高考數(shù)學(xué)浙江理科一輪【第四章】三角函數(shù)、解三角形 第四章 4.2
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1、 精品資料 4.2 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示 1. 平面向量基本定理 如果e1、e2是同一平面內(nèi)的兩個不共線向量,那么對于這一平面內(nèi)的任意向量a,有且只有一對實(shí)數(shù)λ1、λ2,使a=λ1e1+λ2e2. 其中,不共線的向量e1、e2叫做表示這一平面內(nèi)所有向量的一組基底. 2. 平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算 (1)向量加法、減法、數(shù)乘及向量的模 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),則 a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b=(x1-x2,y1-y2), λa=(λx1,λy1),|a|=. (2)向量坐標(biāo)的求法
2、①若向量的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn),則終點(diǎn)坐標(biāo)即為向量的坐標(biāo). ②設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則=(x2-x1,y2-y1),||=. 3. 平面向量共線的坐標(biāo)表示 設(shè)a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b≠0.a∥b?x1y2-x2y1=0. 1. 判斷下面結(jié)論是否正確(請在括號中打“√”或“”) (1)平面內(nèi)的任何兩個向量都可以作為一組基底. ( ) (2)在△ABC中,向量,的夾角為∠ABC. ( ) (3)若a,b不共線,且λ1a+μ1b=λ2a+μ2b,則λ1=λ2,μ1=μ2. ( √ ) (4)平面向量的基底不唯一,
3、只要基底確定后,平面內(nèi)的任何一個向量都可被這組基底唯一表示. ( √ ) (5)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件可表示成=. ( ) (6)已知向量a=(1-sin θ,1),b=(,1+sin θ),若a∥b,則θ等于45. ( ) 2. 已知點(diǎn)A(6,2),B(1,14),則與共線的單位向量為 ( ) A.(,-)或(-,) B.(,-) C.(-,)或(,-) D.(-,) 答案 C 解析 因?yàn)辄c(diǎn)A(6,2),B(1,14), 所以=(-5,12),||=13, 與共線的單位向量為=(-5
4、,12) =(-,). 3. 已知A(-3,0),B(0,2),O為坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)C在∠AOB內(nèi),|OC|=2,且∠AOC=,設(shè)= λ+(λ∈R),則λ的值為 ( ) A.1 B. C. D. 答案 D 解析 過C作CE⊥x軸于點(diǎn)E(圖略). 由∠AOC=,知|OE|=|CE|=2, 所以=+=λ+, 即=λ, 所以(-2,0)=λ(-3,0),故λ=. 4. 在?ABCD中,AC為一條對角線,=(2,4),=(1,3),則向量的坐標(biāo)為__________. 答案 (-3,-5) 解析 ∵+=,∴=-=(-1,-1), ∴=-=-=(
5、-3,-5). 5. 在平面直角坐標(biāo)系中,O為坐標(biāo)原點(diǎn),A、B、C三點(diǎn)滿足=+,則=________. 答案 解析 ∵=+, ∴-=-+=(-), ∴=,∴=. 題型一 平面向量基本定理的應(yīng)用 例1 在△ABC中,點(diǎn)P是AB上一點(diǎn),且=+,Q是BC的中點(diǎn),AQ與CP的交點(diǎn)為M,又=t,試求t的值. 思維啟迪 根據(jù)題意可選擇,為一組基底,將,線性表示出來,通過=t鍵立關(guān)于t的方程組,從而求出t的值. 解 ∵=+, ∴3=2+, 即2-2=-, ∴2=, 即P為AB的一個三等分點(diǎn)(靠近點(diǎn)A),如圖所示. ∵A,M,Q三點(diǎn)共線, ∴設(shè)=x+(1-x)=+(x-1)
6、, 而=-,∴=+(-1). 又=-=-, 由已知=t可得, +(-1)=t(-), ∴,解得t=. 思維升華 平面向量基本定理表明,平面內(nèi)的任意一個向量都可用一組基底唯一表示,題中將同一向量用同一組基底的兩種形式表示出來,因此根據(jù)表示的“唯一性”可建立方程組求解. 如圖,在△ABC中,=,P是BN上的一點(diǎn),若 =m+,則實(shí)數(shù)m的值為________. 答案 解析 設(shè)||=y(tǒng),||=x, 則=+=-, ① =+=+, ② ①y+②x得=+, 令=,得y=x,代入得m=. 題型二 平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算 例2 已知A(1,
7、-2),B(2,1),C(3,2),D(-2,3), (1)求+2-3; (2)設(shè)=3,=-2,求及M、N點(diǎn)的坐標(biāo). 思維啟迪 (1)直接計算、、的坐標(biāo),然后運(yùn)算; (2)根據(jù)向量的坐標(biāo)相等列方程求點(diǎn)M,N的坐標(biāo). 解 (1)∵A(1,-2),B(2,1),C(3,2),D(-2,3), ∴=(-2-1,3+2)=(-3,5), =(-2-2,3-1)=(-4,2), =(3-2,2-1)=(1,1), ∴+2-3=(-3,5)+2(-4,2)-3(1,1) =(-3-8-3,5+4-3)=(-14,6). (2)∵=3,=-2, ∴=-=-2-3=-2+3, 由A、
8、B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)可得=(3,2)-(1,-2)=(2,4). ∴=-2(1,1)+3(2,4)=(4,10). 設(shè)M(xM,yM),N(xN,yN). 又=3,∴-=3(-), ∴(xM,yM)-(3,2)=3[(1,-2)-(3,2)]=(-6,-12). ∴xM=-3,yM=-10,∴M(-3,-10). 又=-2,即-=-2, ∴(xN,yN)-(3,2)=-2(1,1), ∴xN=1,yN=0,∴N(1,0). 思維升華 向量的坐標(biāo)運(yùn)算主要是利用加、減、數(shù)乘運(yùn)算法則進(jìn)行.若已知有向線段兩端點(diǎn)的坐標(biāo),則應(yīng)先求出向量的坐標(biāo),解題過程中要注意方程思想的運(yùn)用及正確使用運(yùn)算法則
9、. 已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).設(shè)=a,=b,=c,且=3c,=-2b, (1)求3a+b-3c; (2)求滿足a=mb+nc的實(shí)數(shù)m,n; (3)求M、N的坐標(biāo)及向量的坐標(biāo). 解 由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8). (1)3a+b-3c=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8) =(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42). (2)∵mb+nc=(-6m+n,-3m+8n), ∴解得 (3)設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),∵=-=3c, ∴=3c+=(3,24)+(-3,-4)=(0,20). ∴M(0,20).又∵
10、=-=-2b, ∴=-2b+=(12,6)+(-3,-4)=(9,2), ∴N(9,2).∴=(9,-18). 題型三 向量共線的坐標(biāo)表示 例3 (1)已知梯形ABCD,其中AB∥CD,且DC=2AB,三個頂點(diǎn)A(1,2),B(2,1),C(4,2),則點(diǎn)D的坐標(biāo)為________. (2)已知向量a=(3,1),b=(1,3),c=(k,7),若(a-c)∥b,則k=________. 思維啟迪 (1)根據(jù)向量共線列式求相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo); (2)根據(jù)向量共線求參數(shù). 答案 (1)(2,4) (2)5 解析 (1)∵在梯形ABCD中,DC=2AB,∴=2. 設(shè)點(diǎn)D的坐標(biāo)為(x,
11、y), 則=(4,2)-(x,y)=(4-x,2-y), =(2,1)-(1,2)=(1,-1), ∴(4-x,2-y)=2(1,-1),即(4-x,2-y)=(2,-2), ∴,解得,故點(diǎn)D的坐標(biāo)為(2,4). (2)依題意得a-c=(3,1)-(k,7)=(3-k,-6), 又∵(a-c)∥b, 故=,∴k=5. 思維升華 (1)兩平面向量共線的充要條件有兩種形式:①若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件是x1y2-x2y1=0;②若a∥b(a≠0),則b=λa. (2)向量共線的坐標(biāo)表示既可以判定兩向量平行,也可以由平行求參數(shù).當(dāng)兩向量的坐標(biāo)均非零
12、時,也可以利用坐標(biāo)對應(yīng)成比例來求解. (1)已知向量a=(1,2),b=(1,0),c=(3,4).若λ為實(shí)數(shù),(a+λb)∥c,則λ等于 ( ) A. B. C.1 D.2 (2)已知向量=(3,-4),=(6,-3),=(5-m,-3-m),若點(diǎn)A、B、C能構(gòu)成三角形,則實(shí)數(shù)m滿足的條件是________. 答案 (1)B (2)m≠ 解析 (1)∵a=(1,2),b=(1,0), ∴a+λb=(1,2)+λ(1,0)=(1+λ,2), 由于(a+λb)∥c,且c=(3,4), ∴4(1+λ)-6=0,解得λ=. (2)
13、因?yàn)椋?3,-4),=(6,-3),=(5-m,-3-m), 所以=(3,1),=(-m-1,-m). 由于點(diǎn)A、B、C能構(gòu)成三角形,所以與不共線, 而當(dāng)與共線時,有=,解得m=, 故當(dāng)點(diǎn)A、B、C能構(gòu)成三角形時實(shí)數(shù)m滿足的條件是m≠. 忽視平行四邊形的多樣性致誤 典例:(14分)已知平行四邊形三個頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1,0),(3,0),(1,-5),求第四個頂點(diǎn)的坐標(biāo). 易錯分析 此題極易出現(xiàn)思維定勢,認(rèn)為平行四邊形只有一種情形,在解題思路中出現(xiàn)漏解.實(shí)際上,題目條件中只給出平行四邊形的三個頂點(diǎn),并沒有規(guī)定順序,可能有三種情形. 規(guī)范解答 解 如圖所示, 設(shè)
14、A(-1,0),B(3,0),C(1,-5),D(x,y). [1分] ①若四邊形ABCD1為平行四邊形,則=,而=(x+1,y), =(-2,-5). 由=,得 ∴∴D1(-3,-5). [5分] ②若四邊形ACD2B為平行四邊形,則=2. 而=(4,0),=(x-1,y+5). ∴∴∴D2(5,-5). [9分] ③若四邊形ACBD3為平行四邊形,則=. 而=(x+1,y),=(2,5), ∴∴∴D3(1,5). [13分] 綜上所述,平行四邊形第四個頂點(diǎn)的坐標(biāo)為(-3,-5)或(5,-5)或(1,5). [14
15、分] 溫馨提醒 (1)本題考查向量坐標(biāo)的基本運(yùn)算,難度中等,但錯誤率較高,典型錯誤是忽視了分類討論.此外,有的學(xué)生不知道運(yùn)用平行四邊形的性質(zhì),找不到解決問題的切入口. (2)向量本身就具有數(shù)形結(jié)合的特點(diǎn),所以在解決此類問題時,要注意畫圖,利用數(shù)形結(jié)合的思想求解. 方法與技巧 1. 平面向量基本定理的本質(zhì)是運(yùn)用向量加法的平行四邊形法則,將向量進(jìn)行分解. 向量的坐標(biāo)表示的本質(zhì)是向量的代數(shù)表示,其中坐標(biāo)運(yùn)算法則是運(yùn)算的關(guān)鍵. 2. 平面向量共線的坐標(biāo)表示 (1)兩向量平行的充要條件 若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件是a=λb,這與x1y2-x2y1=0
16、在本質(zhì)上是沒有差異的,只是形式上不同. (2)三點(diǎn)共線的判斷方法 判斷三點(diǎn)是否共線,先求由三點(diǎn)組成的任兩個向量,然后再按兩向量共線進(jìn)行判定. 失誤與防范 1. 要區(qū)分點(diǎn)的坐標(biāo)和向量的坐標(biāo),向量坐標(biāo)中包含向量大小和方向兩種信息;兩個向量共線有方向相同、相反兩種情況. 2. 若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件不能表示成=,因?yàn)閤2,y2有可能等于0,所以應(yīng)表示為x1y2-x2y1=0. A組 專項(xiàng)基礎(chǔ)訓(xùn)練 (時間:40分鐘) 一、選擇題 1. (2012廣東)若向量=(2,3),=(4,7),則等于 ( ) A.(-2,-4)
17、 B.(2,4) C.(6,10) D.(-6,-10) 答案 A 解析 由于=(2,3),=(4,7), 所以=+=(2,3)+(-4,-7)=(-2,-4). 2. 在△ABC中,點(diǎn)P在BC上,且=2,點(diǎn)Q是AC的中點(diǎn),若=(4,3),=(1,5),則等于 ( ) A.(-2,7) B.(-6,21) C.(2,-7) D.(6,-21) 答案 B 解析?。?=3(2-) =6-3=(6,30)-(12,9) =(-6,21) 3. 設(shè)向量a,b滿足|a|=2,b=(2,1),則“a=(4,2)”是“a
18、∥b”成立的是 ( ) A.充要條件 B.必要不充分條件 C.充分不必要條件 D.既不充分也不必要條件 答案 C 解析 若a=(4,2),則|a|=2,且a∥b都成立; 因a∥b,設(shè)a=λb=(2λ,λ),由|a|=2,知 4λ2+λ2=20,∴λ2=4,∴λ=2, ∴a=(4,2)或a=(-4,-2). 因此“a=(4,2)”是“a∥b”成立的充分不必要條件. 4. 已知a=(1,1),b=(1,-1),c=(-1,2),則c等于 ( ) A.-a+b B.a-b C.-a-b D.-a+b 答案 B 解析 設(shè)c=λa+μb,
19、 ∴(-1,2)=λ(1,1)+μ(1,-1), ∴,∴,∴c=a-b. 5. 如圖,在△OAB中,P為線段AB上的一點(diǎn),=x+y,且 =2,則 ( ) A.x=,y= B.x=,y= C.x=,y= D.x=,y= 答案 A 解析 由題意知=+,又=2,所以=+=+(-)=+,所以x=,y=. 二、填空題 6. 已知A(-3,0),B(0,),O為坐標(biāo)原點(diǎn),C在第二象限,且∠AOC=30,=λ+,則實(shí)數(shù)λ的值為________. 答案 1 解析 由題意知=(-3,0),=(0,),則=(-3λ,), 由∠AOC=30知以x軸
20、的非負(fù)半軸為始邊,OC為終邊的一個角為150, ∴tan 150=,即-=-,∴λ=1. 7. 已知向量a=(1,2),b=(x,1),u=a+2b,v=2a-b,且u∥v,則實(shí)數(shù)x的值為________. 答案 解析 因?yàn)閍=(1,2),b=(x,1),u=a+2b,v=2a-b, 所以u=(1,2)+2(x,1)=(2x+1,4), v=2(1,2)-(x,1)=(2-x,3), 又因?yàn)閡∥v,所以3(2x+1)-4(2-x)=0, 即10x=5,解得x=. 8. △ABC中,內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,若p=(a+c,b),q=(b-a,c-a),且p∥q
21、,則角C=________.
答案 60
解析 因?yàn)閜∥q,則(a+c)(c-a)-b(b-a)=0,
所以a2+b2-c2=ab,=,
結(jié)合余弦定理知,cos C=,
又0 22、,-3).
10.如圖,G是△OAB的重心,P,Q分別是邊OA、OB上的動點(diǎn),且
P,G,Q三點(diǎn)共線.
(1)設(shè)=λ,將用λ,,表示;
(2)設(shè)=x,=y(tǒng),證明:+是定值.
(1)解?。剑剑耍剑?-)
=(1-λ)+λ.
(2)證明 一方面,由(1),得
=(1-λ)+λ=(1-λ)x+λy;①
另一方面,∵G是△OAB的重心,
∴==(+)=+.②
而,不共線,∴由①②,得
解得∴+=3(定值).
B組 專項(xiàng)能力提升
(時間:30分鐘)
1. 已知a,b是不共線的向量,=λa+b,=a+μb,λ,μ∈R,那么A、B、C三點(diǎn)共線的充要條件為 23、 ( )
A.λ+μ=2 B.λ-μ=1
C.λμ=-1 D.λμ=1
答案 D
解析 ∵A、B、C三點(diǎn)共線,
∴存在實(shí)數(shù)t,滿足=t,
即λa+b=ta+μtb,又a,b是不共線的向量,
∴,∴λμ=1.
2. 已知△ABC中,點(diǎn)D在BC邊上,且=2,=r+s,則r+s的值是( )
A. B. C.-3 D.0
答案 D
解析 ∵=-,
∴=--=--,
∴=-,∴=-.
又=r+s,∴r=,s=-,
∴r+s=0,故選D.
3. 如圖,四邊形ABCD是菱形,延長CD至E,使得DE=2CD,若動
點(diǎn)P從點(diǎn)A出 24、發(fā),沿菱形的邊按逆時針方向運(yùn)動一周回到A點(diǎn),其
中=λ+μ,則λ+μ的最大值為________.
答案 4
解析 ∵=+=-2=-2,
∴=λ+μ=λ+μ(-2)
=(λ-2μ)+μ.
∴①當(dāng)點(diǎn)P在線段AB上時,0≤λ-2μ≤1,μ=0,此時0≤λ+μ≤1;
②當(dāng)點(diǎn)P在線段BC上時,λ-2μ=1,0≤μ≤1,此時1≤λ+μ=1+3μ≤4;
③當(dāng)點(diǎn)P在線段DC上時,0≤λ-2μ≤1,μ=1,此時3≤λ+μ≤1+3μ=4;
④當(dāng)點(diǎn)P在線段AD上時,λ-2μ=0,0≤μ≤1,此時0≤λ+μ=3μ≤3;
∴λ+μ的最大值為4.
4. 給定兩個長度為1的平面向量和,它們的夾角為.如 25、圖所示,
點(diǎn)C在以O(shè)為圓心的圓弧上運(yùn)動.若=x+y,其中x,
y∈R,求x+y的最大值.
解 以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),所在的直線為x軸建立平面直角坐標(biāo)系,
如圖所示,則A(1,0),
B(-,),
設(shè)∠AOC=α(α∈[0,]),則C(cos α,sin α),
由=x+y,
得,
所以x=cos α+sin α,y=sin α,
所以x+y=cos α+sin α=2sin(α+),
又α∈[0,],所以當(dāng)α=時,x+y取得最大值2.
5. 已知O(0,0),A(1,2),B(4,5)及=+t,試問:
(1)t為何值時,P在x軸上?在y軸上?在第三象限?
(2)四邊形OABP能否成為平行四邊形,若能,求出相應(yīng)的t值;若不能,請說明理由.
解 (1)∵=(1,2),=(3,3),
∴=+t=(1+3t,2+3t).
若點(diǎn)P在x軸上,則2+3t=0,解得t=-;
若點(diǎn)P在y軸上,則1+3t=0,解得t=-;
若點(diǎn)P在第三象限,則解得t<-.
(2)若四邊形OABP為平行四邊形,則=,
∴
∵該方程組無解,∴四邊形OABP不能成為平行四邊形.
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