最新学案27平面向量的数量积及其应用

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学案27平面向量的数量积及其应用

学案27 平面向量的数量积及其应用

导学目标: 1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义.2.了解平面向量的数量积与向量投影的关系.3.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算.4.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系.5.会用向量方法解决某些简单的平面几何问题.6.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题.

自主梳理

1.向量数量积的定义

(1)向量数量积的定义:____________________________________________,其中|a |cos 〈a ,b 〉叫做向量a 在b 方向上的投影.

(2)向量数量积的性质: ①如果e 是单位向量,则a·e =e·a =__________________; ②非零向量a ,b ,a ⊥b ⇔________________; ③a·a =________________或|a |=________________; ④cos 〈a ,b 〉=________; ⑤|a·b |____|a||b |.

2.向量数量积的运算律 (1)交换律:a·b =________; (2)分配律:(a +b )·c =________________; (3)数乘向量结合律:(λa )·b =________________. 3.向量数量积的坐标运算与度量公式

(1)两个向量的数量积等于它们对应坐标乘积的和,即若a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),则a·b =________________________;

(2)设a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),则a ⊥b ⇔________________________; (3)设向量a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),

则|a |=________________,cos 〈a ,b 〉=____________________________.

(4)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB →=________________________,所以|AB →

|=_____________________.

自我检测

1.(2010·湖南)在Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =4,则AB →·AC →

等于 ( ) A .-16 B .-8 C .8 D .16

2.(2010·重庆)已知向量a ,b 满足a·b =0,|a |=1,|b |=2,则|2a -b |= ( ) A .0 B .2 2 C .4 D .8

3.(2011·福州月考)已知a =(1,0),b =(1,1),(a +λb )⊥b ,则λ等于 ( )

A .-2

B .2 C.1

2

D .-1

2

4.平面上有三个点A (-2,y ),B (0,«Skip Record If...»),C (x ,y ),若A B →

⊥BC →

,则动点C 的轨迹方程为________________.

5.(2009·天津)若等边△ABC 的边长为2«Skip Record If...»,平面内一点M 满足CM →

=16CB →+23

CA →,则MA →·MB →=________.

探究点一 向量的模及夹角问题 例1 (2011·马鞍山月考)已知|a |=4,|b |=3,(2a -3b )·(2a +b )=61. (1)求a 与b 的夹角θ;(2)求|a +b |;

(3)若AB →=a ,BC →

=b ,求△ABC 的面积.

变式迁移1 (1)已知a ,b 是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量c 满足(a -c )·(b -c )=0,则|c |的最大值是 ( )

A .1

B .2

C. 2

D.2

2

(2)已知i ,j 为互相垂直的单位向量,a =i -2j ,b =i +λj ,且a 与b 的夹角为锐角,实数λ的取值范围为________.

探究点二 两向量的平行与垂直问题

例2 已知a =(cos α,sin α),b =(cos β,sin β),且k a +b 的长度是a -k b 的长度的3倍(k >0).

(1)求证:a +b 与a -b 垂直; (2)用k 表示a ·b ; (3)求a ·b 的最小值以及此时a 与b 的夹角θ.

变式迁移2 (2009·江苏)设向量a =(4cos α,sin α),b =(sin β,4cos β),c =(cos β,-4sin β).

(1)若a 与b -2c 垂直,求tan(α+β)的值; (2)求|b +c |的最大值;

(3)若tan αtan β=16,求证:a ∥b .

探究点三 向量的数量积在三角函数中的应用

例3 已知向量a =⎝⎛⎭⎫cos 32

x ,sin 3

2x , b =⎝⎛⎭⎫cos x 2,-sin x 2,且x ∈⎣⎡⎦⎤-π3,π4. (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.

变式迁移3 (2010·四川)已知△ABC 的面积S =«Skip Record If...»AB →·AC →

·=3,且cos B =3

5,求cos C .

1.一些常见的错误结论:

(1)若|a |=|b |,则a =b ;(2)若a 2=b 2,则a =b ;(3)若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c ;(4)若a·b =0,则a =0或b =0;(5)|a·b |=|a |·|b |;(6)(a·b )c =a (b·c );(7)若a·b =a·c ,则b =c .以上结论都是错误的,应用时要注意.

2.平面向量的坐标表示与向量表示的比较:

1,y 1),b =(x 2,y 2),θ是向量a 与b 的夹角.

向量表示 坐标表示

向量a 的模 |a |=a·a =a 2 |a |=x 21+y 21

a 与

b 的数量积 a·b =|a||b |cos θ a·b =x 1x 2+y 1y 2 a 与b 共线的充要条件 A ∥b (b ≠0)⇔a =λb a ∥b ⇔x 1y 2-x 2y 1=0 非零向量a ,b 垂直的充要条

a ⊥

b ⇔a·b =0 a ⊥b ⇔x 1x 2+y 1y 2=0

向量a 与b 的夹角 cos θ=a·b

|a||b|

cos θ=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21 x 22+y 22

(1)要证AB =CD ,可转化证明AB →2=CD →2或|AB →|=|CD →

|.

(2)要证两线段AB ∥CD ,只要证存在唯一实数«Skip Record If...»≠0,使等式AB →

=λCD →

成立即可.

(3)要证两线段AB ⊥CD ,只需证AB →·CD →

=0.

(满分:75分)

一、选择题(每小题5分,共25分) 1.(2010·重庆)若向量a =(3,m ),b =(2,-1),a·b =0,则实数m 的值为 ( )

A .-32 B.32

C .2

D .6

2.已知非零向量a ,b ,若|a |=|b |=1,且a ⊥b ,又知(2a +3b )⊥(k a -4b ),则实数k 的值为 ( )

A .-6

B .-3

C .3

D .6

3.已知△ABC 中,AB →=a ,AC →

=b ,a·b <0,S △ABC =154

,|a |=3,|b |=5,则∠BAC 等于

( )

A .30°

B .-150°

C .150°

D .30°或150°

4.(2010·湖南)若非零向量a ,b 满足|a |=|b |,(2a +b )·b =0,则a 与b 的夹角为 ( ) A .30° B .60° C .120° D .150° 5.已知a =(2,3),b =(-4,7),则a 在b 上的投影为 ( )

A.135

B.655

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