极化恒等式(学生版)

2(a·b－a·c－b·c＋1)＝48＋2(a＋b)·c＝48＋2|a＋b|cos θ(其中θ为 a＋b
与 c 的夹角)，因为|a－b|＝|a＋b|，所以|a－b|2＝48＋2|a－b|cos θ，则由
cos θ∈[－1，1]，得 48－2|a－b|≤|a－b|2≤48＋2|a－b|，解得 6≤|a－
1x 2
2－1x2＝1.
4
4
(2)如图，由已知|OF|＝1，取 FO 中点 E，连接 PE，由极化恒等式得
O→P·F→P＝|PE|2－1|OF|2＝|PE|2－1，
4
4
∵|PE|2max＝245，∴O→P·F→P的最大值为 6.
答案 (1)1 (2)C
题型二 平面向量中的最值(范围)问题
类型 1 利用函数型
则A→P·B→P的取值范围是________；若向量A→C＝λD→E＋μA→P，则λ＋μ的最
小值为________.
解析 (1)由题意，不妨设 b＝(2，0)，a＝(cos θ，sin θ)(θ∈[0，2π))，
则 a＋b＝(2＋cos θ，sin θ)，a－b＝(cos θ－2，sin θ).
令 y＝|a＋b|＋|a－b|
＝ （2＋cos θ）2＋sin2θ＋ （cos θ－2）2＋sin2θ
＝ 5＋4cos θ＋ 5－4cos θ，
则 y2＝10＋2 25－16cos2θ∈[16，20].
由此可得(|a＋b|＋|a－b|)max＝ 20＝2 5，
(|a＋b|＋|a－b|)min＝ 16＝4，
即|a＋b|＋|a－b|的最小值是 4，最大值是 2 5.
4a2
4a2
θ）2＝1，化简得
b2(1－cos2θ)＝

向量复习专题二 极化恒等式 一、极化恒等式：222214
a b AD BC AM BM ⎡⎤⋅=-=-⎣⎦
二、极化恒等式的应用
ABC D BC E F AD BA CA=4BF CF=-1BE CE ∆⋅⋅⋅ 例1.如图，在中，是的中点，，是上两个三等分点，，，则的值是
AB O M O CD AB=8CD=6.MA MB ⋅∈
例2.若是的直径，是的弦上的一个动点，，则
例 4.在中,,,已知点是内一点,则 的最
小值是_______.
()
ABCD OB OC ⋅ 例5.如图放置的边长为1的正方形顶点分别在x 轴，y 轴正半轴含原点滑动，则的最大值为
.3,2,()P ABO OA OB P AB OP OA OB ∆==⋅- 例3为所在平面内一点，线段在线段的垂直平分线上，则
的值为
例6.（2013浙江理7）在ABC ∆中，0P 是边AB 上一定点，满足AB B P 410=，且对于边AB 上任一点P ，恒有C P B P PC PB 00∙≥∙，则
A. 2π=
∠ABC B. 2π=∠BAC C. AC AB = D. BC AC =
例7.已知圆的半径为，是圆上的两点，且，是圆的任意一条直径，
若点满足，则的最小值为
O 1,A B 3AOB π
∠=MN O C 1(1)()2
OC OA OB R λλλ=+-∈ CM CN ⋅。

极化恒等式
磨尖点一 求向量数量积的定值
磨尖点二 求向量数量积的最值（范围）
磨尖点三 求参数及其他问题
磨尖课04 极化恒等式
1
4
1. 极化恒等式： ⋅ = [ +
2
2
− − 2 ].
（1）公式推导：
+
2
+ ሻ2 −
=
2
+ 2 ⋅ +
2 ,
−
2
=
2
− 2 ⋅
（3）记忆规律：向量的数量积等于第三边的中线长与第三边边长的一半的平方差.
磨尖课04 极化恒等式
4
磨尖点一 求向量数量积的定值
磨尖课04 极化恒等式
6
典例1 （2023 ·全国乙卷）正方形的边长是2，是的中点，则 ⋅ =
( B ) .
A. 5
B.3
C.2 5
解析 设的中点为，由极化恒等式可得 ⋅ =
为△ 所在平面内的动点，且 = 1，则 ⋅ 的取值范围是( D ) .
A.[−5,3]
B.[−3,5]
C.[−6,4]
D.[−4,6]
磨尖课04 极化恒等式
11
解析 （法一）依题意建立如图所示的平面直角坐标系，则 0,0 ， 3,0 ， 0,4 ，
磨尖课04 极化恒等式
4sin +
sin2
= 1 − 3cos − 4sin = 1 − 5sin + ，其中tan =
因为−1 ≤ sin + ≤ 1，所以−4 ≤ 1 − 5sin + ≤ 6，
3
，
4
磨尖课04 极化恒等式
13

十二、极化恒等式.两倍等于两条邻边平方和的平方和平行四边形的对角线的你能用向量方法证明：何模型。

示向量加法和减法的几引例：平行四边形是表,,b AD a AB ==证明：不妨设 ，，则b a DB b a A -=+=C ()222222C C b b a a b a A A +⋅+=+== （1）()222222b b a a b a DB DB +⋅-=-== （2）（1）（2）两式相加得：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+22222222C AD AB b a DB A 结论：平行四边形对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.如果将上面（1）（2）两式相减，能得到什么结论呢？b a ⋅＝()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+2241b a b a ————极化恒等式 几何意义：向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的41. 即：[]2241DB AC b a -=⋅（平行四边形模式） 思考：在图1的三角形ABD 中（M 为BD 的中点），此恒等式如何表示呢？因为AM AC 2=，所以2241DB AM b a -=⋅（三角形模式） 1. 在ABC ∆中，M 是BC 的中点，3,10AM BC ==，则AB AC ⋅=____ ..______1.2的值为则边上的动点，是，点的边长为已知正方形DA DE AB E ABCD ⋅ .________O O 2.3的取值范围是一个动点，则上的是圆，点的圆内接于半径为已知正三角形PB PA P ABC ⋅ 22.2.2.1.)(,0)()(2,.4D C B A c c b c a c b a 的最大值是则满足，若向量个互相垂直的单位向量是平面内已知=-⋅-M图1 AB CM5.在ABC ∆中,0P 是边AB 上一定点，满足014P B AB =，且对于边AB 上任一点P ，恒有00PB PC P B PC ⋅≥⋅。

极化恒等式(学生版) 极化恒等式是线性代数中的一个重要恒等式，它反映了矩阵和向量之间的内在关系。

这个恒等式可以表示为：A⋅(β+γ)=Aβ+Aγ，其中A是一个矩阵，β和γ是向量，A⋅表示矩阵A和向量的乘积。

在证明极化恒等式之前，我们需要先了解一下矩阵和向量的乘法。

矩阵和向量的乘法是通过将矩阵的每一行与向量相乘，然后将这些乘积相加得到的。

例如，如果A是一个3×2的矩阵，β是一个2×1的向量，那么A⋅β可以通过以下步骤计算：1.将第一行a11a12与向量β相乘得到第一个乘积a11β1+a12β2，将第二行a21a22与向量β相乘得到第二个乘积a21β1+a22β2，将第三行a31a32与向量β相乘得到第三个乘积a31β1+a32β2。

2.将上述三个乘积相加得到A⋅β=(a11β1+a12β2)+(a21β1+a22β2)+(a31β1+a32β2)=a11β1+a12β2 +a21β1+a22β2+a31β1+a32β2=∑i=13∑j=12Aijβj。

现在我们可以证明极化恒等式。

首先，我们需要将矩阵A拆分成两个部分，即A=A−+A+，其中A−=(A−1)ij=−∑k=1nAkij(i=1,m;j=1,n)是一个(m×n)矩阵，A+=εijk(i=1,m;j=1,n;k=−m−(+j)=i)也是一个(m×n)矩阵。

其中εijk是一个排列符号，当i、j、k三个指标循环排列时，其值为1或−1。

根据矩阵拆分的定义，我们可以将极化恒等式表示为：(A−+A+)⋅(β+γ)=A−⋅β+A−⋅γ+A+⋅β+A+⋅γ对于右侧第一项A−⋅β，根据矩阵和向量的乘法计算规则可得：A−⋅β=(−∑k=1nAkij)⋅β=(−Akij)⋅βk=(−∑k=1n(Aiuj)⋅Bvkaj)⋅ɛvka)=(−∑k= 1n(Aui)⋅Bk)(ɛik⋅ɛivk)=(−∑k=1n(Aui⋅Bk))⋅ɛik=(−Aui⋅B)⋅eivi=(−Aui⋅B)⋅βi= tika⋅Mk耿 ltiZMn耿 wnow瓣towZMn耿 +yla"owe看来及。

微专题6 极化恒等式、投影向量极化恒等式：a ·b ＝14[(a ＋b )2－(a －b )2].(1)几何意义：向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的14.(2)在平行四边形PMQN 中，O 是对角线交点，则： ①PM→·PN →＝14[|PQ →|2－|NM →|2](平行四边形模式)； ②PM→·PN →＝|PO →|2－14|NM →|2(三角形模式).类型一 投影向量的应用由投影与投影所在的向量共线，问题转化为求向量间的投影数量与投影所在向量方向上单位向量的积.例1 已知|a |＝4，e 为单位向量，它们的夹角为2π3，则向量a 在向量e 上的投影向量是________；向量e 在向量a 上的投影向量是________. 答案 －2e －18a解析 由|a |＝4，e 为单位向量，它们的夹角为2π3， 向量a 在向量e 上的投影数量：|a |cos 23π＝－2， 向量e 在向量a 上的投影数量：|e |cos 23π＝－12， 故向量a 在向量e 上的投影向量：－2e ， 向量e 在向量a 上的投影向量：－12×a |a |＝－18a .训练1 (1)已知向量a 与b 的夹角为34π，且|a |＝2，|b |＝3，则a 在b 方向上的投影向量与投影向量的长度分别是( ) A.23b ，2 B.23b ，－2 C.－23b ， 2D.－23b ，－2(2)已知向量a ＝(1，2)，A (6，4)，B (4，3)，b 为向量AB →在向量a 上的投影向量，则|b |＝________. 答案 (1)D (2)455解析 (1)设a 在b 方向上的投影向量为λb (λ∈R )， 则a ·b ＝λb ·b ， 故λ＝a ·b b 2＝|a |cos 34π|b |＝－23.故a 在b 方向上的投影向量为－23b ，a 在b 方向上的投影向量的长度为|a | cos 34π＝－ 2. (2)AB→＝(－2，－1)， 由投影公式可知|b |＝|AB→·a ||a |＝|－2×1＋（－1）×2|5＝455.类型二 利用极化恒等式求向量的数量积利用极化恒等式求平面向量数量积的步骤： (1)取第三边的中点，连接向量的起点与中点；(2)利用极化恒等式将数量积转化为中线长与第三边长的一半的平方差； (3)求中线及第三边的长度，从而求出数量积的值.注：对于不共起点或不共终点的向量需通过平移转化为共起点(终点)的向量，再利用极化恒等式.例2 (1)如图，在△ABC 中，D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点.BA →·CA →＝4，BF→·CF →＝－1，则BE →·CE →的值为________.(2)如图，在平行四边形ABCD 中，AB ＝1，AD ＝2，点E ，F ，G ，H 分别是AB ，BC ，CD ，AD 边上的中点，则EF →·FG →＋GH →·HE →＝________.答案 (1)78 (2)32解析 (1)设BD ＝DC ＝m ， AE ＝EF ＝FD ＝n ， 则AD ＝3n .根据向量的极化恒等式，有AB →·AC →＝AD →2－DB →2＝9n 2－m 2＝4，FB →·FC →＝FD →2－DB →2＝n 2－m 2＝－1， 联立解得n 2＝58，m 2＝138.因此EB →·EC →＝ED →2－DB →2＝4n 2－m 2＝78. 即BE→·CE →＝78. (2)连接EG ，FH 交于点O (图略)， 则EF→·FG →＝EO →2－OH →2＝1－⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝34，GH→·HE →＝GO →2－OH →2＝1－⎝ ⎛⎭⎪⎫122＝34， 因此EF→·FG →＋GH →·HE →＝32. 训练2 (1)在△ABC 中，M 是BC 的中点，AM ＝3，BC ＝10，则AB→·AC →＝________.(2)如图，在△ABC 中，已知AB ＝4，AC ＝6，∠BAC ＝60°，点D ，E 分别在边AB ，AC 上，且AB →＝2AD →，AC →＝3AE →，若F 为DE 的中点，则BF →·DE →的值为________.答案 (1)－16 (2)4解析 (1)因为M 是BC 的中点， 由极化恒等式得AB→·AC → ＝|AM →|2－14|BC →|2＝9－14×100＝－16. (2)取BD 的中点N ，连接NF ，EB ，因AB ＝4，AE ＝2，∠BAC ＝60°，故BE ⊥AE ，所以BE ＝2 3.在△DEB 中，FN 綊12BE ， 所以FN ＝3， 故BF→·DE →＝2FB →·FD →＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫FN →2－14DB →2＝2(3－1)＝4. 类型三 利用极化恒等式求数量积的最值(范围)(1)利用极化恒等式求数量积的最值(范围)时，关键在于取第三边的中点，找到三角形的中线，再写出极化恒等式.(2)难点在于求中线长的最值(范围)，可通过观察图形或用点到直线的距离等求解.例3 (1)如图，在同一平面内，点A 位于两平行直线m ，n 的同侧，且A 到m ，n 的距离分别为1，3，点B ，C 分别在m ，n 上，|AB →＋AC →|＝5，则AB →·AC →的最大值是________.(2)(2022·济南调研)在△ABC 中，点E ，F 分别是线段AB ，AC 的中点，点P 在直线EF 上，若△ABC 的面积为2，则PB →·PC →＋BC →2的最小值为________. 答案 (1)214 (2)23 解析 (1)法一(极化恒等式法)连接BC ，取BC 的中点D ，AB →·AC →＝AD →2－BD →2，又AD ＝12|AB →＋AC →|＝52，故AB→·AC →＝254－BD →2＝254－14BC →2， 又因为BC min ＝3－1＝2，所以(AB →·AC →)max ＝214. 法二(坐标法)以直线n 为x 轴，过点A 且垂直于n 的直线为y 轴，建立如图所示的平面直角坐标系xOy ，如图，则A (0，3)，C (c ，0)，B (b ，2)， 则AB→＝(b ，－1)，AC →＝(c ，－3) 从而(b ＋c )2＋(－4)2＝52， 即(b ＋c )2＝9，又AC →·AB →＝bc ＋3≤（b ＋c ）24＋3＝214，当且仅当b ＝c 时，等号成立. (2)取BC 中点O ，PB→·PC →＝PO →2－14BC →2⇒PB →·PC →＋BC →2＝PO →2＋34BC →2≥2PO→2·34BC →2＝3|PO→||BC →|，当且仅当PO ＝32BC 时等号成立. ∵PO ≥12h ，∴3|PO →||BC →|≥32h |BC →|＝3S △ABC ＝23，∴PB →·PC →＋BC →2的最小值为2 3.训练3 (1)如图所示，正方体ABCD －A 1B 1C 1D 1的棱长为2，MN 是它的内切球的一条弦(我们把球面上任意两点之间的线段称为球的弦)，P 为正方体表面上的动点，当弦MN 的长度最大时，PM→·PN →的取值范围是________.(2)如图所示，正方形ABCD 的边长为1，A ，D 分别在x 轴，y 轴的正半轴(含原点)上滑动，则OC→·OB →的最大值是________.答案 (1)[0，2] (2)2解析 (1)由正方体的棱长为2， 得内切球的半径为1， 正方体的体对角线长为2 3.当弦MN 的长度最大时，MN 为球的直径. 设内切球的球心为O ，则PM→·PN →＝PO →2－ON →2＝|PO →2|－1. 由于P 为正方体表面上的动点， 故|OP |∈[1，3]， 所以PM→·PN →∈[0，2]. (2)如图，取BC 的中点M ，AD 的中点N ，连接MN ，ON ，则OC→·OB →＝OM →2－14＝|OM →|2－14. 因为OM ≤ON ＋NM ＝12AD ＋AB ＝32， 当且仅当O ，N ，M 三点共线时取等号. 所以OC→·OB →的最大值为2.一、基本技能练1.设向量a ，b 满足|a ＋b |＝10，|a －b |＝6，则a ·b 等于( ) A.1 B.2 C.3 D.4答案 A解析 由极化恒等式得a ·b ＝14[(a ＋b )2－(a －b )2]＝14×(10－6)＝1.2.如图，在平面四边形ABCD 中，O 为BD 的中点，且OA ＝3，OC ＝5，若AB →·AD →＝－7，则BC→·DC →＝( )A.－9B.21C.－21D.9答案 D解析 AB→·AD →＝|AO →|2－14|BD →|2＝－7，∴14|BD →|2＝16，BC →·DC →＝|CO →|2－14|BD →|2＝25－16＝9.3.如图，BC ，DE 是半径为1的圆O 的两条直径，BF→＝2FO →，则FD →·FE →＝( )A.－34B.－89C.－14D.－49答案 B解析 ∵BF →＝2FO →，圆O 的半径为1，∴|FO→|＝13. 法一 FD →·FE →＝(FO →＋OD →)·(FO →＋OE →)＝FO →2＋FO →·(OE →＋OD →)＋OD →·OE →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫132＋0－1＝－89.法二 由极化恒等式得FD→·FE →＝FO →2－14DE →2＝19－1＝－89. 4.已知正方形ABCD 的面积为2，点P 在边AB 上，则PD →·PC →的最大值是( )A.92B.2C.32D.34答案 B解析 如图所示，取CD 的中点E ，连接PE ，由极化恒等式可得PD →·PC →＝PE →2－EC →2＝|PE →|2－12， 所以当P 与A (B )重合时，|PE→|＝52最大，从而(PD →·PC →)max ＝2. 5.已知a ，b 是平面内两个互相垂直的单位向量，若c 满足(a －c )·(b －c )＝0，则|c |的最大值是( ) A.1 B.2 C.2 D.22答案 C解析 由极化恒等式(a －c )·(b －c ) ＝14[(a ＋b －2c )2－(a －b )2]， ∵(a －c )·(b －c )＝0， 所以(a ＋b －2c )2＝(a －b )2， 故c 2＝(a ＋b )·c ， 又因为|a |＝|b |＝1，a ⊥b ， ∴|a ＋b |＝2，于是|c |2≤|a ＋b ||c |＝2|c |， ∴|c |≤ 2.6.已知AB 为圆x 2＋y 2＝1的一条直径，点P 为直线x －y ＋2＝0上任意一点，则P A →·PB →的最小值为( ) A.1 B.2 C.2 D.22 答案 A解析 如图所示，由极化恒等式易知，当OP 与直线x －y ＋2＝0垂直时，P A →·PB →有最小值，即P A →·PB →＝PO →2－OB →2＝(2)2－12＝1. 故选A.7.已知AB 是圆O 的直径，AB 长为2，C 是圆O 上异于A ，B 的一点，P 是圆O 所在平面上任意一点，则(P A →＋PB →)·PC →的最小值为( ) A.－14 B.－13 C.－12 D.－1答案 C解析 ∵P A →＋PB →＝2PO →，∴(P A →＋PB→)·PC →＝2PO →·PC →， 取OC 中点D (图略)，由极化恒等式得，PO→·PC →＝|PD →|2－14|OC →|2＝|PD →|2－14， 又|PD →|2min＝0，∴(P A →＋PB→)·PC →的最小值为－12. 8.已知△ABC 是边长为2的等边三角形，P 为平面ABC 内一点，则P A →·(PB →＋PC →)的最小值为( ) A.－2 B.－32 C.－43 D.－1 答案 B解析 取BC 的中点D ，连接AD ，PD ，取AD 的中点E ，连接PE .由△ABC 是边长为2的等边三角形，E 为中线AD 的中点得AE ＝12AD ＝32， 则P A →·(PB→＋PC →) ＝2P A →·PD →＝2(|PE →|2－|EA →|2) ＝2⎣⎢⎡⎦⎥⎤|PE →|2－⎝ ⎛⎭⎪⎫322≥2×⎝ ⎛⎭⎪⎫0－34＝－32，当且仅当|PE→|＝0时，取等号，∴P A →·(PB→＋PC →)的最小值为－32. 9.已知正方形ABCD 的边长为1，点E 是AB 边上的动点，则DE →·DA →的值为________.答案 1解析 取AE 中点O ，设AE ＝x (0≤x ≤1)，则AO ＝12x ，∴DE→·DA →＝|DO →|2－14|AE |2＝12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2－14x 2＝1.10.在△ABC 中，AB ＝6，AC ＝5，A ＝120°，动点P 在以C 为圆心，2为半径的圆上，则P A →·PB →的最小值为________.答案 16解析 设AB 的中点为M ，则P A →·PB →＝PM →2－MA →2＝|PM →|2－9， 所以要求P A →·PB→的最小值，只需求|PM →|的最小值， 显然当点P 为线段MC 与圆的交点时，|PM→|取得最小值，最小值为|MC |－2. 在△AMC 中，由余弦定理得|MC |2＝32＋52－2×3×5×cos 120°＝49， 所以|MC |＝7，所以|PM →|的最小值为5， 则P A →·PB→的最小值为16. 11.在Rt △ABC 中，CA ＝CB ＝2，M ，N 是斜边AB 上的两个动点，且MN ＝2，则CM →·CN →的取值范围是________. 答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤32，2解析 取MN 的中点为P ，由极化恒等式得CM→·CN →＝|CP →|2－14|MN |2＝|CP →|2－12. 当P 为AB 的中点时，|CP →|取最小值为2，则CM→·CN →的最小值为32； 当M 与A (或N 与B )重合时，|CP→|取最大值为102，则CM →·CN →的最大值为2，所以CM→·CN →的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤32，2. 12.已知AB 为圆O 的直径，M 为圆O 的弦CD 上一动点，AB ＝8，CD ＝6，则MA →·MB →的取值范围是________. 答案 [－9，0]解析 如图，取CD 的中点G ，连接OG ，MO ，CO ，得OG ⊥CD ，MA→·MB →＝|MO →|2－14|BA →|2＝|MO →|2－16， ∵|OC→|≥|OM →|≥|OG →|， ∴7≤|OM→|≤4，∴MA→·MB →∈[－9，0]. 二、创新拓展练13.若点O 和点F 分别为椭圆x 24＋y 23＝1的中心和左焦点，点P 为椭圆上的任意一点，则OP →·FP →的最大值为( )A.2B.3C.6D.8答案 C解析 如图，由已知OF ＝1，取FO 中点E ，连接PE ，由极化恒等式得：OP →·FP →＝|PE→|2－14|OF →|2＝|PE →|2－14，∵当P 在椭圆右顶点时，|PE →|2有最大值，|PE →|2max＝254， ∴OP→·FP →的最大值为6. 14.(多选)已知在△ABC 中，P 0是边AB 上一定点，满足P 0B ＝14AB ，且对于边AB 上任一点P ，恒有PB →·PC →≥P 0B →·P 0C →，则( ) A.PB→·PC →＝PD →2－DB →2 B.存在点P ，使|PD →|<|P 0D →| C.P 0C →·AB →＝0 D.AC ＝BC 答案 AD解析 如图所示，取BC 的中点D ，连接PD ，根据向量的极化恒等式，有PB →·PC →＝PD →2－DB →2，P 0B →·P 0C →＝P 0D →2－DB →2. 又PB →·PC →≥P 0B →·P 0C →，所以|PD →|≥|P 0D →|，A 正确；B 错误；故由点P 为边AB 上任意一点知：点D 到边AB 上点的距离的最小值为|DP 0→|，从而DP 0⊥AB ，∴P 0C →·AB →≠0，C 错误；取AB 的中点E ，则由P 0B ＝14AB 知，CE ∥DP 0，故CE ⊥AB ，于是AC ＝BC ，D 正确.15.在半径为1的扇形中，∠AOB ＝60°，C 为弧上的动点，AB 与OC 交于P ，则OP →·BP →的最小值为________. 答案 －116解析 取OB 的中点D ，作DE ⊥AB 于点E ，连接PD ，则OP→·BP →＝|PD →|2－|OD →|2＝|PD →|2－14，易知|PD →|∈⎣⎡⎦⎤|DE →|，|AD →|＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤34，32， 则OP→·BP →＝PD →2－14∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－116，12，故所求最小值为－116. 16.如图，在平面四边形ABCD 中，AC ＝AD ＝2，∠DAC ＝120°，∠ABC ＝90°，则BD→·BC →的最大值为________.答案1解析取CD的中点E，连接EA，EB，∵AC＝AD＝2，∠DAC＝120°，∴AE⊥CD，DE＝AD sin 60°＝3，由∠ABC＝∠AEC＝90°，∴A，B，C，E四点共圆，且AC为直径，则BD→·BC→＝|BE→|2－|ED→|2＝|BE→|2－(3)2≤|AC→|2－3＝22－3＝1，所以BD→·BC→的最大值为1.。

高中数学极化恒等式(初中物理公式及其变形式)
极化恒等式？
极化恒等式是联系内积与范数的一个重要的等式，是用范数表示内积的公式。

极化恒等式设H是内积空间，‖·‖是由内积(·，·)导出的范数。

范数是具有“长度”概念的函数。

范数在线性代数、泛函分析及相关的数学领域，是一个函数，其为向量空间内的所有向量赋予非零的正长度或大小。

半范数反而可以为非零的向量赋予零长度。

极化恒等式公式是什么？
设H是内积空间，‖·‖是由内积（·，·)导出的范数，下列等式常被称为极化恒等式：
1、当H是实空间时，（x，y)=(1/4)(‖x+y‖2-‖x-y‖2)；当h是复空间时，（x，y)=(1/4)(‖x+y‖2-‖x-y‖2+i‖x+iy‖2-i‖x-iy‖2)。

对于实内积空间上的双线性Hermitian函数和复内积空间上的双线性φ（x，y)函数，有类似的恒等式。

2、当H是实内积空间时
3、当H是复内积空间时
著名恒等式
1、欧拉恒等式：
eiπ＋1=0，e是自然对数的底，π是圆周率，i是虚数单位。

它来源于eix=cosx+isinx(复数的三角表示）,令x=π就得。

2、牛顿恒等式：
设F(X)=0的n个根X1,X2,……，Xn.对于k∈N，记Sk=X1k+X2k +……＋Xnk.则有
C0Sk+C1Sk-1+……＋CnSk-n=0，当k>0(N1)
C0Sk+C1Sk-1+……＋Ck-1S1+kCk=0，当1≤k≤n(N2)。

第2讲极化恒等式结论：设a b、是两个平面向量，则有恒等式()()2214a b a b a b ⎡⎤=+--⎢⎥⎣⎦ ，在三角形中，也可以用三角形的中线来表示，22AB AC AM MB =- 。

极化恒等式的作用主要在于，它可以将两个向量的数量积转化为这两个向量之和或之差，因此，当两个向量之和或之差为定值时，常常可以考虑利用极化恒等式进行转化求解。

典型例题1．（2012浙江15）在ABC ∆中，M 是BC 的中点，3AM =，10BC =，则AB AC =．法1解：设AMB θ∠=，则AMC πθ∠=-．又AB MB MA =- ，AC MC MA =- ，∴(AB AC = )(MB MA - 2)MC MA MB MC MB MA MA MC MA -=--+，2553cos 35cos()916θπθ=--⨯-⨯-+=-，故答案为16-．法2：极化恒等式22223516AB AC AM MB =-=-=-2．如图，在ABC ∆中，D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点，4BA CA =，1BF CF =- ，则BE CE的值是．法1解：D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点，∴BF BD DF =+ ，CF BD DF =-+ ，3BA BD DF =+ ，3CA BD DF =-+ ，∴221BF CF DF BD =-=- ，2294BA CA DF BD =-= ，∴258DF = ，2138BD = ，又 2BE BD DF =+ ，2CE BD DF =-+，∴22748BE CE DF BD =-= ，故答案为：78法2：极化恒等式FDAD BD FD CF BF BD AD CA BA 3142222=-=-=∙=-=∙分别解出FD ²和BD ²的值，即可求解CMDG O3．已知AB 为圆O 的直径，M 为圆O 的弦CD 上一动点，8AB =，6CD =，则MA MB的取值范围是．法1解：以AB 所在的直线为x 轴，以线段AB 的垂直平分线为y 轴建立平面直角坐标系，如图所示；且圆O 的直径为AB ，设(,)M x y ，则(4,0)A ，(4,0)B -，(4,)MA x y =-- ，(4,)MB x y =--- ，222(4)(4)()16MA MB x x y x y =---+-=+-，又M 是圆O 的弦CD 上一动点，且6CD =，所以2216916x y -+ ，即22716x y + ，其中最小值在CD 的中点时取得，所以MA MB的取值范围是[9-，0]．故答案为：[9-，0]．法2直接使用极化恒等式22MA MB MO OA=-4MO ≤≤ ，4OA =[]9,0MA MB ∴∈-一课一练1．（2013•浙江二模）如图放置的边长为1的正方形ABCD 的顶点A 、D 分别在x 轴、y 轴正半轴上（含原点）上滑动，则OB OC的最大值是．2.（2018•天津）如图，在平面四边形ABCD 中，AB BC ⊥，AD CD ⊥，120BAD ∠=︒，1AB AD ==．若点E 为边CD 上的动点，则AE BE的最小值为()A ．2116B ．32C ．2516D ．33、（2017•新课标Ⅱ）已知ABC ∆是边长为2的等边三角形，P 为平面ABC 内一点，则()PA PB PC +的最小值是()A ．2-B ．32-C ．43-D ．1-参考答案1）法1解：如图令OAD θ∠=，由于1AD =故0cos A θ=，sin OD θ=，如图2BAX πθ∠=-，1AB =，故cos cos()cos sin 2Bx πθθθθ=+-=+，sin()cos 2B y πθθ=-=故(cos sin ,cos )OB θθθ=+同理可求得(sin ,cos sin )C θθθ+，即(sin ,cos sin )OC θθθ=+，∴(cos sin OB OC θθ=+，cos )(sin θθ ，cos sin )1sin 2θθθ+=+，OB OC的最大值是2故答案是2法2：极化恒等式如图，取BC ，AD 中点E ，F ,22214OB OC OE EB OE =-=-根据极化恒等式13122OE OF EF ≤+=+=所以有最大值22）法1解：如图所示，以D 为原点，以DA 所在的直线为x 轴，以DC 所在的直线为y 轴，过点B 做BN x ⊥轴，过点B 做BM y ⊥轴，AB BC ⊥ ，AD CD ⊥，120BAD ∠=︒，1AB AD ==，1cos602AN AB ∴=︒=，3sin 602BN AB =︒=，13122DN ∴=+=，32BM ∴=，3tan 302CM MB ∴=︒=，3DC DM MC ∴=+=，(1,0)A ∴，3(2B ，32，C ，设(0,)E m ，∴(1,)AE m =- ，3(2BE =- ，32m -，0m ，∴22233321(()224216416AE BE m m m =+-=-+-=-+ ，当m =2116．故选：A ．法2：极化恒等式22214EA EB EF FA EF =-=-当EF CD ⊥时，15144EF EK KF =+=+=251214416EA EB ⎛⎫=-=⎪⎝⎭最小3）法1解：建立如图所示的坐标系，以BC 中点为坐标原点，则A ，(1,0)B -，(1,0)C ，设(,)P x y ，则()PA x y =-- ，(1,)PB x y =--- ，(1,)PC x y =--，则22223()222[(]4PA PB PC x y x y +=-+=+--∴当0x =，y =时，取得最小值332(42⨯-=-，故选：B ．法2：极化恒等式222222()()()2PA PB PC PE EA PF FA PE PF +=-+-=+- 当P 位于EF 中点时，有最小值。

极化恒等式
1极化恒等式的推导：
(如图，有向量OA与向量OB,两向量之和为OD,其中E为AB,OD的中点) 2使用条件：共起点内积
3适用于：平面向量，空间向量
3使用方法：找斜边中点，再使用公式代入
4
例1：
解析：取BC的中点E，AD的中点为F
=
−→
−
⋅
−→
−
OC
OB
2
2−→
−
-
−→
−
EC
OE
=2
−→
−
OE
-
2
2
1
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
由三角形两边和大于第三边可以得到：
OE ≤OF+EF
OF 为直角三角形OAD 的中线，所以OF=2
1 EF=1
所以：−→−⋅−→−OC OB 的最大值为2
例2：
我们在此题的基础上增加一点难度：求−→−⋅−→−PD
PC 的最小值和最大值 解答：根据“极化恒等式”的方法，我们找到斜边CD 的中点O 点，则 −→−⋅−→−PD PC =22−→−-−→−OD
PO 其中OD=1
故我们只需要判断PO 的最大值与最小值
根据三角形两边和大于第三边，我们得到：
1）PO ≤AP+AO 2）PO+AO ≥AO
(其中AP=1,AO=5)
所以PO 的最大值为（5+1），最小值为（5-1）
故：−→−⋅−→−PD
PC 的最大值为（5+25），最小值为（5+25）。

课题：极化恒等式在向量问题中的应用学习目标目标1：通过自主学习掌握极化恒等式两种模式，理解其几何意义； 目标2-1：通过对例1的自主学习掌握用极化恒等式求数量积的值； 目标2-2：通过对例2的自主学习掌握用极化恒等式求数量积的最值、范围； 目标2-3：通过小组合作学习掌握极化恒等式解决与数量积有关的综合问题。

重点掌握极化恒等式，利用它解决一类与数量积有关的向量问题 难点 根据具体的问题情境，灵活运用极化恒等式目标达成途径学习自我评价阅读以下材料： .两倍等于两条邻边平方和的平方和平行四边形的对角线的你能用向量方法证明：何模型。

示向量加法和减法的几引例：平行四边形是表,,b AD a AB ==证明：不妨设，，则b a DB b a A -=+=C ()222222C C b b a a b a A A +⋅+=+== （1）()222222b b a a b a DB DB +⋅-=-== （2）（1）（2）两式相加得：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+22222222C AD AB b a DB A 结论：平行四边形对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.思考1：如果将上面（1）（2）两式相减，能得到什么结论呢？b a ⋅＝()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+2241b a b a ————极化恒等式 对于上述恒等式，用向量运算显然容易证明。

那么基于上面的引例，你觉得极化恒等式的几何意义是什么？几何意义：向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的41. 即：[]2241DB AC b a -=⋅（平行四边形模式） 目标1：阅读材料，了解极化恒等式的由来过程，掌握极化恒等式 的两种模式，并理解其几何意义 M图1思考：在图1的三角形ABD 中（M 为BD 的中点），此恒等式如何表示呢？因为AM AC 2=，所以2241DB AMb a -=⋅（三角形模式） 例1.(2012年浙江文15)在ABC ∆中，M 是BC 的中点，3,10AM BC ==，则AB AC ⋅=____ .解：因为M 是BC 的中点，由极化恒等式得： 2241BC AM AC AB -=⋅=9-10041⨯= -16 【小结】在运用极化恒等式的三角形模式时，关键在于取第三边的中点，找到三角形的中线，再写出极化恒等式。

课题：极化恒等式正在背量问题中的应用之阳早格格创做教习目标目标1：通过自决教习掌握极化恒等式二种模式，明白其几许意思； 目标2-1：通过对付例1的自决教习掌握用极化恒等式供数量积的值； 目标2-2：通过对付例2的自决教习掌握用极化恒等式供数量积的最值、范畴； 目标2-3：通过小拉拢做教习掌握极化恒等式办理与数量积有闭的概括问题. 沉面掌握极化恒等式，利用它办理一类与数量积有闭的背量问题 易面 根据简直的问题情境，机动使用极化恒等式目标完毕道路教习自尔评介阅读以下资料： .两倍等于两条邻边平方和的平方和平行四边形的对角线的你能用向量方法证明：何模型。

示向量加法和减法的几引例：平行四边形是表,,b AD a AB ==证明：不妨设，，则b a DB b a A -=+=C ()222222C C b b a a b a A A +⋅+=+== （1）()222222b b a a b a DB DB +⋅-=-== （2）（1）（2）二式相加得：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+22222222C AD AB b a DB A 论断：仄止四边形对付角线的仄圆战等于二条邻边仄圆战的二倍.思索1：如果将上头（1）（2）二式相减，能得到什么论断呢？b a ⋅＝()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+2241b a b a ————极化恒等式 对付于上述恒等式，用背量运算隐然简单说明.那么鉴于上头的引例，您感触极化恒等式的几许意思是什么？几许意思：背量的数量积不妨表示为以那组背量为邻边的仄止四边形的“战对付角线”与“好对付角线”仄圆好的41. 即：[]2241DB AC b a -=⋅（仄止四边形模式）思索：正在图1的三角形ABD 中（M 为BD 的中面），此恒等式怎么样表示呢？ 果为AM AC 2=，所以2241DB AM b a -=⋅（三角形模式） 目标1：阅读资料，相识极化恒等式的由去历程，掌握极化恒等式 的二种模式，并明白其几许意思 M图1例1.(2012年浙江文15)正在ABC ∆中，M 是BC 的中面，3,10AM BC ==，则AB AC ⋅=____.解：果为M 是BC 的中面，由极化恒等式得： 2241BC AM AC AB -=⋅=9-10041⨯= -16 【小结】正在使用极化恒等式的三角形模式时，闭键正在于与第三边的中面，找到三角形的中线，再写出极化恒等式.目标检测.______1)132012(的值为边上的动点，则是点，的边长为已知正方形改编北京文DA DE AB E ABCD ⋅.________O O 2.2的取值范围是则上的一个动点，是圆，点的圆内接于半径为（自编）已知正三角形例PB PA P ABC ⋅解：与AB 的中面D ，连结CD,果为三角形ABC 为正三角形，所以O 为三角形ABC 的沉心，O 正在CD 上，且22==OD OC ，所以3=CD ，32=AB（也可用正弦定理供AB ）又由极化恒等式得：341222-=-=⋅PD AB PD PB PA 果为P 正在圆O 上，所以当P 正在面C 处时，3||max =PD当P 正在CO 的延少线与圆O 的接面处时，1||min =PD所以]6,2[-∈⋅PB PA【小结】波及数量积的范畴或者最值时，不妨利用极化恒等式将多变量转化成单变量，再用数形分离等要领供出单变量的范畴、最值即可.目标检测8.6.3.2.)(134)112010(22D C B A FP OP P y x F O 的最大值为则为椭圆上的任意一点，的中心和左焦点，点分别为椭圆和点若点福建文⋅=+问题、疑惑、错解搜集本领提高目标2-1：掌握用极化恒等式供数量积的值AB CM 目标2-2：掌握用极化恒等式供数量积的最值、范畴例3.（2013浙江理7）正在ABC ∆中,0P 是边AB 上一定面，谦脚014P B AB =，且对付于边AB 上任一面P ，恒有00PB PC P B PC ⋅≥⋅.则( )A. 90ABC ∠=B. 90BAC ∠=C. AB AC =D.AC BC =目标检测22.2.2.1.)(,0)()(2,)92008(D C B A c c b c a c b a 的最大值是则满足，若向量个互相垂直的单位向量是平面内已知浙江理=-⋅- 问题、疑惑搜集知识、要领归纳原课的主要教习实质是什么？极化恒等式：仄止四边形模型：三角形模型：极化恒等式正在处理与_________________有闭问题时，隐得较有劣良性.课后检测ABC ∆中，60BAC ∠=若2AB =，3BC =，D 正在线段AC 上疏通，DA DB ⋅的最小值 为AB 是圆O 的直径,AB 少为2,C 是圆O 上同于,A B 的一面,P 是圆O 地圆仄里上任性一面,则()PA PB PC +⋅的最小值为（ ）A. 14-B. 13-C. 12- D.1- 3．正在ABC ∆中，3AB =，4AC =，60BAC ∠=，假如P ABC ∆地圆仄里内一面，且2AP =，目标2-3：会用极化恒等式办理与数量积有闭的概括问题AC。

极化恒等式高中数学极化恒等式，这个词听上去有点高大上，其实在高中数学中，它可不是那么难懂哦。

说到极化恒等式，我们先来聊聊“极化”这个词。

大家有没有想过，极化就像是我们的情绪，有时候高涨得像火山爆发，有时候又低落得像秋天的落叶。

极化恒等式其实就是在探讨一些数学对象之间的关系，就像我们跟朋友之间的情谊，有时候亲密无间，有时候又难免有些小摩擦。

数学里有趣的地方在于，它们就像生活中的种种关系，既简单又复杂，层出不穷。

想象一下你和小伙伴们在操场上玩耍，大家分成了两个小队，你们分别用不同的方式来比拼。

有的人喜欢射门，有的人则偏爱传球。

在数学的世界里，极化恒等式也是在比较不同的东西。

比如说，当我们拿两个向量出来玩的时候，极化恒等式帮助我们找出它们之间的联系。

你能想象吗？这就像是在看一场篮球赛，两个队伍在场上争夺，谁能把球传得更准确，谁能更好地配合。

通过极化恒等式，我们能够清晰地看出这场比赛的精彩之处。

有趣的是，极化恒等式的公式就像是一种神奇的魔法咒语，能把复杂的东西简化成更容易理解的样子。

比如说，假设有两个向量A和B，它们在一起就像是一对好搭档。

如果你想知道它们的内积，可以用极化恒等式把它们的模长和夹角转化为简单的数学表达式。

想象一下，就像在一场友谊赛中，队员们用默契的配合让比赛变得轻松有趣。

这时候，极化恒等式就是你们之间的默契桥梁，让你们在复杂的局面中找到简单的解法。

再来说说生活中的极化恒等式，很多时候我们会遇到一些看似矛盾的情况。

就像你可能爱吃甜食，但又想保持身材，这种内心的挣扎其实就像是数学里的矛盾体。

极化恒等式正是帮助我们平衡这些矛盾的工具。

在数学的世界里，它让我们看到不同的向量如何通过内积的方式产生联系，而这些联系又能帮助我们更好地理解事物的本质。

说到这里，不禁让人想起了生活中那些看似无解的问题，实际上，只要找到对的角度，就能找到答案。

讲真，极化恒等式不仅仅是一个枯燥的公式，它蕴含着深刻的道理和美丽的逻辑。

极化恒等式与等和(高)线定理【四大题型】【题型1利用极化恒等式求值】【题型2利用极化恒等式求最值(范围)】【题型3利用等和线求基底系数和的值】【题型4利用等和线求基底系数和的最值(范围)】1.极化恒等式与等和(高)线定理极化恒等式是平面向量中的重要等式，是解决平面向量的数量积问题的重要工具，有平行四边形模型和三角形模型两大重要模型，可以建立起向量与几何长度之间的等量关系；等和(高)线定理是平面向量中的重要定理，由三点共线结论推导得出，在求基底系数和的值、最值(范围)中有着重要作用.【知识点1极化恒等式】1.极化恒等式的证明过程与几何意义(1)平行四边形对角线的平方和等于四边的平方和：|a +b |2+|a -b |2=2(|a |2+|b |2).证明：不妨设AB =a ,AD =b ，则AC =a +b ，DB =a -b，AC 2=AC 2=a +b 2=a 2+2a ⋅b +b 2①，DB 2=DB 2=a -b 2=a 2-2a ⋅b +b 2②，①②两式相加得：AC 2+DB 2=2a 2+b 2=2AB 2+AD 2.(2)极化恒等式：上面两式相减，得：14a +b2-a -b 2 ----极化恒等式平行四边形模式：a ⋅b =14AC 2-DB 2 .2.几何解释：向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的14．(1)平行四边形模型：向量的数量积等于以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线长”与“差对角线长”平方差的14，即14a +b2-a -b 2 (如图).(2)三角形模型：向量的数量积等于第三边的中线长与第三边长的一半的平方差，即(M 为BC 的中点)(如图).极化恒等式表明，向量的数量积可以由向量的模来表示，可以建立起向量与几何长度之间的等量关系.【知识点2等和(高)线定理】1.等和(高)线定理(1)由三点共线结论推导等和(高)线定理：如图，由三点共线结论可知，若(λ,μ∈R )，则λ+μ=1，由△OAB 与△OA 'B '相似，必存在一个常数k ,k ∈R ，使得，则，又(x ,y ∈R )，∴x +y =kλ+kμ=k ；反之也成立.(2)平面内一个基底及任一向量，(λ,μ∈R )，若点P '在直线AB 上或在平行于AB 的直线上，则λ+μ=k (定值)；反之也成立，我们把直线AB 以及与直线AB 平行的直线称为等和(高)线.①当等和线恰为直线AB 时，k =1；②当等和线在O 点和直线AB 之间时，k ∈(0,1)；③当直线AB 在O 点和等和线之间时，k ∈(1,+∞)；④当等和线过O 点时，k =0；⑤若两等和线关于O 点对称，则定值k 1，k 2互为相反数；⑥定值k 的变化与等和线到O 点的距离成正比.【题型1利用极化恒等式求值】1.(2024·贵州毕节·三模)如图，在△ABC 中，D 是BC 边的中点，E ，F 是线段AD 的两个三等分点，若BA⋅CA =7，BE ⋅CE =2，则BF ⋅CF =()A.-2B.-1C.1D.22.(23-24高三上·福建厦门·期末)如图，BC 、DE 是半径为1的圆O 的两条直径，BF =2FO ，则FD ⋅FE =()A.-34B.-89C.-14D.-493.(2024高三·江苏·专题练习)如图，在平面四边形ABCD 中，O 为BD 的中点，且OA =3，OC =5.若AB⋅AD =-7，则BC ⋅DC 的值是．4.(23-24高二下·湖南长沙·开学考试)如图，在平行四边形ABCD 中，AB =1，AD =2，点E ，F ，G ，H 分别是AB ，BC ，CD ，AD 边上的中点，则EF ⋅FG +GH ⋅HE等于．【题型2利用极化恒等式求最值(范围)】5.(2024高三·全国·专题练习)半径为2的圆O 上有三点A 、B 、C 满足OA +AB +AC =0，点P 是圆内一点，则P A ⋅PO +PB ⋅PC 的取值范围为()A.[-4，14)B.[0，4)C.[4，14]D.[4，16]6.(23-24高一下·江苏南通·期中)正三角形ABC 的边长为3，点D 在边AB 上，且BD =2DA ，三角形ABC 的外接圆的一条弦MN 过点D ，点P 为边BC 上的动点，当弦MN 的长度最短时，PM ⋅PN的取值范围是()A.[-1,5]B.[-1,7]C.[0,2]D.[1,5]7.(2024·重庆·模拟预测)已知△OAB 的面积为1,AB =2，动点P ,Q 在线段AB 上滑动，且PQ =1，则OP⋅OQ的最小值为.8.(23-24高三上·上海浦东新·阶段练习)在面积为2的平行四边形中ABCD 中，∠DAB =π6，点P 是AD 所在直线上的一个动点，则PB 2+PC 2-PB ⋅PC 的最小值为．【题型3利用等和线求基底系数和的值】9.(2024·四川成都·模拟预测)如图，在平行四边形ABCD 中，BE =23BC ，DF =34DE ，若AF =λAB +μAD，则λ+μ=()A.32B.-112C.112D.010.(2023·河北沧州·模拟预测)在△ABC 中，BE =12EC ,BF =12BA +BC，点P 为AE 与BF 的交点，AP =λAB +μAC ，则λ+μ=()A.0B.14C.12D.3411.(23-24高一上·江苏常州·期末)在平行四边形ABCD 中，E 为BC 的中点，F 在线段DC 上，且CF =2DF ．若AC =λAE +μAF，λ,μ均为实数，则λ+μ的值为．12.(23-24高一上·江苏苏州·期末)如图，在矩形ABCD 中，M ，N 分别为线段BC ，CD 的中点，若MN =λ1AM +λ2BN ，λ1,λ2∈R ，则λ1+λ2的值为.【题型4利用等和线求基底系数和的最值(范围)】13.(2024·山东烟台·三模)如图，边长为2的等边三角形的外接圆为圆O ，P 为圆O 上任一点，若AP =xAB+yAC ，则2x +2y 的最大值为()A.83B.2C.43D.114.(23-24高三上·河北沧州·期中)如图，△BCD 与△ABC 的面积之比为2，点P 是区域ABCD 内任意一点(含边界)，且AP =λAB +μACλ,μ∈R ，则λ+μ的取值范围是()A.0,1B.0,2C.0,3D.0,415.(23-24高一下·福建泉州·阶段练习)在△ABC 中，M 为BC 边上任意一点，N 为线段AM 上任意一点，若AN =λAB +μAC (λ，μ∈R )，则λ+μ的取值范围是.16.(23-24高一下·广西桂林·期末)已知O 为△ABC 内一点，且4OA +8OB +5OC =0 ，点M 在△OBC 内(不含边界)，若AM =λAB +μAC，则λ+μ的取值范围是．一、单选题1.(2024·四川绵阳·三模)如图，在△ABC 中，AF =BF =6,EF =5，则EA ⋅EB =()A.-11B.-13C.-15D.152.(2024·陕西西安·一模)在△ABC 中，点D 是线段AC 上一点，点P 是线段BD 上一点，且CD =DA ，AP=23AB+λAC ，则λ=()A.16B.13C.23D.563.(2024高三·全国·专题练习)在△ABC 中，D 是BC 边上的中点，且AE =13AD ，AF =2AE ，AB ⋅AC=6，FB ⋅FC =-2，则EB ⋅EC =()A.-1B.2C.-12D.14.(2024·陕西榆林·三模)在△ABC 中，E 在边BC 上，且EC =3BE ,D 是边AB 上任意一点，AE 与CD 交于点P ，若CP =xCA +yCB，则3x +4y =()A.34B.-34C.3D.-35.(23-24高三下·湖南长沙·阶段练习)向量的数量积可以表示为：以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的四分之一，即如图所示，a ⋅b =14AD 2-BC 2，我们称为极化恒等式.已知在△ABC 中，M 是BC 中点，AM =3，BC =10，则AB ⋅AC=()A.-16B.16C.-8D.86.(2024·全国·模拟预测)如图，在△ABC 中，AN =tNC (t >0)，BP =λPN (λ>0)，若AP =34AC -14BC ，则λ+t 的值为()A.7B.6C.5D.47.(23-24高三上·山东潍坊·期末)已知正方形ABCD 的边长为2，MN 是它的内切圆的一条弦，点P 为正方形四条边上的动点，当弦MN 的长度最大时，PM ⋅PN的取值范围是()A.[0，1]B.0,2C.[1，2]D.-1,18.(2024·河北沧州·三模)对称美是数学美的重要组成部分，他普遍存在于初等数学和高等数学的各个分支中，在数学史上，数学美是数学发展的动力.如图，在等边△ABC 中，AB =2，以三条边为直径向外作三个半圆，M 是三个半圆弧上的一动点，若BM =λAB +μAC，则λ+μ的最大值为()A.12B.33C.1D.32二、多选题9.(23-24高一下·江苏南京·期中)在△ABC 中，点D 是线段BC 上任意一点，点M 是线段AD 的中点，若存在λ,μ∈R 使BM =λAB +μAC，则λ,μ的取值可能是()A.λ=-35,μ=110B.λ=1,μ=-32C.λ=-910,μ=25D.λ=-710,μ=3510.(23-24高一下·四川成都·阶段练习)如图，正方形ABCD 中，E 为AB 中点，M 为线段AD 上的动点，若BM =λBE +μBD ，则λ+μ的值可以是()A.32B.12C.1D.211.(23-24高一下·陕西西安·阶段练习)(多选)如图，在四边形ABCD 中，∠B =60°，AB =3，BC =6，且AD =λBC λ∈R ，AD ⋅AB =-32，则()A.AB ·BC =9B.实数λ的值为16C.四边形ABCD 是梯形D.若M ，N 是线段BC 上的动点，且MN =1，则DM ⋅DN 的最小值为132三、填空题12.(2024·新疆·二模)在等腰梯形ABCD 中，AB =2DC ，点E 是线段BC 的中点，若AE =λAB +μAD ，则λ+μ=.13.(23-24高一下·黑龙江大庆·期末)如图，在△ABC 中，D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点BA ⋅CA =5，BF ⋅CF =-2，则BE ⋅CE 的值是.14.(23-24高三·广东阳江·阶段练习)在面积为2的平行四边形ABCD 中，点P 为直线AD 上的动点，则PB ⋅PC +BC 2的最小值是．四、解答题15.(23-24高一下·甘肃白银·阶段练习)如图，在平行四边形ABCD 中，AC 与BD 相交于点O ．E 是线段OD 的中点，AE 的延长线与CD 交于点F ．(1)用AB ，AD 方表示AE ；(2)若AF =λAB +μAD ，求λ+μ的值．16.(23-24高一下·江苏苏州·期中)阅读一下一段文字：a +b 2=a 2+2a ⋅b +b 2，a -b 2=a 2-2a ⋅b +b 2，两式相减得(a +b )2-(a -b )2=4a ·b ⇒a ·b =14[(a +b )2-(a -b)2]我们把这个等式称作“极化恒等式”，它实现了在没有夹角的参与下将两个向量的数量积运算化为“模”的运算．试根据上面的内容解决以下问题：如图，在△ABC 中，D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点．(1)若AD =6，BC =4，求AB ⋅AC 的值；(2)若AB ⋅AC =4，FB ⋅FC =-1，求EB ⋅EC 的值．17.(23-24高一上·辽宁大连·期末)在三角形ABC 中，AB =a ，AC =b ，BE =2EC，D 为线段AC 上任意一点，BD 交AE 于O .(1)若CD =2DA .①用a ，b表示AE ；②若AO =λAE ，求λ的值；(2)若BO =xBA +yBC ，求12x +13y +1的最小值.18.(23-24高一下·湖南邵阳·期末)如图，已知四边形ABDE 为平行四边形，点C 在AB 延长线上，点M 在线段AD 上，且AB =12BC ,AM =13AD ，设AB =a ,AE =b .(1)用向量a ，b表示CD ；(2)若线段CM 上存在一动点P ，且AP =ma +nb m ,n ∈R ，求n 2+mn 的最大值.1119.(23-24高一下·广东潮州·阶段练习)阅读以下材料，解决本题：我们知道①(a +b )2=a 2+2a ⋅b +b 2；②(a -b)2=a 2-2a ⋅b +b 2.由①-②得(a +b )2-(a -b )2=4a ⋅b ⇔a ⋅b =(a +b )2-(a -b )24，我们把最后推出的式子称为“极化恒等式”，它实现了没有夹角参与的情况下将两个向量的数量积化为“模”的运算.如图所示的四边形ABCD 中，BD =8,AB ⋅AD =48，E 为BD 中点.(1)若cos ∠BAD =1213，求△ABD 的面积；(2)若2AE =EC ，求CB ⋅CD 的值；(3)若P 为平面ABCD 内一点，求P A ⋅PB +PD 的最小值.。

极化恒等式阅读以下材料：.引例：平行四边形是表示向量加法和减法的几何模型。

你能用向量方法证明：平行四边形的对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍引例:平行四边形是表示向量加法和减法的几何模型。

你能用向量方法证明:平行四边形的对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.,,b AD a AB ==证明：不妨设C A a b =+则，DB a b=- ()222222C C b b a a ba A A +⋅+=+==（1）()222222bb a a ba DB DB +⋅-=-==（2）（1）（2）两式相加得：⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+22222222C AD AB b a DB A 结论：定理：平行四边形对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.思考1：如果将上面（1）（2）两式相减，能得到什么结论呢？()()2214a b a b a b ⎡⎤⋅=+--⎢⎥⎣⎦ ————极化恒等式即：2214a b AC DB ⎡⎤⋅=-⎣⎦ （平行四边形模式）思考2：在三角形ABC 中（M 为BC 的中点），此恒等式如何表示呢？因为2BC BM =，所以22AB AC AMBM ⋅=-（三角形模式）AB CM2016﹒江苏填空倒2[例1]如图，在△ABC 中，D 是BC 的中点,E,F 是AD 上的两个三等分点4BA CA ⋅=，1BF CF ⋅=- ，则BE CE ⋅的值是________．【答案】78【解析】法一：极化恒等式224BA CA AB AC AD BD ⋅=⋅=-= ，2222119BF CF FD BD AD BD ⋅=-=-=- 解得22451388AD BD == ，，故22224798BE CE EB EC ED CD AD BD ⋅=⋅=-=-= .法二：分点恒等式（拆分，基向量）21113333BF BD BA BC BA =+=+ ，21113333CF CD CA CB CA=+=+12123363BE BD BA BC BA =+=+ ，12123363CE CD CA CB CA=+=+ 211111111133339999BF CF BC BA CB CA BC BC CA BA CB BA CA ⎛⎫⎛⎫⋅=+⋅+=-+⋅+⋅+⋅=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∵()21111==9999BC CA BA CB BC CA AB BC ⋅+⋅⋅+-，化简得2221131=992BC BA CA BC -+⋅=-⇒()212121147=636336998BE CE BC BA CB CA BC BC CA AB BA CA ⎛⎫⎛⎫⋅=+⋅+=-+⋅++⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭【方法二点评】：选取的基向量计算有点复杂，可以考虑将B D 和DF作为基向量.[例2]如图，已知等边△ABC 内接于半径为2的⊙O,点P 是⊙O 上的一个动点,则PA PB ⋅取值范围______________.【答案】【解析】2221PA PB PD AD PD ⋅=-=- ,∵3r 33r OD PD OD PD ⎡⎤-≤≤+⇒∈⎢⎥⎣⎦ ，∴2,23PA PB ⎡⎤⋅∈-⎢⎥⎣⎦[练习]2012北京高考改编1.已知正方形ABCD 的边长为1,点E 是AB 边上的动点，则DE DA ⋅的值为_______.【答案】1【解析】①投影；②极化恒等式；③拆分；④建系[变式]——等和线复习（参考）如图正方形ABCD 的边长为1,点E 是AB 边上的动点，若=ED xEA yEC +，则x y +的最小值为_______.【答案】2广东省“百越名校联盟”12月联考第5题2.已知菱形ABCD 的边长为2，60A ∠=︒，点P 满足()12AP AB AC =+ ，则PA PD ⋅=_______.【答案】3【解析】①极化恒等式；②拆分；③建系3.在锐角ABC △中，已知3B π=，2AB AC -= ，则AB AC ⋅ 的取值范围是．【答案】()0,12【解析】222==1AB AC AM BM AM ⋅-- ,而要使△ABC 为锐角三角形，则A 在线段MN 上，则()113AM ∈ ，，∴()0,12AB AC ⋅∈4.正ABC △边长等于3，点P 在其外接圆上运动，则PB AP ⋅的取值范围是（）A.⎦⎤⎢⎣⎡-23,23 B.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-21,23 C.⎦⎤⎢⎣⎡-23,21 D.⎦⎤⎢⎣⎡-21,21【答案】B。

讲义：微专题06——极化恒等式及其应用班级：__________________姓名：___________________随着高考对平面向量问题的研究的不断深入，极化恒等式在解决平面向量问题上取得一些进展，随着应用的推进，一些诸如“动点”、“多动动”、“曲线”、“运动动态”、“极限状态”等平面向量复杂问题接踵而至．极化恒等式在2016年江苏高考以后的模拟练习中，经常出现，往往通过极化恒等式能快速地解决一些求数量积问题，在此要注意观察什么样的数量积适用于极化恒等式解决，首先：共起点（或共终点或可化成共起点或终点），其次：有中线（没有自己造）．极化恒等式1．平行四边形中的极化恒等式．设b a ，是平面内的一组基底，如图所示，由恒等式])()[(4122b a b a b a --+=∙可得：2222])()[(41DM AM BD AC -=-=∙b a ．即22||||DM AM AD AB -=∙．此等式称为极化恒等式．其几何意义是向量的数量积可以表示为以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线”与“差对角线”平方差的41．2．三角形中的极化恒等式．在ABC ∆中，设D 为BC 的中点，2=+，=-，则224)(AD AC AB =+，22)(CB AC AB =-，两式相减可得：2244CB AD AC AB -=∙，化简得极化恒等式2241CB AD AC AB -=∙．说明：1．极化恒等式源于教材又高于教材，在ABC ∆中，)(21AC AB AD +=，)(21AB AC BD -=是教材上出现的两个重要向量三角形关系，而极化恒等式无非就是这两个公式的逆用；2．具有三角几何背景的数学问题利用极化恒等式考虑尤为简单；3．向量与代数的互换运算深入人心，而与几何的运算略显单薄，而极化恒等式恰恰弥补了这个缺憾，可以说极化恒等式把向量的数量积问题用形象的几何图形展示得淋漓尽致．引例：在ABC ∆中，M 是线段BC 的中点，3=AM ，10=BC ，则∙的值为_______．A B C D M B CM A目标一：掌握用极化恒等式求数量积的值例1：如图，在ABC ∆中，D 是BC 的中点，F E ，是AD 上的两个三等分点，4=∙，1-=∙CE BE ，则CF BF ∙的值是__________．训练1：如图，在ABC ∆中，E D ，是BC 上的两个三等分点，2=∙AC AB ，4=∙AE AD ，则BC 的模长的值是__________．B CAE FAB D E C目标二：掌握用极化恒等式求数量积的范围、最值例2：如图，ABC ∆是边长为32的等边三角形，点P 是平面内的任意一点，1||=，则∙的最小值是______________________．训练2：已知正三角形ABC 内接于半径为2的圆O ，点P 是圆O 上的一个动点，则∙的取值范围是______________________．A BCPO BA PC例3：在边长为1的菱形ABCD 中，π32=∠A ，若点P 为对角线AC 上一点，则∙的最大值为______________________．训练3：在菱形ABCD 中，对角线3=AC ，1=BD ，点P 是AD 边上的动点，则PC PB ∙的最小值为______________________．午练：微专题06——极化恒等式及其应用班级：__________________姓名：___________________1．在ABC ∆中，10=BC ，16-=∙AC AB ，D 为边BC 的中点，则AD 的模为__________．2．设P 是ABC ∆的中线AD 的中点，D 为边BC 的中点，且2=AD ，若3-=∙PC PB 则AC AB ∙的值为________________．3．如图，在ABC ∆中，已知4=∙AC AB ，3||=BC ，点N M ，分别为边BC 上的三等分点，则AN AM ∙的值为_________________．4．如图，在ABC ∆中，点F E D ，，依次为边BC 上的四等分点，2=∙AC AB ，5=∙AF AD ，则AE 的长为_____________．5．已知AB 为圆1)1(:22=+-y x C 的直径，点P 为直线01=+-y x 上任意一点，则PB PA ∙的最小值为_________________．AB M NC A BDE CF6．已知圆O 的直径2=AB ，C 为该圆上异于B A 、的一点，P 是圆O 所在平面上任一点，则PC PB PA ∙+)(的最小值为_________________．7．已知点)02( ，A ，)04( ，B ，动点P 在抛物线x y 42-=上运动，则使BP AP ∙取得最小值的点P 的坐标为_________________．8．【选做】已知点B A ，分别在直线31==x x ，上，4||=-OB OA ，则当||+取得最小值时，∙的值为________________．作业：微专题06——极化恒等式及其应用班级：__________________姓名：___________________1．在ABC ∆中，点D 是BC 的中点，若208==BC AD ，，则=∙AC AB _____________．2．在平面直角坐标系中，菱形OABC 的两个顶点为)00( ，O ，)11( ，A ，且1=∙OC OA ，则=∙AC AB ________________．3．已知点M 是边长为2的正方形ABCD 的内切圆内（含边界）一动点，则MB MA ∙的取值范围为_________________．4．在周长为16的PMN ∆中，6=MN ，则PN PM ∙的取值范围为_____________．5．已知D C B A ，，，四点的坐标分别为)01( -，A ，)01( ，B ，)10( ，C ，)02( ，D ，P 是线段CD 上的任意一点，则BP AP ∙的最小值为_________________．6．若等腰ABC ∆底边BC 上的中线长为1，底角︒>60B ，则∙的取值范围为_________________．7．点P 为椭圆1151622=+y x 上的任意一点，EF 为圆4)1(22=+-y x 的一条直径，则PF PE ∙的取值范围为_________________．8．如图，在ABC ∆中，已知︒=∠==12023BAC AC AB ，，，点D 为边BC 的中点，若AD CE ⊥，垂足为E ，则EC EB ∙的值为_________________．AB D EC9．如图，若AB 是圆O 的直径，点M 是弦CD 上的一个动点，68==CD AB ，，则∙的取值范围是______．10．设锐角ABC ∆的面积为1，边AC AB ，的中点分别为F E ，，P 为线段EF 上的动点，则2BC PC PB +∙的最小值是__________________．11．如图，ABC ∆为等腰三角形，4==AC AB ，︒=∠120BAC ，以A 为圆心，1为半径的圆分别交AC AB ，于点F E ，，点P 是劣弧EF 上的一点，则PC PB ∙的取值范围是______．C B AEF PC A BD M O12．【选做】如图，圆O 是ABC Rt ∆的内切圆，已知3=AC ，4=BC ，︒=90C ，过圆心O 的直线l 交圆O 于Q P ，两点，则CQ BP ∙的取值范围为____________．A C BQOPl。

以·的最大值为 2.
答案:(2)2
→
→
→
→
(3)如图,在△ABC 中,D 是 BC 的中点,E,F 是 AD 上的两个三等分点.·=4,·=-1,
→
→
则·的值为
.
→
→
→
解析:(3)设 BD=DC=m,AE=EF=FD=n,则 AD=3n.根据向量的极化恒等式,有·=||2→

→
答案:(1)C
C.
(2)如图所示,正方形 ABCD 的边长为 1,A,D 分别在 x 轴、y 轴的正半轴(含原点)上滑
→
→
动,则·的最大值是
.
解析:(2)如图,取 BC 的中点 M,AD 的中点 N,连接 MN,ON,
→
→
→
→
→
2



则·=|| -.因为 OM≤ON+NM=AD+AB=,当且仅当 O,N,M 三点共线时取等号,所
2
2
2
→
→
→

→





|| =9n -m =4,·=|| -|| =n2-m2=-1.联立解得 n2= ,m2= ,
→
→
→

→

2
2

→
→

因此·=|| -|| =4n -m =,即·=.

答案:(3)


→
→
→
cos ∠BAD=-||=-,得||=1,因此λ=
→
→
依题意得 AD∥BC,∠BAD=120°,由 · =| || |·
→

→
→
→
→

第5讲向量极化恒等式极化恒等式:a b二停卜(乎)2.(a + b)2 (a - b)2 b + b\2 \a - b\2变式：a b二——,= —j—j—.如图f在ZMBC中，设M为BC的中点r贝厢•处二AM2 - MB2.例⑴如图，在厶ABC中，D是BC■的中点，E, F是AD上的两个三等分点.BA CA=4, BFCF=-\.则诞・C&的值为____________ ・答案I解析设 BD 二 DC 二 m r AE = EF=FD = n t贝\]AD = 3n.根据向呈的极化恒等式，有厉尼= AD2-DB2 =9“2 -川二4，FB FC=FD2-DB2 = n2-m2二-1.5 13联立解得n2 =弓f m2 = =■・因此厉・EC = ED2-DB2 = 4沪■加2二1—一7即BE・C£ = §・⑵如图所示，正方体ABCD-A血CQ的棱长为2, MN是它的内切球的一条弦(我们把球而上任意两点之间的线段称为球的弦)，P为正方体表而上的动点，当弦MN的长度最大时，栩•兩的取值范围是 ________■答案[0,2]解析由正方体的棱长为2 ,得内切球的半径为1 ,正方体的体对角线长为2萌•当弦MN的长度最大时，MN为球的直径.设内切球的球心为O ,则PM ^ = PO2-O^ = PO2- 1•由于P 为正方体表面上的动点，故OP^[\ , V3],所以栩•兩曰0.2] •-能力提升-- ---------------------------------------------------------------------- 利用向臺的极化恒等式可以快速对数臺积进行转化，体现了向呈的几何属性,特别适合于以三角形为载体，含有线段中点的向量问题・O跟踪演练1.已知在/XABC中，只）是边上一泄点，满足PoB=*AB,且对于边AB上任一点P,恒有PB PC^K B ^C.贝|J（）A・ ZABC=90°B・ ZBAC=90°C・AB=AC D・AC=BC答案D解析如图所示，取AB的中点E,因为P込=*B ,所以Po为EB的中点，取BC的中点D , 则DPu 为ZkCEB的中位线f DP^/CE・根据向星的极化恒等式, ^PB PC = PD2 - DB2t P^B P^C = P^D2 - DB2.又PB PC^P^B ^C .贝Ul雨1 Ml曲）1恒成立，必有DP（）丄AB•因此CE丄AB ,又E为AB的中点，所以AC = BC.2•如图所示，正方形ABCD的边长为1, A, D分别在x轴，y轴的正半轴（含原点）上滑动，则疋励的最大值是__________ ■答案2解析如图，取的中点M ,AD的中点N ■连接MN ,0N .则疋•丽二页沪・扌因为OMWON + NM二晁）十A3二专，当且仅当o , N , M三点共线时取等号.所以疋•励的最大值为2.。