高中数学 2.4平面向量的数量积教案5 新人教A版必修4VIP免费

第40课平面向量的数量积●考试目标主词填空1.定义及运算律.两个向量的内积(即数量积),其结果是一个实数，而不是向量.其定义源于物理学中“力所做的功”.设a及b是具有共同始点的两个非零向量,其夹角θ满足:0°≤θ≤180°,我们把|a|·|b|·cosθ叫做a与b的数量积，记作a·b若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=.其运算满足“交换律”“结合律”以及“分配律”,即:a·b=b·a，(λ·a)·b=λ(a·b)，(a±b)·c=a·c±b·c.2.平面向量数量积的重要性质.①|a|==;cosθ=;|a·b|≤|a|·|b|,当且仅当a,b共线时取等号.②设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则:|a|=;cosθ=;|x1x2+y1y2|≤3.两向量垂直的充要条件若a,b均为非零向量,则:a⊥ba·b=0.若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a⊥bx1x2+y1y2=0.4.向量的模及三角不等式|a|2=a·a或|a|=;|a·b|≤|a|·|b|;|a|2-|b|2=(a+b)·(a-b);|a±b|=(θ为a,b夹角);||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|.5.三角不等式的推广形式|a1+a2+…+an|≤|a1|+|a2|+…+|an|.●题型示例点津归纳【例1】计算下列各题:(1)已知等边三角形ABC边长为1,且=a,=b,=c,求a·b+b·c+c·a;(2)已知a、b、c是空间中两两垂直的向量,且|a|=1,|b|=2,|c|=3,求r=a+b+c的长度以及它和a,b,c的夹角;(3)已知(a+3b)与(7a-5b)垂直,且(a-4b)与(7a-2b)垂直,求a、b的夹角;(4)已知|a|=2,|b|=5,a,b的夹角是π,p=3a-b,q=λa+17b,问系数λ取向值时，p⊥q.【解前点津】(1)利用x2=x·x,通过对(a+b+c)2的计算得出结论;(2)运用公式及运算律;(3)利用心爱心专心1用两向量垂直的充要条件;(4)利用两向量垂直的充要条件，运算律以及内积定义.构造关于λ的方程，解之即得.【规范解答】(1) (a+b+c)2=a2+b2+c2-2(a·b+b·c+c·a)=3-2(a·b+b·c+c·a)=0a·b+b·c+c·a=.(2)cosr,a=, |r|=且r2=(a+b+c)2=a2+b2+c2-2(a·b+b·c+c·a)=14-2(a·b+b·c+c·a)=14.∴|r|=cosr,a=;cosr,b=;cosr,c=.(3)由条件:(a+3b)·(7a-5b)=7|a|2-15|b|2+16a·b=0,(a-4b)·(7a-2b)=7|a|2+8|b|2-30a·b=0|a|2=|b|2=2a·b(|a|·|b|)2=4(a·b)2.由cosa,b=得:a,b=;由cosa,b=-得:a,b=.(4)令p·q=0得:(3a-b)·(λa+17b)=03λ|a|2-17|b|2+(51-λ)a·b=0①将|a|=2,|b|=5,a·b=|a|·|b|·cos代入①得3λ·4-17×25+(51-λ)·(-5)=0解之:λ=40.【解后归纳】综合利用内积的定义及运算律，内积运算形式与实数运算形式的相互转化，是计算的一项基本功.【例2】在△ABC中,=(2,3),=(1,k),且△ABC的一个内角为直角，求k的值.【解前点津】因谁是直角，尚未确定，故必须分类讨论.【规范解答】①当∠A=90°时,因为·=0,∴2×1+3·k=0,∴k=-.②当∠B=90°时,=-=(1-2,k-3)=(-1,k-3) ·=0,∴2×(-1)+3×(k-3)=0k=.用心爱心专心2③当∠C=90°时, ·=0,∴-1+k·(k-3)=0,k2-3k-1=0k=.∴k的取值为:-,或.【解后归纳】在三角形中计算两向量的内积，应注意方向及两向量的夹角.【例3】用向量法证明以下各题.(1)三角形中的余弦定理:a2=b2+c2-2bc·cosA;(2)平行四边形成为菱形的充要条件是其对角线互相垂直;(3)内接于半圆且以直径为一边的三角形为直角三角形.【解前点津】(1)(如图1)在△ABC中,构造内积·,(2)在平行四边形ABCD中,证明内积·=0.【规范解答】(1)在△ABC中.由·=||·||·cosA=bccosA2·=2bccosA①又 ·=(+)·=(-)·=2-·② ·=·(+)=2+·③②+③得:2·=2-·+2+·=2+2-2=b2+c2-a2代入①得:b2+c2-a2=2bc·cosA故:a2=b2+c2-2bc·cosA.(2)必要性,因平行四边形ABCD为菱形(如图2),那么:||=||=||=||于是:·=(+)·(+)=(-+)·(+)=2-2=||2-||2=0,∴⊥.(3)如图3，O是半圆的圆心，直径AB是△ABC的一条边,连CO,则OA=OB=OC, ·=(+)·(+)=(-)·(+)=2-2=||2-||2=0,∴⊥,∠ACB=90°.【解后归纳】将平面图形中垂直关系的论证，转化为内积的运算，是应用向量知识的常规方法.【例4】已知平行四边形以a=(2,1),b=(1,-3)为两邻边.(1)求它的边长和内角;(2)求它的两对角线的长和夹角.【解前点津】利用内积的有关运算性质.【规范解答】(1)|a|=,|b|=cosα=,用心爱心专心3例3题图解(1)例3题图解(2)例3题图解(3)∴α=π-arccos.(2)|a+b|=,|a-b|=.cosβ=.【解后归纳】本题综合运用了向量的有关运算性质，也可利用余弦定...