第五章  平面向量

考纲要求 知识结构&梳理 复习详导 高考试题 目标训练 热身训练
    一、高考大纲  
    考试内容:
    向量。向量的加法与减法。实数与向量的积。平面向量的坐标表示。线段的定比分点。平面向量的数量积。平面两点间的距离。平移。
    考试要求:
    (1)理解向量的概念,掌握向量的几何表示,了解共线向量的概念。
    (2)掌握向量的加法和减法。
    (3)掌握实数与向量的积,理解两个向量共线的充要条件。
    (4)了解平面向量的基本定理,理解平面向量的坐标的概念,掌握平面向量的坐标运算。
    (5)掌握平面向量的数量积及其几何意义,了解用平面向量的数量积可以处理有关长度、角度和垂直的问题,掌握向量垂直的条件。
    (6)掌握平面两点间的距离公式以及线段的定比分点和中点坐标公式,并且能熟练运用。掌握平移公式。
   
二、高考要览
考试内容 能力层次 高考要求 考题年份分值
向量、向量的加法与减法、实数与向量的积 有共线向量,平面向量基本定理
2004 2005 2006 2007 2008
  全国Ⅰ.4 全国I9.5    
  全国Ⅱ.5      
  全国Ⅲ.4      
  山东.5 山东5.5    
  山东.12      
  江苏.4      
  湖北.4      
  广东.4 广东4.5    
    上海3.5    
安徽春.5   安徽14.4    
    辽宁6.5    
    北京11.4    
    湖南15.4    
浙江.5        
上海.4        
理解 向量,向量共线的充要条件,平面向量的坐标
掌握

向量的几何表示,实数与向量的积,向量加法与减法,平面向量的坐标运算

数量积 用平面向量的数量积可以处理有关长度、角度和垂直等问题
2004 2005 2006 2007 2008
  北京.5 北京2.5    
江苏.5   江苏6.5    
湖北.5   湖北1.5    
湖南.5   湖南5.5    
    四川7.5    
    陕西9.5    
福建.5 福建.5 福建11.5    
重庆.5   重庆7.5    
    辽宁12.5    
  浙江.5 浙江13.4    
天津.5   天津12.4    
    辽宁20.14    
  江西.5      
全国Ⅰ.5        
全国Ⅱ.5        
广东.5        
上海春.5        
理解

平面向量的数量积及其几何意义;向量垂直的条件

距离公式定比分点 掌握
灵活运用
平面两点间的距离公式,线段的定比分点和中点坐标公式,平移公式
2004 2005 2006 2007 2008
    福建12.5    
    湖北16.12    
    湖南16.12    
  全国Ⅱ.5      
  辽宁.5      
  重庆.5      

正余弦定理
 
掌握
正弦定理、余弦定理,并能运用它们解斜三角形

 
2004 2005 2006 2007 2008

 
  全国Ⅱ6.5    
    山东4.5    
    安徽11.5    
    全国Ⅱ14.4    
北京春.12   北京12.4    
北京.12        
    江苏11.4    
    江西19.12    
  天津.12 天津17.12    
  天津.4      
  辽宁.5      
全国Ⅲ.5 全国Ⅲ.12      
  湖北.12      
上海春.4        
浙江.12        

    三、命题趋势
    从上表可以看出,近几年本章考查呈现以下特点:
    1、题型和题量:选择题(或填空题)+解答题,保持1小1大两题,分值在16`~`17分,较多的情况是2小1大 (一选择一填空,解答题中一部分)或1小2大(选择或填空,解答题中,三角函数与解析几何均以向量为背景或叙述形式).解答题多与三角、解析几何(少数与不等式、数列)综合,客观题主要与平面几何中的三角形、直线及圆结合.
    2、知识点考查:考查重点集中于向量的共线、垂直、数量积运算,重点是平面向量基本定理、解三角形等知识.向量的思想方法及工具性是体现较多的考查方式,平移公式及定比分点汁算往往是具体解答的一个步骤,虽然可归结为此知识点的考题不多,但计算却往往必不可少,数量积的计算问题也较多,而且为每年向量必考考点.
    3、难度与创新:向量是新教材新增内存.自2000年两省一市(山西、江西、天津)开始,连同上海市独立命题.对于向量的考查,难度均属中、下档次,但由于支持课程改革的缘故,近几年向量考试从2003年新课程开始,难度有所增加,且与直线的方向向量、法向量、单位向量、射影、向最运算的几何意义综合命制了许多创新试题.如2003年新课程卷第4题,单位向量加法运算(内心),第21题方向向量与圆锥曲线综合,使向量考查出现新颖命题形式同时,难度也陡然上升.2004年全国卷Ⅱ第9题向量的射影,第21题两小问均以向量给出.2004年天津卷第22题3小问有两小问也以向量为背景叙述.2004年辽宁卷第19题围绕向量加法的几何意义命题与轨迹结合.2004年福建卷更是开创了向量与三角综合之先河.2004年湖北卷第16题则将实际问题引用向量、导数等知识求解,19题更是将平面向量的考查推向新高,2004年湖南卷T21将圆、直线、抛物线统一于向量这一现代化工具之下,更是考题中的精品.2004年浙江T14对数量积、解三角形等考查令人耳目一新.上述考题新颖别致又不失其考查全面,考查考生能力的同时,难度与2003年相比略有下降,或许是各地注意了对向量的研究的结果.相比而言,2005年向最的考题中,总体难度再度下调.仅出现了上海卷第22题、全国卷Ⅱ第10题、山东卷第1 7题、江苏卷第18题等少数有特色的试题,其余试题大多回归其本身,2006年向量的考题中,总体难度与2005年相比保持稳定,重点仍保留在向量的运算上.

    四、复习建议
    向量是一个有“形”的几何量,在研究向量的有关问题时,要结合图形进行分析判断求解.但其运算的代数特征也使其具备了解析几何的基本特征:几何问题代数化研究.因而,对新增知识点在近几年的考试中所占分值比例正逐年增加,应抓住向量的最基本知识(概念、运算、数量积、平移)、基本原理(共线、共面、平面向量基本定理)、基本方法(将几何图形中的有关向量用一组基底表示),用数量积解决有关问题.复习中,力争做到:
    1、明确向量考试的形式、地位.
    向量的考查难度不大(最多到中等难度),以基本题为主.
    自2000年至今的命题体现了三个层次:
    一层次:主要考查平面向量的性质和运算法则,以及基本运算技能.要求掌握和、差、数乘和向量的数量积的运算法则,理解其直观的几何意义.(2000年考题)
    二层次:考查向量的坐标表示、向量的线性运算.(2001年考题)
    三层次:和其他数学内容结合在一起,如曲线、数列、三角、不等式等.考查逻辑推理和运算能力以及综合运用数学知识解决问题的能力,应用数形结合的思想方法,将几何知识和代数知识有机结合在—起,为多角度展开解题思路提供了广阔的空间.对基础知识和技能的考查由浅入深,入手易,满分难,注重逻辑推理.(2002~2006年考题)
    2.依据最新命题立意的发展变化,宜采取以下复习对策:
    (1)在复习中要把知识点、训练目标有机结合,重点掌握有关概念、性质、运算公式、法则等基础知识;
    (2)明确向量具有“数”与“形”双重身份,能够把向量的有关非坐标公式与坐标进行有机结合,并能进行“数”与“形”的相互转化;
    (3)在复习中要注意分层复习.既要复习基本慨念、基本运算,又要能把向量与其他知识,如曲线、数列、函数、三角等进行横向联系,以体现向量的工具性.另外,三角形中的正弦定理、余弦定理与三角函数恒等变形的综合应用,能很好地检测学生的创新意识及创造性解决问题的能力.近几年的全国高考试题加大了对以三角形为背景,以三角形等变形公式、向量等为工具的小型综合题的训练.
    鉴于高考题对该部分要求并不特别高.因此,对(2)(3)要有个尺度,不可挖得过深,搞得过难,宜适 可而止.解三角形问题,做到明确解答思路即可,具体的有一解、二解问题无需记忆.

    五、思想与方法综览
    1、数形结合思想
    [案例]`DletaABC`是等腰直角三角形,`/_B=90°`,D是BC边的中点,`BE_|_AD`,延长BE交AC于F,连接DF,
    求证:`/_ADB=/_FDC`.
    分析:建立适当的坐标系,利用向量平行和垂直的条件及向量的数量积,转化为证明两向量的夹角相等.
    解:建立直角坐标系,设`A(2,0),C(0,2)`,则`D(0,1)`,于是`vec(AD)=(-2,1),vec(AC)=(-2,2)`
    设`F(x,y)`,由`vec(BF)_|_vec(AD)`
    得`vec(BF)•vec(AD)=0`
    即`(x,y)•(-2,1)=0
    `:.-2x+y=0` ①
    又`F`点在`AC`上,则`vec(FC)"//"vec(AC)`,而`vec(FC)=(-x,2-y)`,因此`2(-x)-(-2)(2-y)=0`
    即`x+y=2` ②
    由①、②式解得`x=2/3,y=4/3`
    `:.F(2/3,4/3),vec(DF)=(2/3,1/3),vec(DC)=(0,1),vec(DF)•vec(DC)=1/3`
    又`vec(DF)•vec(DC)=|vec(DF)||vec(DC)|cos theta=sqrt(5)/5`
    又`cos/_ADB=|vec(BD)|/|vec(AD)|=1/sqrt(5)=sqrt(5)/5`
    `:.cos/_ADB=cos/_FDC`,故`/_ADB=/_FDC`

    点评:由于向量同时具备数、形的特点,能够顺利完成实现形、数的相互转化,因此在解决几何问题时常常能够化严格的逻辑推理为简单的计算,特别是在触及线段的平行或垂直问题时,向量便更有用武之地了.
    2、分类讨论思想
    [案例]在`DletaABC`中,`vec(AB)=(2,3),vec(AC)=(1,k)`,且`DletaABC`的一个内角为直角,求`k`的值.
    分析:三角形一内角为直角,不能确定谁为直角,需分三种情况讨论,求解过程中,要弄清直角应为哪两个向量的夹角,然后再求这两向量的坐标.
    解:(1)当`/_A=90°`时,
    `.:vec(AB)•vec(AC)=0`
    `:.2 xx 1+3k=0`
    `:.k=-2/3`
    (2)当`/_B=90°`时,`vec(BC)=vec(AC)-vec(AB)=(1-2,k-3)=(-1,k-3)
    `.:vec(AB)•vec(BC)=0`
    `:.2 xx (-1)+3 xx (k-3)=0`
    `:.k=11/3`
    (3)当`/_C=90°`时
    `.:vec(AC)•vec(BC)=0`
    `:.-1+k(k-3)=0,k^2-3k-1=0`
    `:.k=(3+-sqrt(13))/2`
    综上,`k`的取值为`-2/3`或`11/3`或`(3+-sqrt(13))/2`.

   一、知识结构

   

    二、知识梳理
    (一)向量
    1、既有大小又有方向的量叫做向量.
    2、用有向线段的长度表示向量的大小,用有向线段的方向描述向量的方向,于是有向线段是向量的几何表示形式
    3、度为0的向量叫做零向量,记作`vec(0)`.
    4、长度等于1个单位长度的向量,叫做单位向量.
    5、长度相等且方向相同的向量叫做相等向量.
    6、方向相同或相反的非零向量叫做平行向量,规定`vec(0)`与任一向量平行,平行向量也叫做共线向量.
    (二)向量的加法与减法
    1、求两个向量和的运算,叫做向量的加法.(可按平行四边形法则,或三角形法则作两个向量的和.)
    2、求两个向量差的运算,叫做向量的减法.
    3、向量的加法满足交换律与结合律,即`vec(a)+vec(b)=vec(b)+vec(a)`,`(vec(a)+vec(b))+vec(c)=vec(a)+(vec(b)+vec(c))`.
    4、当向量`vec(a)`与`vec(b)`不共线时,`vec(a)+vec(b)`的方向与`vec(a)`,`vec(b)`不同向,且`|vec(a)+vec(b)|<|vec(a)|+|vec(b)|`.
   5、当`vec(a)`与`vec(b)`同向时,则`vec(a)+vec(b),vec(a),vec(b)`同向,且`|vec(a)+vec(b)|=|vec(a)|+|vec(b)|`;
   当`vec(a)`与`vec(b)`反向时,若`|vec(a)|`>`|vec(b)|`,则`vec(a)+vec(b)`的方向与`vec(a)`相同,且`|vec(a)+vec(b)|=|vec(a)|-|vec(b)|`;
    若`|vec(a)|`<`|vec(b)|`,则`vec(a)+vec(b)`的方向与`vec(b)`相同,且`|vec(a)+vec(b)|=|vec(b)|-|vec(a)|`.
    (三)实数与向量的积
    1、实数`lambda`与向量`vec(a)`的积是一个向量,记作`lambda vec(a)`,它的长度与方向规定如下:
    (1)`lambda vec(a)=|lambda| |vec(a)|`.
    (2)当`lambda`>0时,`lambda vec(a)`的方向与`vec(a)`的方向相同;当`lambda`<0时,`lambda vec(a)`的方向与v的方向相反;
    当`lambda`=0时,`lambda vec(a)=vec(0)`.
    2、满足的运算律:
    (1)`lambda(mu vec(a))=(lambda mu) vec(a)`;
    (2)`(lambda+mu)vec(a)=lambda vec(a) + mu vec(a)`;
    (3)`lambda(vec(a)+vec(b))=lambda vec(a) + lambda vec(b)`.
    3、向量`vec(b)`与非零向量`vec(a)`共线的充要条件是有且只有一个实数`lambda`,使得`vec(b)=lambda vec(a)`.
   4、平面向量基本定理:如果`vec(e_1),vec(e_2)`是同一平面的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量`vec(a)`,有且只有一对实数`lambda_1,lambda_2`,使`vec(a)=lambda_1vec(e_1)+lambda_2vec(e_2)`.我们把不共线的向量`vec(e_1),vec(e_2)`叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.
    (四)平面向量的坐标运算
   1、在直角坐标系内,分别取与`x`轴、`y`轴方向相同的两个单位向量`vec(i),vec(j)`作为基底,任作一个向量`vec(a)`,由平面向量基本定理知,有且只有一对实数`x,y`,使得`vec(a)=xvec(i)+yvec(j)`,我们把`(x,y)`叫做向量`vec(a)`的坐标,记作`vec(a)=(x,y)`.
    2、坐标运算:若`vec(a)=(x_1,y_1),vec(ab)=(x_2,y_2)`,则
    `vec(a)+vec(b)=(x_1+x_2,y_1+y_2); 
    `vec(a)-vec(b)=(x_1-x_2,y_1-y_2);
    `lambda vec(a)=(lambda x_1,lambda y_1)`.
    3、向量平行:`vec(a)"//"vec(b)(vec(a)≠vec(0))`的充要条件是`x_1y_2-x_2y_1=0`.
    (五)线段的定比分点
    1、若点P分有向线段`vec(P_1P_2)`所成的比为`lambda`,且`P_1(x_1,y_1),P_2(x_2,y_2),P(x,y)`,则
    `{(x=(x_1+lambda x_2)/(1+lambda)),(y=(y_1+lambda y_2)/(1+lambda)):}`
    2、当点`P`是线段`P_1P_2`的中点时
    `{(x=(x_1+x_2)/2),(y=(y_1+y_2)/2):}`
    (六)平面向量的数量积及运算律
    1、数量积`vec(a)·vec(b)=|vec(a)|·|vec(b)|cos theta`.(`theta`为两个非零向量`vec(a)`和`vec(b)`的夹角)
    2、向量的数量积满足下列运算律:
    (1)`vec(a)·vec(b)=vec(b)·vec(a)`;
    (2)`(lambda vec(a))·vec(b)=lambda (vec(a)·vec(b))=vec(a)·(lambda vec(b))`;
    (3)`(vec(a)+vec(b))·c=vec(a)·vec(c)+vec(b)·vec(c)`.
    3、若`vec(a)=(x_1,y_1),vec(b)=(x_2,y_2)`,则`vec(a)·vec(b)=x_1x_2+y_1y_2`.
    4、若`vec(a)=(x_1,y_1),vec(b)=(x_2,y_2)`,则`vec(a)_|_vec(b) hArr x_1x_2+y_1y_2=0`.
    (七)平移
   设`F`是坐标平面内的一个图形,将F上所有点按照同一方向,移动同样长度,得到图形`F'`,这一过程叫做图形的平移.设`P(x,y)`是图形`F`上的任意一点,它在平移后图形`F'`上的对应点为`P'(x',y')`,且设`vec(PP')`的坐标为`(h,k)`则
     `{(x'=x+h),(y'=y+k):}`

 
    复习详导
    §5.1 向量的运算 (1)

    §5.2 平面向量的坐标运算 (1)

    §5.3 平量向量的数量积 (1)

    §5.4 线段的定比分点与图象平移 (1)

    §5.5 解斜三角形及其运用 (1)

    高考试题
    理科:
    一、选择题
    二、填空题
    三、解答题
    文科:
    一、选择题
    二、填空题
    三、解答题
    目标训练
    1、第一轮选填训练 (1)

    2、第一轮基础训练 (1)

    3、第一轮单元训练 (1)

    热身训练
    1、选择题 (1)
    2、填空题 (1)
    3、解答题 (1)
    4、基础综合训练 (1)
    5、综合训练 (1)

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