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解:已知a kb与 a kb 互相垂直的充要条件 是
(a kb) • (a kb) 0
a2 k 2b2 0
即a2 32 9, b2 42 16,
9 16k 2 0.
k 3 4
也就是说,当且仅当 k 3 时,a kb 与a kb
互相垂直.
4
用数量积解决垂直问题 【例 3】设平面内两向量 a与 b互相垂直,且|a|=2,|b|=1,又 k与 t是两个不同时为 零的实数. (1)若 x=a+(t-3)b与 y=-ka+tb垂直,求 k关于 t的函数关系式 k=f(t); (2)求函数 k=f(t)的最小值. 解:(1)∵a⊥b,∴a·b=0.又 x⊥y,∴x·y=0, 即[a+(t-3)b]·(-ka+tb)=0, -ka2-k(t-3)a·b+ta·b+t(t-3)b2=0.
∵|a|=2,|b|=1,∴-4k+t2-3t=0,即 k= (t2-3t).
(2)由(1)知,k= (t2-3t)= (t- )2- ,
即函数 k=f(t)的最小值为- .
1.(2010年高考北京卷) 若a,b是非零向量,且a⊥b,|a|≠|b|,
A 则函数f(x)=(xa+b)·(xb-a)是( )
法二:如图所示. 令 =a, =b, 以 , 为邻边作▱ AO B C ,
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则 =a+b, =a-b, ∵|a|=|b|, ∴| |=| |, 故▱ AO B C 为菱形, ∴O C 平分∠AO B , 由于|a|=|b|=|a-b|, 即| |=| |=| |, ∴△AO B 为正三角形, 则∠AO B = ,
则 (a c)•(b c) 的最小值.
数量积的综合应用
类型二:向量的垂直问题
若要证明某两个非零向量垂直,只需判断它们的 数量积是否为零;两个非零向量的数量积为零, 则它们互相垂直.
已知| a | 3,| b | 4.( a 与 b 不共线),当且仅当 k
为何值时,向量 a kb 与 a kb 垂直
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3.设两个向量e1、e2,满足|e1|=2,|e2|=1,e1、e2 的夹角为60°,若向量2te1+7e2与向量e1+te2的 夹角为钝角,求实数t的取值范围.
(-7,- 14 )∪(- 14 ,- 1).
2
22
19
4.点O是△ABC所在平面上一点,且满足 OA • OB OB • OC OA • OC, 则点O是△ABC的( B ) (A)重心 (B)垂心 (C)内心 (D)外心
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思路点拨:利用夹角公式 cos θ= 计算或根据向量加减法的几何意义求解.
解:法一:∵|a|=|a-b|, ∴|a|2=|a-b|2=|a|2-2a·b+|b|2, 又|a|=|b|,∴a·b= |a|2,
又|a+b|=
=
设 a与 a+b的夹角为 θ,
= |a|.
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则 cos θ=
=
=
=,
又θ∈[0,π],∴θ= , 即 a与 a+b的夹角为 .
平面向量数量积习题课
基本知识回顾
1,平面向量数量积的定义 2,数量积的几何意义 3,数量积的性质 4,数量积的运算律 5,数量积的坐标表示
数量积的综合应用
类型一:向量的模
例1: 已知向量
a与
b 的夹角为 120,且
a
4,
b
2
r r
rr
求:(1)a b (2) 3a 4b
(3)
rr ab
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数量积的综合应用
综合题型
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1.已知a+b+c=0,|a|=1,|b|=2,|c|= 2,则a·b+b·c+c·a的
值为( D )(A)7 (B) 7 (C)- 7 (D)- 7
2
2
1.变式题:(1)求 a 与 b 的夹角 . (2)是否存在实数 使 a b 与
a 2b共线.
(3)是否存在实数
•
rr a 2b
((13)()2a()a3aabb2)4b•a((aa•a2b(b23c)bao22)sa142•b0aba)222co2sa2b1a•292b0•ab2122bb2b4222a•
12 2
b 16b 2
3
304 4 19
总结:求向量长度的方法,即一个向量的长度为它与自身数
量积的算术平
a 2b垂直.
(1) arccos3 (2) 1 (3) 19
4
2
8
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2.在ABC 中,若 BC a,CA b, AB c ,且 a • b b • c c • a . 则 ABC 的形状为 等边三角形
2.变式题:O 为ABC 所在平面内任意一点,且满足
(OB OC) • (OB OC 2OA) 0 则 ABC 的形状为 等腰三角形
故∠AO C = ,即 a与 a+b的夹角为 .
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求两向量夹角的方法主要是应用公式 cosθ= 来解决,为此应 求出 a·b与|a||b|的大小,或在 a·b已知的情况下直接代入运算.
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变式训练 4 1:向量 a、b满足(a-b)·(2a+b)=-4,且|a|=2,|b|=4,求 a与 b的夹角. 解:设 a,b的夹角为θ, ∵(a-b)·(2a+b)=2a2+a·b-2a·b-b2 =2|a|2-|a||b|cosθ-|b|2=8-8cosθ-16 =-8cosθ-8=-4. ∴cosθ=- , 又∵0°≤θ≤180°,∴θ=120°.
2
a a
1.已知向量|a|=,a·b=10,|a+b|=5,求|b|.
.
2.已知向量 a, b 满足 a 13, b 19, a b 24,
求 ab .
3.已知 a,b是平面内两个互相垂直的单位向量,
若向量 满足c, (a c)•(b c), 0则求 的c最大
值. 变式题(09高考):设 a,b, c是单位向量,且a •b 0
(A)一次函数且是奇函数 (B)一次函数但不是奇函数 (C)二次函数且是偶函数 (D)二次函数但不是偶函数
2.(2010年高考浙江卷)
已知平面向量α、β,|α|=1,|β|=2, α⊥(α-2β),则|2α+β|的值是
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数量积的综合应用
类型三:向量的夹角问题
用数量积解决夹角问题 【例 4】 已知 a,b是两个非零向量,同时满足|a|=|b|=|a-b|,求 a与 a+b的夹角.