,则θ唯一确定C .若θ确定,则|b |唯一确定D .若θ确定,则|a |唯一确定(2)(一题多解)已知向量a ,b 为单位向量,且a ·b =-12,向量c 与a +b 共线,则|a +c |的最小值为________.三、平面向量与解三角形的综合应用【例13】 已知在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,向量m =(sin A ,sin B ),n =(cos B ,cos A ),m ·n =sin 2C .(1)求角C 的大小;(2)若sin A ,sin C ,sin B 成等差数列,且CA →·(AB →-AC →)=18,求c .四、平面向量与解析几何的综合应用【例14】 (1)若点O 和点F 分别为椭圆x 24+y 23=1的中心和左焦点,点P 为椭圆上的任意一点,则OP →·FP →的最大值为________.(2)已知F 为双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左焦点,定点A 为双曲线虚轴的一个端点,过F ,A 两点的直线与双曲线的一条渐近线在y 轴右侧的交点为B ,若AB →=3F A →,则此双曲线的离心率为________.【精品练习】1.已知A ,B ,C 为平面上不共线的三点,若向量AB →=(1,1),n =(1,-1),且n ·AC →=2,则n ·BC →等于( )A .-2B .2C .0D .2或-22.(2020·温州市十校联合体期初)设正方形ABCD 的边长为1,则|AB →-BC →+AC →|等于( )A .0 B.2 C .2 D .2 23.(2020·温州市十校联合体期初)已知平面向量a ,b ,c 满足c =x a +y b (x ,y ∈R ),且a ·c >0,b ·c >0.( )A .若a·b <0则x >0,y >0B .若a·b <0则x <0,y <0C .若a·b >0则x <0,y <0D .若a·b >0则x >0,y >04.在△ABC 中,(BC →+BA →)·AC →=|AC →|2,则△ABC 的形状一定是( ) A .等边三角形 B .等腰三角形 C .直角三角形D .等腰直角三角形5.已知正方形ABCD 的边长为2,点F 是AB 的中点,点E 是对角线AC 上的动点,则DE →·FC →的最大值为( )A .1B .2C .3D .46.(2020·金华市东阳二中高三月考)若a ,b 是两个非零向量,且|a |=|b |=λ|a +b |,λ∈⎣⎡⎦⎤33,1,则b 与a -b 的夹角的取值范围是( ) A.⎣⎡⎦⎤π3,2π3 B.⎣⎡⎦⎤2π3,5π6 C.⎣⎡⎭⎫2π3,π D.⎣⎡⎭⎫5π6,π7.(2020·温州市十校联合体期初)已知平面向量a 与b 的夹角为120°,且|a |=|b |=4,那么|a -2b |=________.8.(2020·嘉兴一中高考适应性考试)设e 1,e 2为单位向量,其中a =2e 1+e 2,b =e 2,且a 在b 上的投影为2,则a ·b =________,e 1与e 2的夹角为________.9.如图,在边长为2的正方形ABCD 中,点Q 为边CD 上一个动点,CQ →=λQD →,点P 为线段BQ (含端点)上一个动点.若λ=1,则P A →·PD →的取值范围为________.10.(2020·温州市十五校联合体联考)已知坐标平面上的凸四边形ABCD 满足AC →=(1,3),BD →=(-3,1),则凸四边形ABCD 的面积为________;AB →·CD →的取值范围是________. 11.已知m =⎝⎛⎭⎫sin ⎝⎛⎭⎫x -π6,1,n =(cos x ,1).(1)若m ∥n ,求tan x 的值;(2)若函数f (x )=m ·n ,x ∈[0,π],求f (x )的单调递增区间.12.(2020·金华市东阳二中高三月考)设O 是△ABC 的三边中垂线的交点,a ,b ,c 分别为角A ,B ,C 对应的边,已知b 2-2b +c 2=0,求BC →·AO →的取值范围.13.(2020·嘉兴市高考模拟)已知平面向量a ,b 满足|a |=|b |=1,a ·b =12,若向量c 满足|a -b +c |≤1,则|c |的最大值为( )A .1 B.2 C. 3 D .214.(2020·温州市高考模拟)记max{a ,b }=⎩⎪⎨⎪⎧a ,a ≥bb ,a <b ,已知向量a ,b ,c 满足|a |=1,|b |=2,a ·b =0,c =λa +μb (λ,μ≥0,且λ+μ=1),则当max{c ·a ,c ·b }取最小值时,|c |= ( )A.255B.223 C .1 D.5215.(2020·瑞安市龙翔高中高三月考)向量m =⎝⎛⎭⎫22,-22,n =(sin x ,cos x ),x ∈(0,π),①若m ∥n ,则tan x =________;②若m 与n 的夹角为π3,则x =________.16.(2020·宁波市余姚中学高三期中)已知向量OA →,OB →的夹角为60°,|OA →|=2,|OB →|=23,OP →=λOA →+μOB →.若λ+3μ=2,则|OP →|的最小值是________,此时OP →,OA →夹角的大小为________.第 11 页 共 11 页 17.(2020·绍兴市柯桥区高三期中检测)已知平面向量a ,b ,c 满足|a |=4,|b |=3,|c |=2,b ·c =3,求(a -b )2(a -c )2-[(a -b )·(a -c )]2的最大值.18.在如图所示的平面直角坐标系中,已知点A (1,0)和点B (-1,0),|OC →|=1,且∠AOC=θ,其中O 为坐标原点.(1)若θ=34π,设点D 为线段OA 上的动点,求|OC →+OD →|的最小值; (2)若θ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,向量m =BC →,n =(1-cos θ,sin θ-2cos θ),求m ·n 的最小值及对应的θ值.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
平面向量数量积的性质及其运算1.平面向量数量积的性质及其运算
【知识点的知识】
1、平面向量数量积的重要性质:
→→→→→→
设푎,푏都是非零向量,푒是与푏方向相同的单位向量,푎与푏和夹角为θ,则:
→(1)푎⋅→
푒=
→
푒
⋅
→→
푎=
|푎|cosθ;
→(2)푎⊥→→
푏⇔푎
⋅
→
푏= 0;(判定两向量垂直的充要条件)
→→→(3)当푎,푏方向相同时,푎⋅→→→→→→
푏=
|푎||푏|;当푎,푏方向相反时,푎⋅
→→→
푏=―
|푎||푏|;
→特别地:푎⋅→→→
푎= |푎|2 或|푎| =→푎
⋅
→
푎(用于计算向量的模)
(4)cosθ=
→→
푎⋅푏
(用于计算向量的夹角,以及判断三角形的形状)→→
|푎||푏|
→(5)|푎⋅→→→푏|≤|푎||푏|
2、平面向量数量积的运算律
→(1)交换律:푎⋅→
푏=
→
푏
⋅
→
푎;
→→→
(2)数乘向量的结合律:(λ푎)•푏=λ(푎⋅→
푏)=
→→
푎•(휆푏);
→(3)分配律:(푎⋅→→
푏)•푐
≠
→→
푎•(푏
⋅
→
푐)
【平面向量数量积的运算】
→→
平面向量数量积运算的一般定理为①(푎±푏)2 =→→→
푎2±2푎•푏
+
→→
푏2.②(푎
―
→→
푏)(푎+
→
푏)=
→
푎2 ―
→→→→
푏2.③푎•(푏•푐
)
→→→
≠(푎•푏)•푐,从这里可以看出它的运算法则和数的运算法则有些是相同的,有些不一样.【例题解析】
例:由代数式的乘法法则类比推导向量的数量积的运算法则:
1/ 3
→①“mn=nm”类比得到“푎⋅→
푏=
→
푏
⋅
→
푎”
→
②“(m+n)t=mt+nt”类比得到“(푎+→→
푏)•푐
=
→
푎
⋅
→
푐+
→
푏
⋅
→
푐”;
→→③“t≠0,mt=nt⇒m=n”类比得到“푐≠0,푎⋅→
푐=
→
푏
⋅
→→
푐⇒푎=
→
푏”;
→④“|m•n|=|m|•|n|”类比得到“|푎⋅→→→
푏|=|푎|•|푏|”;
→
⑤“(m•n)t=m(n•t)”类比得到“(푎⋅→→
푏)•푐
=
→→
푎⋅(푏
⋅
→
푐)”;
푎푐⑥“
푏푐
=
→
푎
푎
⋅
→
푏”类比得到
푏
⋅
→
푐
→
푐
=
→
푏
→
푎
.以上的式子中,类比得到的结论正确的是①②.
解:∵向量的数量积满足交换律,
→∴“mn=nm”类比得到“푎⋅→
푏=
→
푏
⋅
→
푎”,
即①正确;
∵向量的数量积满足分配律,
→∴“(m+n)t=mt+nt”类比得到“(푎+→→
푏)•푐
=
→
푎
⋅
→
푐+
→
푏
⋅
→
푐”,
即②正确;
∵向量的数量积不满足消元律,
→→∴“t≠0,mt=nt⇒m=n”不能类比得到“푐≠0,푎⋅→
푐=
→
푏
⋅
→→
푐⇒푎=
→
푏”,
即③错误;
→∵|푎⋅→→→
푏|≠|푎|•|푏|,
→
∴“|m•n|=|m|•|n|”不能类比得到“|푎⋅→→→
푏|=|푎|•|푏|”;
即④错误;
∵向量的数量积不满足结合律,
→∴“(m•n)t=m(n•t)”不能类比得到“(푎⋅→→
푏)•푐
=
→→
푎⋅(푏
⋅
→
푐)”,
即⑤错误;
∵向量的数量积不满足消元律,
2/ 3
푎푐∴
푏푐=
→
푎
푎
⋅
→
푏”不能类比得到
푏
⋅
→
푐
→
푐
=
→
푏
→
푎
,
即⑥错误.
故答案为:①②.
→向量的数量积满足交换律,由“mn=nm”类比得到“푎⋅→
푏=
→
푏
⋅
→
푎”;向量的数量积满足分配律,故“(m+n)t=
→mt+nt”类比得到“(푎+→→
푏)•푐
=
→
푎
⋅
→
푐+
→
푏
⋅
→
푐”;向量的数量积不满足消元律,故“t≠0,mt=nt⇒m=n”不能类
→→比得到“푐≠0,푎⋅→
푐=
→
푏
⋅
→→
푐⇒푎=
→→
푐”;|푎
⋅
→→→→
푏|≠|푎|•|푏|,故“|m•n|=|m|•|n|”不能类比得到“|푎
⋅
→→→
푏|=|푎|•|푏|”;向
→
量的数量积不满足结合律,故“(m•n)t=m(n•t)”不能类比得到“(푎⋅→→
푏)•푐
=
→→
푎⋅(푏
⋅
→
푐)”;向量的数量积
푎푐不满足消元律,故푏푐=
→
푎
푎
⋅
→
푏”不能类比得到
푏
⋅
→
푐
→
푐
=
→
푏
→
푎
.
【考点分析】
本知识点应该所有考生都要掌握,这个知识点和三角函数联系比较多,也是一个常考点,题目相对来说也不难,所以是拿分的考点,希望大家都掌握.
3/ 3。