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纵观近几年的高考题,有许多能在课本中找到原形,或略高于课本例题和习题,因此掌握课本的例题和习题显得至关重要,笔者仅对平面向量和不等式的内容略举几例作一说明。
【例1】 (2011•安徽理4)设变量x,y满足|x|+|y|≤1,则x+2y的最大值和最小值分别为 和 .
分析 本题属于简单的线性规划问题,解题的切入点是如何根据对称性作出已知的可行域。
解 1. 作出可行域如图所示.
2. 建立目标函数p=x+2y,考虑p=x+2y的几何意义,将p=x+2y变形为y=-12x+p2,它表示斜率为-12,在y轴上的截距为p2的直线.
3. 平移直线y=-12x+p2,
当它经过(0,1)时,p=x+2y取到最大值2,
当它经过(0,-1)时,p=x+2y取到最小值-2.
所以x+2y的最大值和最小值分别为2和-2.
点拨 本题主要考查了简单的线性规划问题,此题根据必修5 P80第1题改编。
原题为:若x≥0,y≥0,且x+y≤1,则z=x-y的最大值是( )
A. -1 B. 1
C. 2D. -2
【例2】 (2011•重庆理7)已知a>0,b>0,a+b=2,则y=1a+4b的最小值是 .
分析 本题考查基本不等式的灵活应用,本题的切入口是“1”的代换。
解 因为a+b=2,所以a+b2=1,
所以y=1a+4b=a+b2a+2(a+b)b
=b2a+2ab+52,
因为a>0,b>0,
所以y=b2a+2ab+52≥2+52=92(当且仅当b=2a时等号成立).
点拨 本题考查基本不等式的灵活应用,本题根据必修5 P94第13题改编。
原题为:已知正数x,y满足x+2y=1,求1x+1y的最小值.
【例3】 (2011•北京理10)已知向量a=(3,1),b=(0,-1),c=(k,3).若a-2b与c共线,则k= .
分析 本题考查平面向量的坐标表示与共线定理,本题的切入口是向量的坐标表示。
解 因为a=(3,1),b=(0,-1),
所以a-2b=(3,3),
因为a-2b与c共线,所以3×3-3k=0,
所以k=1.
点拨 本题属于向量的基础题,本题根据必修4 P75第1题改编。
原题为:已知向量a=(4,3),b=(6,y),且a∥b,求实数y的值.
【例4】 (2011•江苏10)已知e1,e2是夹角为2π3的两个单位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2.若a•b=0,则实数k的值为 .
分析 本题属于向量数量积的综合应用问题,解题的切入点是如何将a•b=0转化为e1,e2之间的关系,再利用数量积的相关知识解决此问题。
解 因为e1,e2是夹角为2π3的两个单位向量,所以e1•e2=1×1×cos2π3=-12,
因为a=e1-2e2,b=ke1+e2且a•b=0,
所以a•b=(e1-2e2)(ke1+e2)
=ke21+(1-2k)e1•e2-2e22
=k-2+(1-2k)•-12
=2k-52=0,
所以k=54.
点拨 本题考查平面向量的数量积及其应用。本题根据必修4 P87第10题和P87第13题改编。
原题1为:(P87第10题)已知a=(-3,1),b=(1,-2),若(-2a+b)⊥(a+kb),求实数k的值.
原题2为:(P87第13题)已知e1,e2是两个不共线的向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2.若a与b是共线向量,求实数k的值.
牛刀小试
1. (2010•浙江理7)若实数x,y满足不等式组x+3y-3≥0,2x-y-3≤0,x-my+1≥0,且x+y的最大值为9,则实数m= .
2. (2007•山东理16)函数y=loga(x+3)-1(a>0,a≠1)的图象恒过定点A,若点A在直线mx+ny+1=0上,其中mn>0,则1m+2n的最小值为 .
3. (2011•江西理11)已知|a|=|b|=2,(a+2b)•(a-b)=-2,则a与b的夹角为 .
【参考答案】
1. 将最大值转化为y轴上的截距,将m等价为斜率的倒数,数形结合可知答案为1,本题主要考察了用平面区域二元一次不等式组,以及简单的转化思想和数形结合的思想,属中档题.一般地,线性规划问题首先作出可行域,若为封闭区域(即几条直线围成的区域)则区域端点的值是目标函数取得最大或最小值,求出直线交点坐标代入目标函数即可求出最大值.
2. 图象恒过定点A(-2,-1)代入直线mx+ny+1=0得2m+n=1.
1m+2n=1m+2n(2m+n)
=4+nm+4mn≥8,
所以1m+2n的最小值为8.
3. 本题主要考查平面向量的数量积及其性质的综合应用,本题的切入口是向量夹角和数量积的定义.
因为(a+2b)(a-b)=-2,
所以a2+a•b-2b2=-2.
因为|a|=|b|=2,所以a•b=2.
设a与b的夹角为θ(0<θ<π),
则|a|•|b|cosθ=2.
因为|a|=|b|=2,所以cosθ=12.
因为0<θ<π,所以θ=π3.
(作者:胡雪梅,盐城市第一中学)
【例1】 (2011•安徽理4)设变量x,y满足|x|+|y|≤1,则x+2y的最大值和最小值分别为 和 .
分析 本题属于简单的线性规划问题,解题的切入点是如何根据对称性作出已知的可行域。
解 1. 作出可行域如图所示.
2. 建立目标函数p=x+2y,考虑p=x+2y的几何意义,将p=x+2y变形为y=-12x+p2,它表示斜率为-12,在y轴上的截距为p2的直线.
3. 平移直线y=-12x+p2,
当它经过(0,1)时,p=x+2y取到最大值2,
当它经过(0,-1)时,p=x+2y取到最小值-2.
所以x+2y的最大值和最小值分别为2和-2.
点拨 本题主要考查了简单的线性规划问题,此题根据必修5 P80第1题改编。
原题为:若x≥0,y≥0,且x+y≤1,则z=x-y的最大值是( )
A. -1 B. 1
C. 2D. -2
【例2】 (2011•重庆理7)已知a>0,b>0,a+b=2,则y=1a+4b的最小值是 .
分析 本题考查基本不等式的灵活应用,本题的切入口是“1”的代换。
解 因为a+b=2,所以a+b2=1,
所以y=1a+4b=a+b2a+2(a+b)b
=b2a+2ab+52,
因为a>0,b>0,
所以y=b2a+2ab+52≥2+52=92(当且仅当b=2a时等号成立).
点拨 本题考查基本不等式的灵活应用,本题根据必修5 P94第13题改编。
原题为:已知正数x,y满足x+2y=1,求1x+1y的最小值.
【例3】 (2011•北京理10)已知向量a=(3,1),b=(0,-1),c=(k,3).若a-2b与c共线,则k= .
分析 本题考查平面向量的坐标表示与共线定理,本题的切入口是向量的坐标表示。
解 因为a=(3,1),b=(0,-1),
所以a-2b=(3,3),
因为a-2b与c共线,所以3×3-3k=0,
所以k=1.
点拨 本题属于向量的基础题,本题根据必修4 P75第1题改编。
原题为:已知向量a=(4,3),b=(6,y),且a∥b,求实数y的值.
【例4】 (2011•江苏10)已知e1,e2是夹角为2π3的两个单位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2.若a•b=0,则实数k的值为 .
分析 本题属于向量数量积的综合应用问题,解题的切入点是如何将a•b=0转化为e1,e2之间的关系,再利用数量积的相关知识解决此问题。
解 因为e1,e2是夹角为2π3的两个单位向量,所以e1•e2=1×1×cos2π3=-12,
因为a=e1-2e2,b=ke1+e2且a•b=0,
所以a•b=(e1-2e2)(ke1+e2)
=ke21+(1-2k)e1•e2-2e22
=k-2+(1-2k)•-12
=2k-52=0,
所以k=54.
点拨 本题考查平面向量的数量积及其应用。本题根据必修4 P87第10题和P87第13题改编。
原题1为:(P87第10题)已知a=(-3,1),b=(1,-2),若(-2a+b)⊥(a+kb),求实数k的值.
原题2为:(P87第13题)已知e1,e2是两个不共线的向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2.若a与b是共线向量,求实数k的值.
牛刀小试
1. (2010•浙江理7)若实数x,y满足不等式组x+3y-3≥0,2x-y-3≤0,x-my+1≥0,且x+y的最大值为9,则实数m= .
2. (2007•山东理16)函数y=loga(x+3)-1(a>0,a≠1)的图象恒过定点A,若点A在直线mx+ny+1=0上,其中mn>0,则1m+2n的最小值为 .
3. (2011•江西理11)已知|a|=|b|=2,(a+2b)•(a-b)=-2,则a与b的夹角为 .
【参考答案】
1. 将最大值转化为y轴上的截距,将m等价为斜率的倒数,数形结合可知答案为1,本题主要考察了用平面区域二元一次不等式组,以及简单的转化思想和数形结合的思想,属中档题.一般地,线性规划问题首先作出可行域,若为封闭区域(即几条直线围成的区域)则区域端点的值是目标函数取得最大或最小值,求出直线交点坐标代入目标函数即可求出最大值.
2. 图象恒过定点A(-2,-1)代入直线mx+ny+1=0得2m+n=1.
1m+2n=1m+2n(2m+n)
=4+nm+4mn≥8,
所以1m+2n的最小值为8.
3. 本题主要考查平面向量的数量积及其性质的综合应用,本题的切入口是向量夹角和数量积的定义.
因为(a+2b)(a-b)=-2,
所以a2+a•b-2b2=-2.
因为|a|=|b|=2,所以a•b=2.
设a与b的夹角为θ(0<θ<π),
则|a|•|b|cosθ=2.
因为|a|=|b|=2,所以cosθ=12.
因为0<θ<π,所以θ=π3.
(作者:胡雪梅,盐城市第一中学)