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1、平面向量的数量积及平面向量的应用【知识梳理】1.平面向量的数量积平面向量数量积的定义已知两个非零向量a和b,它们的夹角为θ,把数量
2、a
3、
4、b
5、cosθ叫做a和b的数量积(或内积),记作a·b.即a·b=
6、a
7、
8、b
9、cosθ,规定0·a=0.2.向量数量积的运算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb);(3)(a+b)·c=a·c+b·c.[来源:学科网ZXXK]3.平面向量数量积的有关结论已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),结论几何表示坐标表示模
10、a
11、=
12、a
13、
14、=夹角cosθ=cosθ=a⊥b的充要条件a·b=0x1x2+y1y2=0【问题思考】1.若a·b=a·c,则b=c吗?为什么?提示:不一定.a=0时不成立,另外a≠0时,由数量积概念可知b与c不能确定.[来源:学科网]2.等式(a·b)c=a(b·c)成立吗?为什么?提示:(a·b)c=a(b·c)不一定成立.(a·b)c是c方向上的向量,而a(b·c)是a方向上的向量,当a与c不共线时它们必不相等.[来源:学§科§网Z§X§X§K]3.
15、a·b
16、与
17、a
18、·
19、b
20、的大小之间有什么关系?提示:
21、a·b
22、
23、≤
24、a
25、·
26、b
27、.因为a·b=
28、a
29、
30、b
31、cosθ,所以
32、a·b
33、=
34、a
35、
36、b
37、
38、cosθ
39、≤
40、a
41、·
42、b
43、.【基础自测】1.若非零向量a,b满足
44、a
45、=
46、b
47、,(2a+b)·b=0,则a与b的夹角为( )A.30°B.60°C.120°D.150°解析:选C ∵(2a+b)·b=0,∴2a·b+b2=0,[来源:Zxxk.Com]∴2
48、a
49、
50、b
51、cosθ+
52、b
53、2=0.又∵
54、a
55、=
56、b
57、,∴2cosθ+1=0,即cosθ=-.又θ∈[0,π],∴θ=,即a与b的夹角为120°.2.已知向量a=(1
58、,-1),b=(2,x),若a·b=1,则x=( )A.-1B.-C.D.1解析:选D ∵a=(1,-1),b=(2,x),a·b=1,∴2-x=1,即x=1.3.设向量a,b满足
59、a
60、=
61、b
62、=1,a·b=-,则
63、a+2b
64、=( )A.B.C.D.解析:选B
65、a+2b
66、====.4.已知两个单位向量a,b的夹角为60°,c=ta+(1-t)b.若b·c=0,则t=________.解析:因为向量a,b为单位向量,所以b2=1,又向量a,b的夹角为60°,所以a·b=,由b·c=0,得b·[ta+
67、(1-t)b]=0,即ta·b+(1-t)b2=0,所以t+(1-t)=0,所以t=2.5.已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,则·=________.解析:选向量的基底为,,则=-,=+,那么·=·(-)=2.【考点分析】【考点一】平面向量数量积的概念及运算[例1] (1)已知点A(-1,1)、B(1,2)、C(-2,-1)、D(3,4),则向量在方向上的投影为( )A.B.C.-D.-(2)如图,在矩形ABCD中,AB=,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若·=,则·的值是__
68、______.[解] (1)∵A(-1,1),B(1,2),C(-2,-1),D(3,4),∴=(2,1),=(5,5),因此cos〈,〉==,∴向量在方向上的投影为
69、
70、·cos〈,〉=×=.(2)以A为坐标原点,AB,AD所在的直线分别为x,y轴建立直角坐标系,则B(,0),E(,1),D(0,2),C(,2).设F(x,2)(0≤x≤),由·=⇒x=⇒x=1,所以F(1,2),·=(,1)·(1-,2)=.【互动探究】在本例(2)中,若四边形ABCD是边长为1的正方形,点E是AB上的动点,求·的值及
71、·的最大值.解:以A点为原点,AB边所在直线为x轴建立平面直角坐标系,如图所示,则正方形各顶点坐标分别为A(0,0)、B(1,0)、C(1,1)、D(0,1),设E(a,0),0≤a≤1.·=(a,-1)·(0,-1)=a×0+(-1)×(-1)=1.·=(a,-1)·(1,0)=a+(-1)×0=a≤1,故·的最大值为1. 【方法规律】平面向量数量积的类型及求法(1)平面向量数量积有两种计算公式:一是夹角公式a·b=
72、a
73、
74、b
75、cosθ;二是坐标公式a·b=x1x2+y1y2.(2)求复杂的平
76、面向量数量积的运算时,可先利用平面向量数量积的运算律或相关公式进行化简.变式:1.若向量a=(1,1),b=(2,5),c=(3,x),满足条件(8a-b)·c=30,则x=________.解析:∵a=(1,1),b=(2,5),∴8a-b=(8,8)-(2,5)=(6,3).又c=(3,x),∴(8a-b)·c=18+3x=30,∴x=4.2.若e1,e2是夹角为的两个单位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2,若a·b=0,则实数k