问题4.2平面向量中的范围、最值问题(原卷版)

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1、2017阳爲三就醪烤越一凉钱橢品问题二平面向量中的范围.最值问题平面向量屮的范围、最值问题是热点问题,也是难点问题,此类问题综合性强,体现了知识的交汇组合.其基本题型是根据己知条件求某个变量的范围、最值,比如向量的模、数量积、向量夹角、系数的范围的等,解决思路是建立目标函数的函数解析式,转化为求函数的最值,同吋向量兼顾“数“与“形”的双重身份,所以解决平面向量的范围、最值问题的另外-•种思路是数形结合.一、平面向量数量积的范围问题已知两个非零向量方和厶,它们的夹角为&,把数量方・dcos&叫做方和乙的数量积(或内积),记作方•为.即a-b=a・b・

2、cos&,规定26=0,数量积的表示一般有三种方法:(1)当已知向塑的模和夹角时,可利用定义法求解,即ah=a•b・cos&;(2)当已知向量的坐标时,可利用坐标法求解,即若0=(兀』)0=(兀2丿2),则ab=xX2+yxy(3)运用平面向量基本定理,将数量积的两个向量用基底表示后,再运算.【例1】在边长为2的等边三角形ABC屮,D是4B的屮点,E为线段AC上一动点,则而•而的取值范围为【分析】利用向量的加法或减法法则將向量而,丽分別表示,结合已知条件设AE=x(0

3、意得,AE与AB的夹角是60。,D是的中点,设

4、AE=x,・•・EBED=(AB-AE)(AD-AE)=AB-AD-CAB+A£»-AE+AE

5、23=2-AD

6、2-3AD•AE+AE^=2——x+x2令/(x)=2——x+x2=(x——)2d,24163,23•••当x~~W,f(X)min=_j416,由于E为线段AC上一动点,故05x52,23当x=2^,fCx)lttax=3,:.EB-ED的取值范【韦I为—,3.16【点评】将用某个变量表示,转化为函数的值域问题,其屮选择变量要有可操作性.【小试牛刀12017届贵州贵阳花溪清华中学

7、高三月考】已知圆C的方程(x-l)2+y2=l,P是椭圆才+专“上-点,过P作圆的两条切线,切点为人B,则顷丙的取值范围为A.[亍+8)B.[2a/2—3,+°°)C.2d碍D-35612,_9"J二、平面向量模的取值范围问题设a=(x,y),则冋二二捉+尸,向量的模可以利用坐标表示,也可以借助“形”,向量的模指的是有向线段的长度,过可结合平面几何知识求解,尤其注意,如果直接求模不易,可以将向量用基底向量表示再求.【例2】已知向量以,c满足a=4,b=2迈,a与方的夹角为-,(c-a)-(c-Z>)=-l,4则c_a的最大值为()(A)V2+-(B

8、)—+1(C)克也(D)V2+1222【分析】根据已知条件可建立直角坐标系,用坐标表示有关点(向量),确定变量满足的等式和目标函数的解析式,结合平面儿何知识求最值或范围.【解析】设OA=a.OB=byOC=c;以OA所在直线为x,0为坐标原点建立平面直角坐标系,・・・a=4,h=2迥,方与乙的夹角为4则A(4,0),B(2,2),设C(x,y)*•*(c—a)•(c—b)=—1,x2+y2-6x-2y+9=0,即(x-3)2+(y-1)2=1表示以(3,1)为圆心,以1为半径的圆,c-a表示点A,C的距离即圆上的点与点A(4,0)的距离;・・・圆

9、心到B的距离为』(3-4)2+(1—0)2=72,/.c—a的最大值为V2+1,故选:D.【点评】建立直角坐标系的原则是能准确快捷地表示有关向量或点的坐标,正确找到变量间的关系,以及目标函数代表的几何意义是解题关键.【小试牛刀H2017届湖南师大附中高三上学期月考】已知久方为单位向量,且&丄向量©满足c-d-h=2,则c的范围为()B.[2->/2,2+V2]C.[72,2^2]D.〔3-20,3+2切三、平面向量夹角的取值范围问题Cl*b设a=Oi,yj,b=(x2,旳),且a,b的夹角为0,则cos0=陆+兰2厶彳+屮七+力2TTTTTTTOA

10、=2,OB=l,OP=tOA,OQ=(l-t)OB,PQ【例3】已知向量麻与ON的夹角为夹角&的取值范围为()在心时収得最小值,当0v“v丄时,5/、71兀C.(兀2兀、D.U2丿<23丿13)a•b【分析】将昭表示为变量/的二次函

11、Pg

12、=(54-4cose)t~+(-2-4cos0)t+1M化为求二次函数的最小值问题,当r0=l+Xos&吋,取最小值,由已知条件0V%V丄,得关于夹角05+4cos&5的不等式,解不等式得解.【解析】由题意矢口旋=2xlxcos&=2cos&,局=况一帀=(1一/)旋一/0^,所以PQ2=(l-r)2OB-^-t

13、2OA-2/(1—t)OAOB=(l-r)2+4r2一4/(1一t)cos0=(5+4cos&"2+(_2_4cos&”+

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