高中数学第二章平面向量2.5平面向量应用举例2.5.1平面几何中的向量方法导学案新人教a版必修4

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1、2．5.1　平面几何中的向量方法1．会用向量方法解决平面几何问题．2．掌握和体会用向量方法解决平面几何问题的“三步曲”．1．由于向量的线性运算和数量积运算具有鲜明的几何背景，平面几何图形的许多性质，如平移、全等、相似、长度、夹角等都可以由向量的线性运算及________表示出来，因此，可用向量方法解决平面几何中的一些问题．2．用向量方法解决平面几何问题的三步曲：第一步，建立平面几何与向量的联系，用______表示问题中涉及的几何元素，将平面几何问题转化为____问题；第二步，通过______运算，研究几何元素之间的关系；第三步，把________“翻译”成几何关系．平面几何中的向量方法有：

2、(1)证明线段相等，转化为证明向量的长度相等；求线段的长，转化为求向量的模．(2)证明线段、直线平行，转化为证明向量平行．(3)证明线段、直线垂直，转化为证明向量垂直．(4)几何中与角相关的问题，转化为向量的夹角问题．(5)对于有关长方形、正方形、直角三角形等平面几何问题，通常以相互垂直的两边所在直线分别为x轴和y轴建立平面直角坐标系，通过向量的坐标运算解决平面几何问题．【做一做】在△ABC中，D，E分别是AB，AC的中点．用向量法证明DE∥BC，DE＝BC.答案：1．数量积2．向量　向量　向量　运算结果【做一做】证明：如图所示，设＝a，＝b.在△ABC中，＝－＝b－a.又＝，＝，则在△A

3、DE中，＝－＝－＝(b－a)，所以＝.所以DE∥BC，DE＝BC.1．用向量处理问题时，选择平面向量基底的基本原则．剖析：平面内任意不共线的两个向量就可作为一组基底，因此在图形中选择不共线的两个向量即可．但是在具体的解题过程中，通常不会随便取不共线的两个向量．选择适当的基向量，会减少计算量．选择适当的基向量的基本原则是：(1)不共线；(2)基向量的长度最好是确定的；(3)基向量的夹角最好是明确的(直角最合适)；(4)尽量使基向量和所涉及到的向量共线或构成三角形或构成平行四边形．2．用向量的坐标处理问题时，建立平面直角坐标系的基本原则．剖析：选择坐标轴和原点不当会增加解题的运算量，也会带来不

4、必要的麻烦．需明确平面直角坐标系是如何构成的以及选择坐标轴的基本原则．具有公共原点的两条互相垂直的数轴构成了平面直角坐标系，因此在已知图形中，只要选择互相垂直的两条直线为坐标轴就能建立直角坐标系，但是又不能随便选择坐标轴，选择的基本原则是：(1)尽量用已知图形中两互相垂直的向量所在直线为坐标轴；(2)尽量选择已知图形中某一特殊点为原点；(3)位于坐标轴上的已知点越多越好．题型一平行问题【例1】如图，已知AC，BD是梯形ABCD的对角线，E，F分别是BD，AC的中点．求证：EF∥BC.分析：要证明EF∥BC，只要证出＝m即可．反思：向量法证明平面几何中AB∥CD的步骤：①选择一组向量基底；②

5、用基底表示和；③确定＝λ中的λ值，即有∥；④归纳总结．题型二垂直问题【例2】△ABC中，AB＝AC，D为BC的中点，用向量方法证明AD⊥BC.分析：转化为证明⊥.反思：向量法证明平面几何中AB⊥CD的步骤：①选择一组基底；②用基底表示和；③计算·的值为0；④归纳结论．题型三长度问题【例3】如图所示，已知ABCD中，AB＝3，AD＝1，∠DAB＝，求对角线AC和BD的长．反思：向量法求平面内A，B两点间的距离的步骤：①选取一组基底a，b；②用基底a，b表示，即＝xa＋yb；③利用

6、

7、＝＝求得

8、

9、；④归纳结论．题型四易错辨析【例4】已知点A(0,1)，B(1,0)，C(－1,2)，D(2，－1

10、)，问AB与CD平行吗？错解：∵＝(1，－1)，＝(3，－3)，又1×(－3)－(－1)×3＝0，∴∥，即AB∥CD.错因分析：此题混淆了向量的平行与线段(直线)的平行．平行向量是方向相同或相反的向量，所以A，B，C，D四点共线时，与仍为平行向量，但此时直线AB与CD不平行．反思：当∥时，直线AB与直线CD可能平行，还可能重合，当且仅当∥，且A，B，C，D中任三点不共线时，直线AB∥直线CD.答案：【例1】证明：设＝a，＝b，则＝－＝b－a.∵∥，∴＝λ＝λb.∵E为BD的中点，∴＝＝(b－a)．∵F是AC的中点，连接BF(如图)，∴＝＋＝＋＝＋(－)＝(＋)＝(－)＝(λb－a)．∴＝－

11、＝(λb－a)－(b－a)＝b＝.又E，F，B，C四点不共线，∴∥，即EF∥BC.【例2】证明：如图所示，设＝a，＝b，则

12、a

13、＝

14、b

15、，＝－＝b－a.∵D是BC的中点，∴＝(＋)＝(a＋b)．∴·＝(a＋b)·(b－a)＝(

16、b

17、2－

18、a

19、2)＝0.∴⊥.∴AD⊥BC.【例3】解：设＝a，＝b，a与b的夹角为θ，则

20、a

21、＝3，

22、b

23、＝1，θ＝.∴a·b＝

24、a

25、

26、b

27、cosθ＝.又＝a＋b，＝a－b，∴

28、

29、＝＝＝＝，

30、

31、