运用向量法解题思路及方法
利用向量求解几何问题
利用向量求解几何问题在初中数学中,几何是一个重要的内容,它涉及到图形的性质、变换以及空间的关系等。
解决几何问题时,我们可以运用向量的知识,通过向量的性质和运算来简化问题,提高解题的效率。
本文将以一些常见的几何问题为例,介绍如何利用向量来求解。
一、平行四边形的性质平行四边形是一种特殊的四边形,它的对边是平行的。
我们可以利用向量的性质来证明平行四边形的一些性质。
例如,已知平行四边形ABCD,我们需要证明对角线AC和BD的中点E、F以及对角线的交点O共线。
首先,我们可以通过向量的定义,用向量表示线段,假设向量AB为a,向量AD为b。
由平行四边形的性质可知,向量BC和向量CD也分别等于a和b。
然后,我们可以利用向量的运算性质,通过向量加法和数乘来表示线段的中点。
根据向量的中点公式,我们可以得到中点E、F的向量表示:向量CE = (1/2)(向量BC + 向量CD) = (1/2)(a + b)向量DE = (1/2)(向量AB + 向量AD) = (1/2)(a + b)接下来,我们可以利用向量的加法和数乘运算,证明点E、F和O共线。
假设点O的向量表示为c,由平行四边形的性质可知,向量AC和向量BD也分别等于c。
因此,我们可以得到以下等式:向量CE = (1/2)(向量AB + 向量AD) = (1/2)(a + b)向量DE = (1/2)(向量BC + 向量CD) = (1/2)(a + b)由向量的相等性质可知,上述两个等式可以转化为:(1/2)(a + b) = (1/2)(a + b)通过化简,我们可以得到:a +b = a + b这说明点E、F和O共线,根据向量的性质,我们可以得出结论:平行四边形的对角线的中点和对角线的交点共线。
二、直线的垂直与平行关系在几何中,直线的垂直与平行关系是非常重要的。
利用向量的知识,我们可以通过向量的点积来判断直线的垂直与平行关系。
例如,已知直线l1和直线l2,我们需要判断它们是否垂直。
纵观立体几何考题感悟向量方法解题
纵观立体几何考题感悟向量方法解题在高中数学学习中,立体几何一直是学生们非常头疼的一个部分。
立体几何的主要难点是空间的复杂性,加上几何思维本来就不易理解,许多学生解题困难。
但是,通过向量方法解题是一种很好的解决立体几何问题的方法。
本文将通过纵观立体几何考题,分享一些关于向量方法解题的经验与感悟。
一、向量的基本概念及运算向量的表示法是用箭头表示。
箭头的长度代表向量的大小,箭头的方向代表向量的方向。
一个向量可以被表示为一个由有序数对$(x,y)$所确定的点A和另一个由有序数对$(x',y')$所确定的点B之间的向量$\vec{AB}$。
向量也可以表示为箭头的坐标,即$\vec{AB}=\begin{pmatrix}x'-x\\y'-y\end{pmatrix}$。
向量的大小表示为$|\vec{AB}|=\sqrt{(x'-x)^2+(y'-y)^2}$。
向量的运算有向量加法和向量数乘。
向量加法的定义是:$\vec{a}+\vec{b}=\begin{pmatrix}a_1+b_1\\a_2+b_2\\a_3+b_3\e nd{pmatrix}$。
其中,$\vec{a}=(a_1,a_2,a_3)$,$\vec{b}=(b_1,b_2,b_3)$。
向量数乘的定义是:$\lambda\vec{a}=(\lambda a_1,\lambda a_2,\lambda a_3)$。
其中,$\lambda$是一个实数。
二、应用向量方法求解空间几何问题1.立体几何基本概念首先,我们需要掌握一些立体几何的基本概念,比如平面、线段、角等。
此外,还需要了解空间中的直线、平面、空间角、平行线等概念。
了解这些概念是建立解题基础的必要条件。
2.向量表达式的转化在解题中,我们可以通过向量的基本运算将问题转化为向量的加、减、数乘问题。
因此,我们需要能够将向量从一个表达式转化为另一个表达式,并灵活地运用向量的加、减、数乘运算法则来求解问题。
高中数学解向量的模与方向相关问题的思路与方法整理
高中数学解向量的模与方向相关问题的思路与方法整理在高中数学中,向量是一个重要的概念,涉及到向量的模与方向相关问题的解题思路与方法对于学生来说是非常重要的。
本文将整理一些常见的向量相关问题,并提供解题思路与方法,帮助高中学生和他们的父母更好地理解和解决这类问题。
一、向量的模与方向向量的模表示向量的长度或大小,可以用数值表示。
向量的方向表示向量的指向或朝向,可以用角度或方向角表示。
在解向量的模与方向相关问题时,我们需要注意以下几点:1. 向量的模的计算:向量的模可以通过勾股定理或平方根公式来计算。
例如,已知向量AB的坐标为(3, 4),我们可以使用勾股定理计算向量AB的模为√(3²+4²)=5。
2. 向量的方向的表示:向量的方向可以使用角度或方向角来表示。
角度一般使用度数来表示,方向角一般使用弧度来表示。
在解题时,我们需要根据具体的问题要求选择合适的表示方法。
二、向量模的应用1. 向量的模与平面几何:在平面几何中,向量的模可以用来表示线段的长度。
例如,已知三角形的三个顶点A、B、C的坐标分别为A(1, 2),B(4, 6),C(7, 2),我们可以计算向量AB、BC和CA的模,进而判断三角形的形状和性质。
2. 向量的模与力学问题:在力学问题中,向量的模可以用来表示力的大小。
例如,已知一个物体受到的力F的大小为10N,我们可以将其表示为向量F,其模为10。
通过对力的模的计算,我们可以进一步分析物体的受力情况和运动状态。
三、向量方向的应用1. 向量的方向与平面几何:在平面几何中,向量的方向可以用来表示线段的方向。
例如,已知直线L过点A(1, 2)且与向量u(3, 4)平行,我们可以使用向量u的方向来确定直线L的方向,进而求解直线L的方程。
2. 向量的方向与物理问题:在物理问题中,向量的方向可以用来表示速度、加速度等物理量的方向。
例如,已知一个物体的速度向量v的方向为30°,我们可以使用向量v的方向来确定物体的运动方向,进而分析物体的运动轨迹和速度变化。
向量方法在解析几何问题中的运用及其解题策略
向量方法在解析几何问题中的运用及其解题策略
向量方法是解析几何中非常重要的工具。
向量本身是一个有方向和大小的量,可以用来表示空间中的点,直线,平面等等。
在解析几何中,向量一般用箭头表示,箭头的方向表示向量的方向,箭头的长度表示向量的大小。
通过向量的定义和性质,我们可以很方便地解决解析几何中的各种问题。
在解析几何中,向量常常被用来表示空间中的点,直线,平面等等。
例如,在平面直角坐标系中,我们可以用向量表示点A和点B的坐标,然后通过向量的减法,计算出AB的向量,从而求出AB的中点,AB的长度等等。
此外,在解析几
何中,向量还可以表示直线的方向向量和法向量,从而可以求出两条直线的夹角,直线的距离等等。
对于平面与平面之间的相交问题,向量方法也比较简单直观,只需要求出两个平面的法向量,然后计算它们的夹角,就可以得出它们的交线。
在解析几何中,使用向量方法解题,需要注意一些策略。
首先要熟练掌握向量的基本定义和运算规律,理解向量的几何意义。
其次,要注意在选择坐标系的时候,应选择一个合适的坐标系,便于计算。
例如,一些问题可以通过建立三角形的重
心坐标系、中线坐标系等等来简化计算。
还要注意,在使用向量方法解决问题时,要善于联立方程,理清思路,从而得到正确的答案。
总之,向量方法在解析几何中具有重要的应用价值,通过掌握向量的定义和运算规律,以及注意解题策略,可以很方便地解决各种解析几何中的问题。
用向量法解三角几何
用向量法解三角几何本文介绍了一种用向量法解决三角几何问题的方法。
向量法是一种准确且直观的解题方法,可以应用于各种三角形相关的问题。
1. 向量表示为了使用向量法解决三角几何问题,首先需要将几何图形中的点和向量表示出来。
对于三角形ABC,可以用向量AB、向量AC 和向量BC表示三个边。
2. 向量运算通过向量的加法、减法和数量乘法,可以进行各种三角形相关的运算。
例如,两个向量的和表示两个边的向量和,而两个向量的差表示两个边的向量差。
3. 向量积向量积是向量法解决三角几何问题中的重要概念。
向量积有两种形式:数量积和向量积。
数量积表示两个向量之间的夹角关系,向量积表示两个向量所构成的平行四边形的面积。
4. 应用示例下面通过一个应用示例来说明如何用向量法解决三角几何问题。
已知三角形ABC的顶点坐标分别为A(1, 2),B(3, 3)和C(2, 4),求三角形ABC的面积。
解:首先将点A、B和C表示为向量。
向量AB = B - A = (3, 3) - (1, 2) = (2, 1),向量AC = C - A = (2, 4) - (1, 2) = (1, 2)。
然后计算向量AB和向量AC的向量积。
向量积的大小等于向量AB和向量AC的数量积的绝对值乘以它们夹角的正弦值。
根据向量的定义,向量积的大小等于平行四边形ABCB'的面积。
平行四边形ABCB'的底边AB的长度为|AB| = √(2^2 + 1^2) = √5,高为|AC|·sin(∠BAC) = √(1^2 + 2^2)·sin(∠BAC) = √5·sin(∠BAC)。
因此,三角形ABC的面积等于平行四边形ABCB'的面积的一半,即S = (1/2)·√5·√5·sin(∠BAC) = 5·sin(∠BAC)。
5. 总结向量法是一种有效而简洁的解题方法,适用于各种三角几何问题。
向量题的解题窍门
向量题的解题窍门如何解题:向量题的解题窍门导语:数学中最著名的一个人就是笑傲江湖,著名作家金庸的武侠小说中,他们会经常出现一些武功秘籍,这些秘籍被认为是无价之宝,能够让人获得无敌的力量。
而在数学领域也有一些题型,如向量题,拥有解题秘籍就能得心应手。
一、问题解析:向量是什么?向量是数学中的一个重要概念,它描述了具有大小和方向的量。
在解决向量题前,我们需要明确向量的定义和性质。
一个向量可以用一个有序的有限数集来表示。
二、基本操作:向量的加减法向量的加法:两个向量相加,就是将它们对应的坐标分量相加,并且坐标分量的顺序不能变动,得到一个新的向量。
向量的减法:两个向量相减,就是将被减向量对应位置的坐标分量相减,并且坐标分量的顺序不能变动,得到一个新的向量。
三、向量的数量积和向量的夹角向量的数量积:向量的数量积也叫点积,用来度量两个向量之间的夹角关系。
向量的数量积可以通过向量的坐标分量的乘法运算获得。
向量的夹角:两个向量的夹角由它们的数量积决定。
夹角越小,两个向量越接近,夹角越大,两个向量越远离。
通过数量积和夹角的概念,我们可以解决一些与向量有关的几何问题,如求两条直线的夹角、判断两个向量是否垂直或平行等。
四、向量的向量积向量的向量积:向量的向量积是两个向量所确定的平行四边形的面积。
向量的向量积可以通过向量坐标分量的乘法运算和叉乘规则获得。
通过向量的向量积,我们可以解决一些与面积或体积有关的几何问题,如求平行四边形的面积、平行六面体的体积等。
五、向量的应用:平面几何与空间几何向量在平面几何和空间几何中都有广泛的应用。
在平面几何中,我们可以通过向量的数量积和夹角解决一些三角函数和三角方程的问题。
如求两条直线的夹角、判断三角形的形状等。
在空间几何中,我们可以通过向量的数量积和向量的向量积解决一些多面体的问题。
如求平行四边形的面积、计算三棱柱的体积等。
结语:掌握解题的窍门,向量题就不再是难题。
通过对向量的定义和性质的理解,以及掌握向量的加减法、数量积和向量积的运算规则,我们可以快速解决各种向量题。
高中数学向量题型和解题方法
高中数学向量题型和解题方法由于向量集数形于一体,是沟通代数、几何与三角函数的桥梁,因此关于向量问题的解题方法自然也就多彩多样,解决向量问题时我们应该从多个维度去思考,哪种方法简单,我们就选择哪种方法。
今天我们就从五个方面:利用基本定义求解、利用基底求解、利用坐标或建立坐标系求解、利用几何法求解、利用代数法求解等分别介绍平面向量的解题方法和策略。
只有掌握了所有的这些方法,对于向量的学习才会真正做到融会贯通。
一、利用基本定义求解为了提高和培养孩子的数学学习兴趣,可让孩子读读这本书:二、利用基底求解基底法就是指利用平面向量基本定理,将所求向量转化为已知的两个不共线向量来求解问题。
注意:如果图形中有向量垂直,我们就以互相垂直的向量作为基底。
三、利用坐标或建立坐标系求解利用坐标或建立坐标系求解就是建立适当的直角坐标系,将向量用坐标的形式表示出来,用函数与方程的思想求解。
实际上,坐标法具有天然的优势,有时能轻松解决较为复杂的问题,特别是后面我们要学习的向量在立体几何中的应用。
四、利用几何法求解几何法就是把向量问题利用平面几何的思想和方法,转化为几何问题。
这就需要我们对所学习的平面几何基本图形性质十分清楚。
我们学习到的基本平面图形主要有三角形、四边形、圆、椭圆、双曲线、抛物线等。
每种图形的基本定义、定理、性质甚至推论我们都要了如指掌,转化使用时才会得心应手。
五、利用代数法求解所谓代数法就是将题目中的已知条件和所求结论,利用代数的方法,通过代数运算解决问题。
比如我们学过的完全平方、基本不等式、函数解析式等,通过转化,在这里都会有很巧妙的应用。
以上就是高中数学向量题型和解题方法。
高考向量题型和解题方法
高考向量题型和解题方法高考向量题型主要涉及向量的基本运算、向量的数量积和向量的叉乘。
以下是几种经典的向量题型及其解题方法:1. 向量加减法题型对于向量$\vec{a}=(a_1,a_2,a_3)$ 和$\vec{b}=(b_1,b_2,b_3)$,求 $\vec{a}+\vec{b}$ 和 $\vec{a}-\vec{b}$。
解题思路:直接将向量的对应元素相加或相减即可,即:$$\vec{a}+\vec{b}=(a_1+b_1,a_2+b_2,a_3+b_3)$$$$\vec{a}-\vec{b}=(a_1-b_1,a_2-b_2,a_3-b_3)$$2. 向量数量积题型对于向量$\vec{a}=(a_1,a_2,a_3)$ 和$\vec{b}=(b_1,b_2,b_3)$,求它们的数量积 $\vec{a}\cdot\vec{b}$。
解题思路:数量积的公式为$\vec{a}\cdot\vec{b}=a_1b_1+a_2b_2+a_3b_3$,将向量的对应元素相乘后相加即可。
3. 向量叉乘题型对于向量$\vec{a}=(a_1,a_2,a_3)$ 和$\vec{b}=(b_1,b_2,b_3)$,求它们的叉乘 $\vec{a}\times\vec{b}$。
解题思路:叉乘的公式为:$$\vec{a}\times\vec{b}=\begin{vmatrix}\vec{i} & \vec{j} & \vec{k}\\a_1 & a_2 & a_3\\b_1 & b_2 & b_3\end{vmatrix}$$其中 $\vec{i}$,$\vec{j}$,$\vec{k}$ 分别为 $x$ 轴、$y$ 轴和 $z$ 轴的单位向量。
求解时将行列式按第一行展开即可。
4. 空间向量共面题型给定空间向量 $\vec{a}$,$\vec{b}$ 和 $\vec{c}$,若它们共面,求 $\vec{c}$ 在 $\vec{a}$ 和 $\vec{b}$ 所在平面上的投影向量。
高中数学向量运算解题方法
高中数学向量运算解题方法在高中数学中,向量运算是一个重要的内容,它不仅是数学学科的基础,也是其他科学领域的基础。
掌握好向量运算的解题方法,不仅可以帮助我们更好地理解数学知识,还可以提高我们的解题效率。
本文将介绍一些高中数学向量运算的解题方法,并通过具体的题目进行分析和说明,以帮助读者更好地掌握这些技巧。
一、向量的加减法向量的加法是指将两个向量的对应分量相加得到一个新的向量。
向量的减法是指将一个向量的对应分量减去另一个向量的对应分量得到一个新的向量。
在解题过程中,我们可以通过将向量的坐标表示出来,然后按照加减法的规则进行计算。
例如,已知向量a = (2, 3)和向量b = (4, 1),求向量c = a + b和向量d = a - b。
解析:根据向量的加法和减法的定义,我们可以得到c = (2+4, 3+1) = (6, 4),d = (2-4, 3-1) = (-2, 2)。
通过这个例子,我们可以看出,向量的加法和减法的解题方法就是将向量的对应分量相加或相减,得到一个新的向量。
二、向量的数量积向量的数量积是指两个向量的对应分量相乘后再相加得到一个数。
在解题过程中,我们可以通过将向量的坐标表示出来,然后按照数量积的规则进行计算。
例如,已知向量a = (2, 3)和向量b = (4, 1),求向量a和向量b的数量积。
解析:根据向量的数量积的定义,我们可以得到a·b = 2*4 + 3*1 = 8 + 3 = 11。
通过这个例子,我们可以看出,向量的数量积的解题方法就是将两个向量的对应分量相乘后再相加得到一个数。
三、向量的向量积向量的向量积是指两个向量的叉乘得到一个新的向量。
在解题过程中,我们可以通过将向量的坐标表示出来,然后按照向量积的规则进行计算。
例如,已知向量a = (2, 3)和向量b = (4, 1),求向量a和向量b的向量积。
解析:根据向量的向量积的定义,我们可以得到a×b = (2*1 - 3*4, 3*4 - 2*1) = (-10, 10)。
立体几何向量解题方法
立体几何向量解题方法
嘿,朋友们!今天咱就来唠唠立体几何向量解题方法。
想象一下哈,你面对那些奇奇怪怪的立体图形,是不是感觉脑袋都大了?就像在迷宫里找不到出口一样。
但是!一用上向量这个神器,哇塞,那就像打开了新世界的大门。
比如说有个三棱锥,那几个面呀,棱呀,看着就让人发愁。
咱就可以用向量来搞定,把那些边呀面呀都转化成向量来研究。
假设这个三棱锥的三个侧面,咱给它标记成向量 a、向量 b 和向量 c,就像给它们起了个小名一样。
然后通过一些运算,嘿,就能求出很多关键的信息啦,比如角度啊,距离啊之类的。
有一次我做一道题,那个立体图形复杂得呀,我都快崩溃了。
但我静下心来,试着用向量去分析,就像给它来了个“解剖”。
慢慢地,我发现了一些规律,就像找到了宝藏的线索一样兴奋!我跟你们说呀,那种攻克难题后的成就感,简直太棒啦!
还有啊,你看向量就像个小魔术棒,能把那些看似很难搞的问题变得简单易懂。
就像孙悟空有了金箍棒,啥妖怪都不怕!咱用向量来解决立体几何问题,不也是这么回事嘛。
哎呀呀,你可别小瞧这向量,它可厉害着呢!只要你掌握了方法,再难的立体几何题都能轻松搞定。
所以呀,大家一定要好好去学向量,去实践,去感受它的奇妙之处。
相信我,一旦你学会了,你就会惊叹:哇塞,原来这么简单呀!就像发现了一个大秘密一样,那感觉,爽歪歪!
总之,向量在立体几何中就是那个能让你如鱼得水的好帮手,别犹豫,赶紧和它成为朋友吧!。
高考数学中的向量运算技巧
高考数学中的向量运算技巧高考中的数学考试中,向量运算是一个重要的内容,且常常涉及到一些技巧和方法。
掌握了这些技巧和方法,不仅可以帮助我们更好地解答向量运算题目,还能提高我们的解题效率。
本文将介绍一些高考数学中的向量运算技巧,帮助同学们更好地备考和应对考试。
一、向量的加减法向量的加法和减法是数学中最基本的运算之一。
在高考中,常常会遇到需要进行向量的加减法运算的题目。
在进行向量的加减运算时,需要注意以下几点:1. 向量的加法满足交换律和结合律,即无论向量的顺序如何,其和向量的和不变。
2. 向量的减法可以看作是加法的反运算,即 a - b = a + (-b)。
3. 在进行向量的加减运算时,要特别注意向量的方向和长度。
需要保持相同方向和长度的向量进行运算。
二、向量的数量积数量积是向量运算中的重要概念之一,常用于计算两个向量之间的夹角、判断向量的垂直性等。
在高考中,需要掌握以下几个与数量积相关的技巧:1. 数量积的计算公式:对于向量 a 和向量 b,其数量积的计算公式为a·b = |a| |b| cosθ,其中 |a| 和 |b| 分别为向量 a 和 b 的长度,θ 为 a 和 b 之间的夹角。
2. 使用数量积判断两向量的夹角:根据数量积的性质,若两向量的数量积为零,则它们夹角为 90°,即垂直;若两向量的数量积为正数,则它们夹角为锐角;若两向量的数量积为负数,则它们夹角为钝角。
3. 使用数量积计算向量在某个方向上的投影:若向量 a 在向量 b 上的投影为 p,则p = |a| cosθ。
三、向量的叉乘运算向量的叉乘是向量运算中的另一个重要概念,常用于计算两向量所在平面的法向量和计算向量的面积等。
在高考中,需要了解以下几个与叉乘相关的技巧:1. 叉乘的计算公式:对于向量 a 和向量 b,其叉乘的计算公式为 a ×b = |a| |b| sinθ n,其中 |a| 和 |b| 分别为向量 a 和 b 的长度,θ 为 a 和 b 之间的夹角,n 为 a 和 b 所在平面的法向量。
向量证明题的解题思路与方法备课教案
向量证明题的解题思路与方法备课教案引言:向量证明题在高中数学中是一个重要的内容,它既考察了学生对向量的理解与运用,又培养了学生的逻辑思维能力和证明能力。
本教案旨在帮助学生掌握解决向量证明题的思路和方法。
一、认识向量:1. 向量的定义和计算方法。
2. 向量的加法、减法、数乘运算规则。
3. 向量的模、方向角和坐标表示。
二、向量的基本性质:1. 平行向量和共线向量的判定条件。
2. 直角向量和垂直向量的判定条件。
3. 零向量和单位向量的性质。
三、向量证明题的解题思路:1. 从已知条件出发,分析所求结论与已知条件之间的关系。
2. 利用向量的性质和运算规则,推导出结论所需要的等式或不等式。
3. 结合数学推理和几何直观,进行具体的证明过程。
4. 注意过程中的每一步都要有严密的逻辑推理,符合数学证明的规范。
四、向量证明题的常见类型:1. 平行四边形性质的证明。
2. 中点定理和角平分线性质的证明。
3. 向量共线定理和向量垂直定理的证明。
4. 三角形的几何性质与向量的等价关系证明。
五、解题方法的实践演练:1. 给出若干向量证明题的实例,引导学生按照解题思路进行推导证明。
2. 鼓励学生在实践中灵活运用向量的性质,寻找适当的角度解决问题。
3. 指导学生在纸上画图,辅助推理过程,增强几何直观感。
六、巩固与拓展:1. 提供一些参考资料和习题,供学生自主练习。
2. 鼓励学生参加数学竞赛,拓宽解题思路和应用能力。
结语:通过本教案的学习,相信学生们对向量证明题的解题思路和方法有了更深入的了解。
在今后的学习中,他们将能够熟练运用向量知识解决各类证明题,提升数学学科素养和解题能力。
空间向量的解题思路
空间向量的解题思路
解题空间向量的思路可以分为以下几个步骤:
1.确定问题:首先,要明确题目中给出的问题是什么,例如计算向量的模长、计算两个向量的点积或叉积、判断向量的共线性等等。
理解清楚问题的要求是解题的第一步。
2.给出已知条件:将题目中给出的已知条件列出来,这些条件可能包括向量的坐标、向量的关系等。
在解题过程中,要充分利用这些已知条件来推导出所需要的结果。
3.运用向量的基本概念和性质:在解题过程中,要熟悉和灵活运用向量的基本概念和性质,例如向量的加法、减法、数量积、向量积等。
根据题目的要求,选择合适的运算方法来进行计算。
4.运用几何直观:向量在空间中有几何直观的意义,可以通过几何直观来辅助解题。
例如,可以利用向量的方向和长度来判断向量的相对位置或共线性等。
5.计算和推导:根据题目要求,进行向量的计算和推导。
在计算过程中,要注意运算的顺序和符号的正确使用。
6.检查结果:在得到结果后,要对结果进行检查,确保计算的准确性。
可以通过代入原题中的已知条件来验证结果是否符合题目的要求。
总之,解题空间向量的关键是理解题目要求、运用向量的基本概念和性质、灵活运用几何直观,以及进行正确的计算和推导。
通过反复练习和积累经验,可以提高解题的能力和效率。
向量法解题中的数学思想方法
广 东乐 昌城 关 中学 5 2 o 12 o
掰
战 有 略 助 实 施 新 课 程 后 。 量 从 幕 后 走 到 台 向
: 形 结 合 数
数与 形 是数 学 中最 基本 的 两 大概 念 ,
前 . 为 高 中 数 学 的核 心概 念 . 用 向 量 成 运
法解 题 受到 空前 重 视 , 而要 提 高 向量 法解 题 的能 力 . 首先 要 从 战 略 上 、 观上 重 视 宏 数 学 思 想 方 法 .正 如 普 通 高 巾 数 学 课程
量运算 问题( 个过 程称为 关系映 射 ) 这 .
其次 , 向 量运 算 问题 求 解 , 到 向量 结 对 得
~
实 现 的.因此 , 量提 供 了一 种通 过 代 数 向
运算 刻 画几 何 对象 、 置关 系以 及度 量 问 位
题 的工具 .
D
图 3
二, /一 /
论 , 向量 结 论 作 出几 何 解 释 , 出几 何 对 得
分析 注意到条件I (, Il 耐一2 ) 有 0=
明显 的几 在 以C( , ) , 20 为
圆 心 , 为 半 径 的 圆 上 . 当 , C三 点 共 线 1 B,
时, J到最 I =( 1 (0I I 取 值, I , 一 , . 赢I 1 ) 2 )
试题 研究 ) 识延 知 伸
数学 教学通讯( 教师版 )
投稿邮 s k r , 3 OI 箱:j i1 I x @ p 6 CT
霸墨
摘
要
向量法解题中的数学思想方法
提 数 向
高 等 量 向 四 法
关 键 词
丘 志仪
量 种 洚
数学向量题型和解题方法
数学向量题型和解题方法数学向量是高中数学中重要的一章,涉及到向量的概念、表示、加减、数量积、向量积等等,是一道重要的数学工具。
在学习数学向量的过程中,不同的题型需要不同的解题方法,下面就来介绍一些常见的数学向量题型及解题方法。
一、向量的概念题型向量的概念题型多以向量的定义为主线,通过对向量的定义的理解和应用,来解决问题。
在这类题型中,需要注意向量的定义,了解向量的基本性质。
例如:1. 已知向量AB,求向量BA解法:向量BA是向量AB的相反向量,所以BA=-AB。
2. 若向量OA,OB,OC共线,则证明三角形ABC共线。
解法:若OA,OB,OC共线,则向量OA,OB,OC线性相关,设向量OA=k1OB+k2OC(k1,k2为实数),则只需要证明k1+k2=1即可。
因为三角形ABC的三个顶点不共线,所以可以得到向量OA,OB,OC线性无关。
所以k1+k2=1,三角形ABC共线。
二、向量的运算题型向量的运算题型多以向量的加减、数量积、向量积为主线,通过对向量的计算来解决问题。
在这类题型中,需要注意向量的运算法则,了解向量的性质。
例如:1. 已知向量AB=3i+4j,向量BC=5i+2j,求向量AC解法:向量AC=向量AB+向量BC=(3+5)i+(4+2)j=8i+6j。
2. 已知向量a=2i-j,向量b=3i+4j,求向量a与向量b的数量积。
解法:向量a与向量b的数量积为a·b=2×3+(-1)×4=2。
三、向量的几何应用题型向量的几何应用题型多以向量的几何应用为主线,通过对向量的几何意义的理解和应用,来解决问题。
在这类题型中,需要注意向量的几何意义,了解向量的几何应用。
例如:1. 已知三角形ABC的三个顶点A(1,2),B(2,3),C(4,5),求向量AB,向量BC和向量AC的夹角。
解法:向量AB=(1-2)i+(2-3)j=-i-j,向量BC=(4-2)i+(5-3)j=2i+2j,向量AC=向量AB+向量BC=i+j,所以cos∠ABC=(向量AB·向量BC)/(|向量AB||向量BC|)=(-1-2)/√2×2=-(1/2)。
高中数学复习专题讲座(第3讲)运用向量法解题的思路及方法
1题目高中数学复习专题讲座运用向量法解题高考要求平面向量是新教材改革增加的内容之一,近几年的全国使用新教材的高考试题逐渐加大了对这部分内容的考查力度,本节内容主要是帮助考生运用向量法来分析,解决一些相关问题重难点归纳1解决关于向量问题时,一要善于运用向量的平移、伸缩、合成、分解等变换,正确地进行向量的各种运算,加深对向量的本质的认识二是向量的坐标运算体现了数与形互相转化和密切结合的思想2向量的数量积常用于有关向量相等,两向量垂直、射影、夹角等问题中常用向量的直角坐标运算来证明向量的垂直和平行问题;利用向量的夹角公式和距离公式求解空间两条直线的夹角和两点间距离的问题3用空间向量解决立体几何问题一般可按以下过程进行思考(1)要解决的问题可用什么向量知识来解决?需要用到哪些向量?(2)所需要的向量是否已知?若未知,是否可用已知条件转化成的向量直接表示?(3)所需要的向量若不能直接用已知条件转化成的向量表示,则它们分别最易用哪个未知向量表示?这些未知向量与由已知条件转化的向量有何关系?(4)怎样对已经表示出来的所需向量进行运算,才能得到需要的结论?典型题例示范讲解例1如图,已知平行六面体ABCD—A1B1C1D1的底面 ABCD是菱形,且∠C1CB=∠C1CD=∠BCD(1)求证C1C⊥BD(2)当1CCCD的值为多少时,能使A1C⊥平面C1BD?请给出证明命题意图本题主要考查考生应用向量法解决向量垂直,夹角等问题以及对立体几何图形的解读能力知识依托解答本题的闪光点是以向量来论证立体几何中的垂直问题,这就使几何问题代数化,使繁琐的论证变得简单错解分析本题难点是考生理不清题目中的线面位置关系和数量关系的相互转化,再就是要清楚已知条件中提供的角与向量夹角的区别与联系技巧与方法利用a⊥ba·b=0来证明两直线垂直,只要证明两直线对应的向量的数量积为零即可(1)证明 设C B =a , C D =b ,1C C c = ,依题意,|a|=|b |,C D 、C B 、1C C中两两所成夹角为θ,于是DB =a -b ,1CC BD =c (a -b )=c ·a -c ·b =|c |·|a |cos θ-|c|·|b |cos θ=0,∴C 1C ⊥BD(2)解 若使A 1C ⊥平面C 1BD ,只须证A 1C ⊥BD ,A 1C ⊥DC 1, 由1111()()CA C D CA AA CD CC ⋅=+⋅-=(a +b +c )·(a -c )=|a |2+a ·b -b ·c -|c|2=|a |2-|c |2+|b |·|a |cos θ-|b |·|c|·cos θ=0,得 当|a =|c |时,A 1C ⊥DC 1,同理可证当|a |=|c|时,A 1C ⊥BD ,∴1CC CD =1时,A 1C ⊥平面C 1BD例2如图,直三棱柱ABC —A 1B 1C 1,底面△ABC 中,CA =CB =1,∠BCA =90°,AA 1=2,M 、N 分别是A 1B 1、A 1A 的中点(1)求B N的长;(2)求cos<11,BA CB>的值;(3)求证 A 1B ⊥C 1M 命题意图 本题主要考查考生运用向量法中的坐标运算的方法来解决立体几何问题知识依托 解答本题的闪光点是建立恰当的空间直角坐标系O -xyz ,进而找到点的坐标和求出向量的坐标错解分析 本题的难点是建系后,考生不能正确找到点的坐标技巧与方法 可以先找到底面坐标面xOy 内的A 、B 、C 点坐标,然后利用向量的模及方向来找出其他的点的坐标(1)解 如图,以C 为原点建立空间直角坐标系O -xyz 依题意得 B (0,1,0),N (1,0,1)∴|B N|=)01()10()01(222=-+-+-(2)解 依题意得 A 1(1,0,2),C (0,0,0),B 1(0,1,2) ∴1BA =1(1,1,2),CB -=(0,1,2)11BA CB ⋅=1×0+(-1)×1+2×2=3 |1BA|=6)02()10()01(222=-+-+-1||CB == 111111cos ,10||||BA CB BA CB BC CB ⋅∴<>===⋅(3)证明 依题意得 C 1(0,0,2),M (2,21,21)1111(,,0),(1,1,2)22C M A B ==--∴111111(1)1(2)00,,22A B C M A B C M ⋅=-⨯+⨯+-⨯=∴⊥∴A 1B ⊥C 1M例3三角形ABC 中,A (5,-1)、B (-1,7)、C (1,2),求 (1)BC 边上的中线AM 的长;(2)∠CAB 的平分线AD 的长;(3)cos ABC 的值解 (1)点M 的坐标为x M =)29,0(,29227;0211M y M ∴=+==+-||2AM ∴==(2)||10,||5AB AC ====D 点分BC 的比为2∴x D =31121227,3121121=+⨯+==+⨯+-D y||AD ==(3)∠ABC 是BA 与B C 的夹角,而BA=(6,8),B C =(2,-5)2629cos 145||||BA BC ABC BA BC ⋅∴====⋅学生巩固练习1 设A 、B 、C 、D 四点坐标依次是(-1,0),(0,2),(4,3),(3,1),则四边形ABCD 为( )A 正方形B 矩形C 菱形D 平行四边形2 已知△ABC 中, AB =a ,A C =b ,a ·b <0,S △ABC =415,|a|=3,|b |=5,则a与b 的夹角是( )A 30°B -150°C 150°D 30°或150°3 将二次函数y =x 2的图象按向量a 平移后得到的图象与一次函数y =2x-5的图象只有一个公共点(3,1),则向量a=_________4 等腰△ABC 和等腰Rt △ABD 有公共的底边AB ,它们所在的两个平面成60°角,若AB =16 cm,AC =17 cm,则CD =_________5 如图,在△ABC 中,设AB =a ,A C =b ,AP =c , AD =λa,(0<λ<1),AE =μb (0<μ<1),试用向量a ,b 表示c6 正三棱柱ABC —A 1B 1C 1的底面边长为a ,侧棱长为2a(1)建立适当的坐标系,并写出A 、B 、A 1、C 1的坐标; (2)求AC 1与侧面ABB 1A 1所成的角7 已知两点M (-1,0),N (1,0),且点P 使,,M P M N PM PN N M N P⋅⋅⋅成公差小于零的等差数列(1)点P 的轨迹是什么曲线?(2)若点P 坐标为(x 0,y 0),Q 为PM 与P N的夹角,求tan θ8 已知E 、F 、G 、H 分别是空间四边形ABCD 的边AB 、BC 、CD 、DA 的 中点(1)用向量法证明E 、F 、G 、H 四点共面; (2)用向量法证明 BD ∥平面EFGH ; (3)设M 是EG 和FH 的交点,求证 对空间任一点O ,有1(4O M O A O B O C O D =+++参考答案1 解析 AB =(1,2),D C =(1,2),∴AB =D C ,∴AB∥D C ,又线段AB 与线段DC 无公共点,∴AB ∥DC 且|AB |=|DC |,∴ABCD 是平行四边形,又|AB|=5,A C =(5,3),|A C |=34,∴|AB|≠|A C },∴ ABCD 不是菱形,更不是正方形; 又B C =(4,1),∴1·4+2·1=6≠0,∴AB 不垂直于B C ,∴ABCD 也不是矩形,故选D 答案 D2 解析 ∵21415=·3·5sin α得sin α=21,则α=30°或α=150°又∵a·b <0,∴α=150°答案 C3 (2,0)4 13 cm5 解 ∵BP 与BE 共线,∴BP =m BE =m (AE -AB )=m (μb-a ),∴AP =AB +BP =a +m (μb -a )=(1-m ) a+m μb ①又C P 与C D 共线,∴C P =n C D =n (AD -A C )=n (λa-b ), ∴AP =A C +C P =b +n (λa -b )=n λa+(1-n ) b ② 由①②,得(1-m )a +μm b =λn a+(1-n ) b∵a与b 不共线,∴110110m a n m m n n m λλμμ-=+-=⎧⎧⎨⎨=-+-=⎩⎩即 ③解方程组③得 m =λμμλμλ--=--11,11n代入①式得c =(1-m ) a+m μb =πμ-11[λ(1-μ) a+μ(1-λ)b ]6 解 (1)以点A 为坐标原点O ,以AB 所在直线为Oy 轴,以AA 1所在直线为Oz 轴,以经过原点且与平面ABB 1A 1垂直的直线为Ox 轴,建立空间直角坐标系由已知,得A (0,0,0),B (0,a ,0),A 1(0,0,2a ),C 1(-,2,23a a 2a )(2)取A 1B 1的中点M ,于是有M (0,2,2aa ),连AM ,MC 1,有1M C =(-23a ,0,0),且AB =(0,a ,0),1AA =(0,02a )由于1M C ·AB=0,1M C ·1AA =0,所以M C 1⊥面ABB 1A 1,∴AC 1与AM 所成的角就是AC 1与侧面ABB 1A 1所成的角∵1AC=(,),(0,,),222a a a A M -=22190244a AC AM a a ∴⋅=++=13||,||2AC AM a ====而2194cos ,322aAC AM a∴<>==⨯所以1AC AM与所成的角,即AC 1与侧面ABB 1A 1所成的角为30°7 解 (1)设P (x ,y ),由M (-1,0),N (1,0)得, PM =-M P=(-1-x ,-y ),PN N P =-=(1-x ,-y ), M N =-N M=(2,0),∴M P ·M N =2(1+x ), PM ·P N=x 2+y 2-1,N M N P ⋅ =2(1-x )于是,,,M P M N PM PN N M N P ⋅⋅⋅是公差小于零的等差数列,等价于⎩⎨⎧>=+⎪⎩⎪⎨⎧<+---++=-+03 0)1(2)1(2)]1(2)1(2[211222x y x x x x x y x 即 所以,点P 的轨迹是以原点为圆心,3为半径的右半圆(2)点P 的坐标为(x 0,y 0)220012,||||PM PN x y PM PN ⋅=+-=⋅===cos ||PM PN PM PNθ⋅∴==⋅010cos 1,0,23x πθθ<≤∴<≤≤<||3cos sin tan ,411cos 1sin 0222y x x =-==∴--=-=∴θθθθθ8 证明 (1)连结BG ,则 1()2EG EB BG EB BC BD EB BF EH EF EH =+=++=++=+由共面向量定理的推论知 E 、F 、G 、H 四点共面,(其中21BD=EH )(2)因为1111()2222EH AH AE AD AB AD AB BD =-=-=-=所以EH ∥BD ,又EH ⊂面EFGH ,BD ⊄面EFGH 所以BD ∥平面EFGH(3)连OM ,OA ,OB ,OC ,OD ,OE ,OG由(2)知12EH BD =,同理12FG BD = ,所以EH FG = ,EH FG ,所以EG 、FH 交于一点M 且被M 平分,所以 1111111()[()][()]2222222OM OE OG OE OG OA OB OC OD =+=+=+++ 1().4O A O B O C O D=+++课前后备注。
向量最值题型解题方法
向量最值题型解题方法向量问题一般分为向量的运算和向量的性质两个方面。
其中向量的运算包括向量的加法、减法、数量乘法、向量积和点积等;而向量的性质包括向量的模、单位向量、平行向量和垂直向量等。
下面我将分别介绍这些向量问题的解题方法。
一、向量的运算1.向量的加法向量的加法是指将两个向量按照一定的规则相加,其结果仍然是一个向量。
向量的加法满足交换律和结合律。
具体求向量的和时,只需将两个向量的对应分量相加即可。
2.向量的减法向量的减法是指将两个向量按照一定的规则相减,其结果仍然是一个向量。
向量的减法通过加上被减向量的负向量来实现。
具体求向量的差时,只需将两个向量进行相加,其中被减向量的各个分量取其相反数。
3.数量乘法向量的数量乘法是指一个向量与一个实数的乘积,其结果仍然是一个向量。
具体求向量的数量乘法时,只需将向量的各个分量与实数相乘即可。
4.向量积5.点积点积又称为数量积或内积,表示为\(A \cdot B\),是两个向量的数量积。
点积的结果是一个实数,等于两个向量的模的乘积与两个向量夹角的余弦值之积。
二、向量的性质1.向量的模向量的模是指向量的长度,表示为\(,A,\)或\(\,A\,\),即向量的终点到原点的距离。
根据勾股定理可以求出向量的模。
2.单位向量单位向量是指向量模为1的向量。
具体求单位向量时,只需将向量的各个分量除以向量的模即可。
3.平行向量平行向量是指夹角为0度或180度的两个向量。
两个向量平行的判断条件是它们的方向相同或相反。
4.垂直向量垂直向量是指夹角为90度的两个向量。
两个向量垂直的判断条件是它们的点积等于0。
在解决向量最值问题时,我们需要根据题目要求选择合适的方法。
根据向量的运算和性质,可以采用如下解题思路:第一步,读清题意,明确向量的数量、方向和运算等要求。
第二步,根据题意选择合适的向量算法。
如果题目要求计算向量的和、差或数量乘法,可以直接利用向量的运算法则进行计算。
如果题目要求计算向量的模、单位向量、平行向量或垂直向量,可以利用向量的性质进行计算。
法向量做题方法
法向量做题方法
法向量是一个向量,垂直于平面上的所有向量。
在数学中,我们可以使用法向量来解决许多与平面相关的问题,例如求平面的方程、判断平面的位置关系等。
以下是使用法向量解决问题的一般步骤:
1.确定平面上的两个不共线向量。
我们可以选择平面上的任意两个不共线向量作为基础向量。
2.计算法向量。
法向量可以通过将两个基础向量作叉积得到。
叉积的结果是一个垂直于这两个基础向量的向量,即法向量。
3.使用法向量解决问题。
一旦我们得到了平面的法向量,我们就可以使用它来解决各种问题,例如求平面的方程、判断平面的位置关系等。
在使用法向量解决问题时,需要注意以下几点:
1.法向量的方向是垂直于平面的,因此它可以用来判断平面的方向。
2.法向量的长度可以用来表示平面的陡峭程度。
3.如果两个平面的法向量相同,则这两个平面是平行的。
4.如果两个平面的法向量垂直,则这两个平面是垂直的。
总之,法向量是解决平面相关问题的重要工具,掌握其使用方法可以帮助我们更好地理解和解决各种数学问题。
向量题型归纳和解题方法
向量题型归纳和解题方法向量是数学中的一个重要概念,它可以用来描述空间中的方向和大小。
在学习向量的过程中,我们需要掌握一些基本的概念和解题方法。
本文将对向量的题型进行归纳和解题方法进行介绍。
一、基本概念1. 向量的定义:向量是具有大小和方向的量。
通常用有向线段来表示,其中起点表示向量的起点,终点表示向量的终点,箭头表示向量的方向和大小。
2. 向量的模长:向量的模长是指向量的长度,通常用||AB|| 或|AB| 表示。
计算公式为:||AB||=√(x2-x1)²+(y2-y1)²+(z2-z1)²。
3. 向量的方向角:向量的方向角是指向量与某个坐标轴或平面的夹角。
通常用α、β、γ表示。
4. 向量的共线性:如果两个向量的方向相同或相反,则它们是共线的。
如果两个向量的方向不同,则它们是不共线的。
5. 向量的平行四边形法则:两个向量的和是以它们为对角线的平行四边形的对角线。
二、题型归纳1. 向量的加减法:给定两个向量,求它们的和或差。
2. 向量的数量积:给定两个向量,求它们的数量积。
3. 向量的夹角:给定两个向量,求它们的夹角。
4. 向量的投影:给定一个向量和一个方向,求该向量在该方向上的投影。
5. 向量的垂直:给定两个向量,判断它们是否垂直。
6. 向量的共线性:给定两个向量,判断它们是否共线。
三、解题方法1. 向量的加减法:根据平行四边形法则,将两个向量首尾相接,然后连接对角线,对角线的长度即为所求向量的模长。
2. 向量的数量积:计算两个向量对应坐标的乘积之和,即可得到它们的数量积。
3. 向量的夹角:根据向量的数量积公式,计算两个向量的数量积,然后根据余弦定理计算夹角。
4. 向量的投影:根据向量的数量积公式,计算向量在该方向上的投影。
5. 向量的垂直:计算两个向量的数量积,如果结果为0,则它们垂直。
6. 向量的共线性:计算两个向量的数量积,如果结果为0,则它们共线。
以上是向量的基本概念、题型归纳和解题方法的介绍。
高中数学空间向量解题技巧
高中数学空间向量解题技巧在高中数学中,空间向量是一个重要的概念,也是解题中常常遇到的题型之一。
掌握好空间向量的解题技巧,不仅可以帮助我们更好地理解和应用数学知识,还可以提高解题的效率和准确性。
本文将介绍一些高中数学空间向量解题的技巧,希望能对高中学生和他们的父母有所帮助。
一、向量的表示和运算在解空间向量的题目时,首先要学会向量的表示和运算。
向量通常用有序数组表示,例如向量a可以表示为a=(a1,a2,a3)。
向量的运算包括加法、减法、数乘和点乘等。
以题目为例,假设有两个向量a=(1,2,3)和b=(4,5,6),求它们的和向量c=a+b。
解题思路:根据向量的加法规则,将两个向量的对应分量相加即可得到和向量。
所以c=(1+4,2+5,3+6)=(5,7,9)。
通过这个例子,我们可以看到向量的加法运算是将两个向量的对应分量相加,这是解题中常见的一种运算方式。
二、向量的模和方向在解题过程中,我们还需要了解向量的模和方向。
向量的模表示向量的长度,用数值表示,通常用符号表示,例如|a|表示向量a的模。
向量的方向表示向量的指向,可以用角度或方向向量表示。
以题目为例,假设有一个向量a=(3,4,5),求它的模和方向。
解题思路:根据向量的模的定义,向量的模等于向量的长度,可以通过勾股定理计算得到。
所以|a| = √(3^2+4^2+5^2) = √(9+16+25) = √50。
向量的方向可以通过计算向量的方向向量得到,即方向向量=(a1/|a|,a2/|a|,a3/|a|)。
所以方向向量=(3/√50,4/√50,5/√50)。
通过这个例子,我们可以看到向量的模和方向是解题中常常涉及的内容。
在解题时,我们可以利用勾股定理计算向量的模,利用向量的分量除以模来计算方向向量。
三、向量的共线和垂直在解题过程中,我们还需要了解向量的共线和垂直的概念。
向量a和向量b共线表示它们的方向相同或相反,可以用向量的比例关系表示。
- 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)。
1运用向量法解题思路及方法高考要求平面向量是新教材改革增加的内容之一,近几年的全国使用新教材的高考试题逐渐加大了对这部分内容的考查力度,本节内容主要是帮助考生运用向量法来分析,解决一些相关问题重难点归纳1解决关于向量问题时,一要善于运用向量的平移、伸缩、合成、分解等变换,正确地进行向量的各种运算,加深对向量的本质的认识二是向量的坐标运算体现了数与形互相转化和密切结合的思想2向量的数量积常用于有关向量相等,两向量垂直、射影、夹角等问题中常用向量的直角坐标运算来证明向量的垂直和平行问题;利用向量的夹角公式和距离公式求解空间两条直线的夹角和两点间距离的问题3用空间向量解决立体几何问题一般可按以下过程进行思考(1)要解决的问题可用什么向量知识来解决?需要用到哪些向量?(2)所需要的向量是否已知?若未知,是否可用已知条件转化成的向量直接表示?(3)所需要的向量若不能直接用已知条件转化成的向量表示,则它们分别最易用哪个未知向量表示?这些未知向量与由已知条件转化的向量有何关系?(4)怎样对已经表示出来的所需向量进行运算,才能得到需要的结论?典型题例示范讲解例1如图,已知平行六面体ABCD—A1B1C1D1的底面 ABCD是菱形,且∠C1CB=∠C1CD=∠BCD(1)求证C1C⊥BD(2)当1CCCD的值为多少时,能使A1C⊥平面C1BD?请给出证明命题意图本题主要考查考生应用向量法解决向量垂直,夹角等问题以及对立体几何图形的解读能力知识依托解答本题的闪光点是以向量来论证立体几何中的垂直问题,这就使几何问题代数化,使繁琐的论证变得简单错解分析本题难点是考生理不清题目中的线面位置关系和数量关系的相互转化,再就是要清楚已知条件中提供的角与向量夹角的区别与联系技巧与方法利用a⊥ba·b=0来证明两直线垂直,只要证明两直线对应的向量的数量积为零即可(1)证明 设CB =a , CD =b ,1CC c = ,依题意,|a |=|b |,CD 、CB 、 1CC 中两两所成夹角为θ,于是 DB =a -b,1CC BD =c (a -b )=c ·a -c ·b =|c |·|a |cos θ-|c|·|b |cos θ=0,∴C 1C ⊥BD(2)解 若使A 1C ⊥平面C 1BD ,只须证A 1C ⊥BD ,A 1C ⊥DC 1,由1111()()CA C D CA AA CD CC ⋅=+⋅-=(a +b +c )·(a -c )=|a |2+a ·b -b ·c -|c |2=|a |2-|c |2+|b |·|a |cos θ-|b |·|c|·cos θ=0,得当|a =|c |时,A 1C ⊥DC 1,同理可证当|a |=|c|时,A 1C ⊥BD , ∴1CC CD=1时,A 1C ⊥平面C 1BD 例2如图,直三棱柱ABC —A 1B 1C 1,底面△ABC 中,CA=CB=1,∠BCA=90°,AA 1=2,M 、N 分别是A 1B 1、A 1A 的中点(1)求BN的长;(2)求cos<11,BA CB>的值;(3)求证 A 1B ⊥C 1M命题意图 本题主要考查考生运用向量法中的坐标运算的方法来解决立体几何问题知识依托 解答本题的闪光点是建立恰当的空间直角坐标系O -xyz,进而找到点的坐标和求出向量的坐标错解分析 本题的难点是建系后,考生不能正确找到点的坐标技巧与方法 可以先找到底面坐标面xOy 内的A 、B 、C 点坐标,然后利用向量的模及方向来找出其他的点的坐标(1)解 如图,以C 为原点建立空间直角坐标系O -xyz依题意得 B(0,1,0),N(1,0,1)∴|BN|=)01()10()01(222=-+-+-(2)解 依题意得 A 1(1,0,2),C(0,0,0),B 1(0,1,2)∴1BA =1(1,1,2),CB -=(0,1,2)11BA CB ⋅=1×0+(-1)×1+2×2=3 |1BA|=6)02()10()01(222=-+-+-1||CB ==111111cos ,||||BA CB BA CB BC CB ⋅∴<>===⋅(3)证明 依题意得 C 1(0,0,2),M(2,21,21)1111(,,0),(1,1,2)22C M A B ==--∴111111(1)1(2)00,,22A B C M A B C M ⋅=-⨯+⨯+-⨯=∴⊥∴A 1B ⊥C 1M例3三角形ABC 中,A(5,-1)、B(-1,7)、C(1,2),求 (1)BC 边上的中线AM 的长;(2)∠CAB的平分线AD 的长;(3)cosABC 的值解 (1)点M 的坐标为x M =)29,0(,29227;0211M y M ∴=+==+-||2AM ∴==(2)||10,||5AB AC ====D 点分的比为2∴x D =31121227,3121121=+⨯+==+⨯+-D y||AD =(3)∠ABC 是BA 与BC 的夹角,而BA=(6,8),BC =(2,-5)2629cos 145||||BA BC ABC BA BC ⋅∴====⋅学生巩固练习1 设A 、B 、C 、D 四点坐标依次是(-1,0),(0,2),(4,3),(3,1),则四边形ABCD 为( )A 正方形B 矩形C 菱形D 平行四边形2 已知△ABC 中, AB =a ,AC =b ,a ·b <0,S △ABC =415,|a|=3,| b |=5,则a 与b 的夹角是( )A 30°B -150°C 150°D 30°或150°3 将二次函数y=x 2的图象按向量a平移后得到的图象与一次函数y=2x -5的图象只有一个公共点(3,1),则向量a=_________4 等腰△ABC 和等腰Rt △ABD 有公共的底边AB ,它们所在的两个平面成60°角,若AB=16cm,AC=17 cm,则CD=_________5 如图,在△ABC 中,设AB =a ,AC =b ,AP =c , AD =λa,(0<λ<1),AE =μb (0<μ<1),试用向量a ,b 表示c6 正三棱柱ABC —A 1B 1C 1的底面边长为a,侧棱长为2a(1)建立适当的坐标系,并写出A 、B 、A 1、C 1的坐标; (2)求AC 1与侧面ABB 1A 1所成的角7 已知两点M(-1,0),N(1,0),且点P 使,,MP MN PM PN NM NP ⋅⋅⋅成公差小于零的等差数列(1)点P 的轨迹是什么曲线?(2)若点P 坐标为(x 0,y 0),Q 为PM 与PN的夹角,求tan θ8 已知E 、F 、G 、H 分别是空间四边形ABCD 的边AB 、BC 、CD 、DA 的 中点(1)用向量法证明E 、F 、G 、H 四点共面; (2)用向量法证明 BD ∥平面EFGH ;(3)设M 是EG 和FH 的交点,求证 对空间任一点O ,有1()4OM OA OB OC OD =+++参考答案1 解析 AB =(1,2),DC =(1,2),∴AB =DC ,∴AB ∥DC,又线段AB 与线段DC 无公共点,∴AB ∥DC 且|AB|=|DC|,∴ABCD 是平行四边形,又|AB|=5,AC =(5,3),|AC |=34,∴|AB|≠|AC },∴ ABCD 不是菱形,更不是正方形; 又BC =(4,1),∴1·4+2·1=6≠0,∴AB不垂直于BC ,∴ABCD 也不是矩形,故选D答案 D2 解析 ∵21415=·3·5sin α得sin α=21,则α=30°或α=150°又∵a ·b<0,∴α=150°答案 C3 (2,0)4 13 cm5 解 ∵BP 与BE 共线,∴BP =m BE =m(AE -AB )=m(μb -a),∴AP =AB +BP =a +m(μb -a )=(1-m) a+m μb ①又CP 与CD 共线,∴CP =n CD =n(AD -AC )=n(λa -b),∴AP =AC +CP =b +n(λa -b )=n λa+(1-n) b ② 由①②,得(1-m )a +μm b =λn a+(1-n) b∵a 与b不共线,∴110110m a n m m n n m λλμμ-=+-=⎧⎧⎨⎨=-+-=⎩⎩即 ③解方程组③得 m=λμμλμλ--=--11,11n 代入①式得c =(1-m) a +m μb =πμ-11[λ(1-μ) a +μ(1-λ)b ]6 解 (1)以点A 为坐标原点O ,以AB 所在直线为Oy 轴,以AA 1所在直线为Oz 轴,以经过原点且与平面ABB 1A 1垂直的直线为Ox 轴,建立空间直角坐标系由已知,得A(0,0,0),B(0,a,0),A 1(0,0,2a),C 1(-,2,23a a 2a)(2)取A 1B 1的中点M ,于是有M(0,2,2a a ),连AM ,MC 1,有1MC =(-23a,0,0),且AB =(0,a,0),1AA =(0,02a)由于1MC ·AB =0,1MC ·1AA=0,所以MC 1⊥面ABB 1A 1,∴AC 1与AM 所成的角就是AC 1与侧面ABB 1A 1所成的角∵1AC =(,),(0,),222a aa AM -= 22190244a AC AM a a ∴⋅=++=13||,||2AC AM a === 而2194cos,32aAC AMa∴<>==⨯所以1AC AM与所成的角,即AC1与侧面ABB1A1所成的角为30°7解(1)设P(x,y),由M(-1,0),N(1,0)得,PM=-MP=(-1-x,-y),PN NP=-=(1-x,-y),MN=-NM=(2,0),∴MP·MN=2(1+x), PM·PN=x2+y2-1,NM NP⋅=2(1-x)于是,,,MP MN PM PN NM NP⋅⋅⋅是公差小于零的等差数列,等价于⎩⎨⎧>=+⎪⎩⎪⎨⎧<+---++=-+3)1(2)1(2)]1(2)1(2[211222xyxxxxxyx即所以,点P的轨迹是以原点为圆心,3为半径的右半圆(2)点P的坐标为(x0,y0)220012,||||PM PN x y PM PN⋅=+-=⋅===cos||PM PNPM PNθ⋅∴==⋅10cos1,0,23xπθθ<≤<≤≤<||3cossintan,411cos1sin222yxx=-==∴--=-=∴θθθθθ8证明(1)连结BG,则1()2EG EB BG EB BC BD EB BF EH EF EH =+=++=++=+由共面向量定理的推论知E、F、G、H四点共面,(其中21BD=EH)(2)因为1111()2222EH AH AE AD AB AD AB BD =-=-=-=所以EH ∥BD ,又EH ⊂面EFGH ,BD ⊄面EFGH 所以BD ∥平面EFGH(3)连OM ,OA ,OB ,OC ,OD ,OE ,OG由(2)知12EH BD = ,同理12FG BD = ,所以EH FG =,EH FG,所以EG 、FH 交于一点M 且被M 平分,所以1111111()[()][()]2222222OM OE OG OE OG OA OB OC OD =+=+=+++ 1().4OA OB OC OD =+++。