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近几年高考数学命题注重知识的整体性和综合性,重视主干知识的交汇罾而向量知识具有代数形式和几何形式的“双重身份”,能融数形于一体,能与中学数学的许多主干知识联系,并形成知识交汇点.因此,作为中学数学的一个新的知识“交汇点”,以平面向量与各个板块内容的交汇为起点和落脚点设计试题,考查考生的综合能力成为高考的一个新热点,希望考生在高考复习中能引起足够的重视.
一、平面向量于平面几何
平面向量和平面几何结合,一般会出现在选择 题或者填空题中,试题多呈现为图文并茂,新颖独 特.解题的一般规律是:通过图形,寻找向量之间的 加法、减法等运算法则,把图形的语言转化为向量 符号的语言,实现语义转化是解决问题的关键所在。
例1 在△ABC中,点O是BC的中点,过点O的直线分别交直线AB、AC于不同的两点M、N,若 , ,则有关系式( )
A.m+n=1, B.m-n=1,C.m+n=2, D.m-n=2
解析:画出图形,如右图所示,帮助大家理清解题的思路。
因为点O是BC的中点,所以:
,
又因为M、O、N三点共线,所以得 + =1
即m+n=2,故选C.
思维拓展:寻找 与 , 之间的关系,这是解题思维的起点,易得 ,再 联系题设条件,找到 与 , 之间的关系. 由此我们可以得出直线的向量方程为:若P是直线 P1P2上一点,且O为任意一点,则 =+,且α+β=1。
二、平面向量与三角函数
三角函数和平面向量历来是高考的的重点内容,这是因为这两部分内容是解决数学问题的工具,两部分内容互相渗透,互相融合.三角函数及其性质,既是解决实际问题的工具,又是学习高等数学的基础,向量是新课程新增内容,它以其独特的数形结合和坐标运算成为衔接代数与几何的最佳纽带。
例2如图, , ,与 的夹角为150°,点C是△ABC的外接圆上优弧AB上的一个动点,记 与 的夹角为θ。
(1)当θ=60°时,求 ;
(2)求 • 的最大值。
解析:(1)连接AB,BC,易知∠BOC=90°.
在△OAB中,由余弦定理,得.
于是 .
连接AC,由 ,得
,
所以 • =cosθ=
=
其中 为锐角,且满足tan = .
因为0≤θ≤ ,所以 ≤2θ+ ≤ + .
故当2θ+ =90°时,关系式 • 取得最大值 .
思维拓展:在△OAB中,利用正弦定理,得 ;在△OBC中,利用正弦定理,得 .于是,有 .由公式 • =cosθ知, • 可以表示为角θ的三角函数。而asinθ+bcosθ型的三角函数问题,其转化的方向为 ,这在高考中考查的频率非常高。
三、平面向量与解析几何
应用向量关系式表示线段的定比分点,用向量 的方式呈现直线和直线的垂直关系,这是因为向量 的几何运算可以转化为坐标的代数运算.把向量的 表示式转化为相应的坐标关系,这是解答解几综合 题的突破口。
例3已知双曲线C: 的又焦点为F,F且过斜率为 的直线交C于A、B两点,若 =4 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
解析:设双曲线C:的右准线为l,过A、B分别作AM⊥l与M,BN⊥l与N,BD⊥AM与D,由直线AB的斜率为 ,知直线AB的倾斜角为60°,∴∠BAD=60°,,由双曲线的定义,得
思维拓展:考生要合理应用向量的相关知识,去探求所要确定的特征量.如果要求e的值,就需要建立离心率e的方程,应用方程方法处理问题.
四、空间向量与立体几何
通过建立恰当的空间坐标系,设出点的坐标,构造空间向量,应用空间向量的知识,计算有关的距离、夹角,证明有关的平行和垂直关系。空间向量方法是把几何的运算和推理转化为向量的相关知识,进而化归为坐标的代数运算,也就是把几何推理化归为有序的代数逻辑推理,其核心是坐标思想.
例4 一个四棱锥的三视图和直观图如图所示,E为侧棱PD的中点.
(1)求证:PB∥面EAC;
(2)若F为侧棱PA上一点,且 ,证明:PA⊥平面BDF,并求此时几何体F-BDC的体积。
解析:(1)如图,以O点为坐标原点,建立空间直角坐标系O-xyz,则A(0,- ,0),B(1,0,0),C(0, ,0),D(-1,0,0),P(0,0,1),E(- ,0, ),则 =(1,0,-1), =( ,- ,- ), =(0,2,,0),
思维拓展:向量的内积是一个十分重要的知识点,无论在立体几何的计算题,还是证明题当中,均显示了强有力的作用.平面的法向量是一个辅助量,找到它就能参与相应公式的运算了。题目的解答里:“设平面EAC的法向量为 ,则
”
进而建立x,y,z的方程组,这是数学学解题中经常用到的待定参数方法,体现了“设,列,解”的思维模式.
例5 如图,棱锥P-ABCD的底面ABCD是矩形,PA丄平面 ABCD,PA=AD=2,BD= .
(1)求点C到平面?PBD的距离;
(2)在线段PD上是否存在一点Q,使CQ与平面PBD所成的角的正弦值为 ?若存在,指出点Q的位置,若不存在,说明理由。
解析:(1)在Rt△BAD中,AD=2,BD= ,
∴AB=2,ABCD为正方形,因此BD丄AC.
∵PA=AB=AD=2,
∴PB=PD=BD=
设C到平面PBD的距离为d,由VP-BCD=VC-PBD,有 •S△BCD•PA= •S△PBD•d,
即 ,得d=.
(2) 如图,建立空间直角坐标系因为Q在DP上,所以,可设 =(0< <1),又∵ =(0,-2,2),
∴+ = +=(0,2,0)+(0,-2 ,2 )=(0,2-2 ,2 )
∴Q(0,2-2 ,2 ),
∴ (-2, -2 ,2 )=2(-1,- , ).
易得平面PBD的法向量为 ,所以,设CQ与平面PBD所成的角为θ,则有
,
所以,有
∵0< <1,∴ = .
故存在点Q,且 .
思维拓展:等体积法是处理立体几何考题的一个常用方法,是求点和平面距离的有效方法.建立坐标系,设点坐标,运用向量知识解决立几问题,其核心是坐标思想的充分体现广教室墙角”这个模型,集中了从一点出发的三条两两互相垂直的直线,是空间直角坐标系的框架,是历年高考命题的热点、高频点和落脚点,望读者在复习中多加注意。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
一、平面向量于平面几何
平面向量和平面几何结合,一般会出现在选择 题或者填空题中,试题多呈现为图文并茂,新颖独 特.解题的一般规律是:通过图形,寻找向量之间的 加法、减法等运算法则,把图形的语言转化为向量 符号的语言,实现语义转化是解决问题的关键所在。
例1 在△ABC中,点O是BC的中点,过点O的直线分别交直线AB、AC于不同的两点M、N,若 , ,则有关系式( )
A.m+n=1, B.m-n=1,C.m+n=2, D.m-n=2
解析:画出图形,如右图所示,帮助大家理清解题的思路。
因为点O是BC的中点,所以:
,
又因为M、O、N三点共线,所以得 + =1
即m+n=2,故选C.
思维拓展:寻找 与 , 之间的关系,这是解题思维的起点,易得 ,再 联系题设条件,找到 与 , 之间的关系. 由此我们可以得出直线的向量方程为:若P是直线 P1P2上一点,且O为任意一点,则 =+,且α+β=1。
二、平面向量与三角函数
三角函数和平面向量历来是高考的的重点内容,这是因为这两部分内容是解决数学问题的工具,两部分内容互相渗透,互相融合.三角函数及其性质,既是解决实际问题的工具,又是学习高等数学的基础,向量是新课程新增内容,它以其独特的数形结合和坐标运算成为衔接代数与几何的最佳纽带。
例2如图, , ,与 的夹角为150°,点C是△ABC的外接圆上优弧AB上的一个动点,记 与 的夹角为θ。
(1)当θ=60°时,求 ;
(2)求 • 的最大值。
解析:(1)连接AB,BC,易知∠BOC=90°.
在△OAB中,由余弦定理,得.
于是 .
连接AC,由 ,得
,
所以 • =cosθ=
=
其中 为锐角,且满足tan = .
因为0≤θ≤ ,所以 ≤2θ+ ≤ + .
故当2θ+ =90°时,关系式 • 取得最大值 .
思维拓展:在△OAB中,利用正弦定理,得 ;在△OBC中,利用正弦定理,得 .于是,有 .由公式 • =cosθ知, • 可以表示为角θ的三角函数。而asinθ+bcosθ型的三角函数问题,其转化的方向为 ,这在高考中考查的频率非常高。
三、平面向量与解析几何
应用向量关系式表示线段的定比分点,用向量 的方式呈现直线和直线的垂直关系,这是因为向量 的几何运算可以转化为坐标的代数运算.把向量的 表示式转化为相应的坐标关系,这是解答解几综合 题的突破口。
例3已知双曲线C: 的又焦点为F,F且过斜率为 的直线交C于A、B两点,若 =4 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
解析:设双曲线C:的右准线为l,过A、B分别作AM⊥l与M,BN⊥l与N,BD⊥AM与D,由直线AB的斜率为 ,知直线AB的倾斜角为60°,∴∠BAD=60°,,由双曲线的定义,得
思维拓展:考生要合理应用向量的相关知识,去探求所要确定的特征量.如果要求e的值,就需要建立离心率e的方程,应用方程方法处理问题.
四、空间向量与立体几何
通过建立恰当的空间坐标系,设出点的坐标,构造空间向量,应用空间向量的知识,计算有关的距离、夹角,证明有关的平行和垂直关系。空间向量方法是把几何的运算和推理转化为向量的相关知识,进而化归为坐标的代数运算,也就是把几何推理化归为有序的代数逻辑推理,其核心是坐标思想.
例4 一个四棱锥的三视图和直观图如图所示,E为侧棱PD的中点.
(1)求证:PB∥面EAC;
(2)若F为侧棱PA上一点,且 ,证明:PA⊥平面BDF,并求此时几何体F-BDC的体积。
解析:(1)如图,以O点为坐标原点,建立空间直角坐标系O-xyz,则A(0,- ,0),B(1,0,0),C(0, ,0),D(-1,0,0),P(0,0,1),E(- ,0, ),则 =(1,0,-1), =( ,- ,- ), =(0,2,,0),
思维拓展:向量的内积是一个十分重要的知识点,无论在立体几何的计算题,还是证明题当中,均显示了强有力的作用.平面的法向量是一个辅助量,找到它就能参与相应公式的运算了。题目的解答里:“设平面EAC的法向量为 ,则
”
进而建立x,y,z的方程组,这是数学学解题中经常用到的待定参数方法,体现了“设,列,解”的思维模式.
例5 如图,棱锥P-ABCD的底面ABCD是矩形,PA丄平面 ABCD,PA=AD=2,BD= .
(1)求点C到平面?PBD的距离;
(2)在线段PD上是否存在一点Q,使CQ与平面PBD所成的角的正弦值为 ?若存在,指出点Q的位置,若不存在,说明理由。
解析:(1)在Rt△BAD中,AD=2,BD= ,
∴AB=2,ABCD为正方形,因此BD丄AC.
∵PA=AB=AD=2,
∴PB=PD=BD=
设C到平面PBD的距离为d,由VP-BCD=VC-PBD,有 •S△BCD•PA= •S△PBD•d,
即 ,得d=.
(2) 如图,建立空间直角坐标系因为Q在DP上,所以,可设 =(0< <1),又∵ =(0,-2,2),
∴+ = +=(0,2,0)+(0,-2 ,2 )=(0,2-2 ,2 )
∴Q(0,2-2 ,2 ),
∴ (-2, -2 ,2 )=2(-1,- , ).
易得平面PBD的法向量为 ,所以,设CQ与平面PBD所成的角为θ,则有
,
所以,有
∵0< <1,∴ = .
故存在点Q,且 .
思维拓展:等体积法是处理立体几何考题的一个常用方法,是求点和平面距离的有效方法.建立坐标系,设点坐标,运用向量知识解决立几问题,其核心是坐标思想的充分体现广教室墙角”这个模型,集中了从一点出发的三条两两互相垂直的直线,是空间直角坐标系的框架,是历年高考命题的热点、高频点和落脚点,望读者在复习中多加注意。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文