浅谈平面向量常见问题的几种解析方法

2018-02-03 17:32金戈
数学学习与研究 2018年1期
关键词:共线中点本题

金戈

在数学学习过程中,学生对知识点的掌握并不難,难在如何用所学知识解决问题.这往往是由于没有理解知识背后所蕴含的思维方法.下面以平面向量的运算为例剖析解题中应遵循的解决方法.

一、向量的合并

例1 已知A,B,C是平面上不共线的三点,O是△ABC的重心,动点P满足OP=1312OA+12OB+2OC,则点P一定为三角形ABC的( ).

A.AB边中线的中点

B.AB边中线的三等分点(非重心)

C.重心

D.AB边的中点

解析 设AB的中点为M,则12OA+12OB=OM,∴OP=13(OM+2OC)=13OM+23OC,即3OP=OM+2OC,也就是MP=2PC,∴P,M,C三点共线,且P是CM上靠近C点的一个三等分点.答案选B.

点评 这题是向量线性运算,解题时优先考虑合并,那是因为合并直奔主题达到简洁美.针对此题最简单合并自然先运算12OA+12OB.运算后,发现没办法继续合并,但都是以O为向量起点,又左边系数为3,右边系数和为3,于是考虑能否进行拆分,本题得以顺利解决.

二、向量的拆分

例2 若点M是△ABC所在平面内的一点,且满足5AM=AB+3AC,则△ABM与△ABC的面积比为( ).

A.15

B.25

C.35

D.45

解析 设AB的中点为D,由5AM=AB+3AC,得3AM-3AC=2AD-2AM,即3CM=2MD.如图所示,故C,M,D三点共线,且MD=35CD,也就是△ABM与△ABC对于边AB的两高之比为3∶5,则△ABM与△ABC的面积比为35,选C.

点评 本题依旧是向量线性运算,优先考虑合并,显然不行.于是考虑迂回拆分转化,而拆分的目的是为了能更好合并,注意到左右两边向量均以A为起点,系数相差了1,取AB的中点显然就能达到系数平衡,转化为例1.

三、小试牛刀

例3 已知平面上一定点C(2,0)和直线l:x=8,P为该平面上一动点,作PQ⊥l,垂足为Q,且PC+12PQ·PC-12PQ=0.

(1)求动点P的轨迹方程;

(2)若EF为圆N:x2+(y-1)2=1的任一条直径,求PE·PF的最值.

解 (1)设P(x,y),则Q(8,y).由PC+12PQ·PC-12PQ=0,得|PC|2-14|PQ|2=0,即(x-2)2+y2-14(x-8)2=0,化简得x216+y212=1.

所以点P在椭圆上,其方程为x216+y212=1.

(2)因PE·PF=(NE-NP)·(NF-NP)=(-NF-NP)·(NF-NP)=(-NP)2-NF2=NP2-1,P是椭圆x216+y212=1上的任一点,设P(x0,y0),

则有x2016+y2012=1,即x20=16-4y203,又N(0,1),

所以NP2=x20+(y0-1)2=-13y20-2y0+17=-13(y0+3)2+20.

因y0∈[-23,23],所以当y0=-3时,NP2取得最大值20,故PE·PF的最大值为19;

当y0=23时,NP2取得最小值为13-43(此时x0=0),故PE·PF的最小值为12-43.

点评 解决本题有两个关键点分别为:为什么想到拆分?为什么想到拆成以N为起点的向量?不是一开始就考虑到拆分的,其应遵循的思维方式和上面一样,从而顺利解决问题.

四、总 结

纵观以上解题过程,我们不难发现解题中除了运用知识以外,还需遵循某一思考原则,因此,教学中除了关注知识教学以外,更需通过知识讲解,习题训练,揭示、渗透更深层次的思维方式,只有这样才能教会学生如何思考,才会使学生既见树木又见森林,掌握规律、方法.反过来,有了思维方式的指引,学生在解题中才会练得轻松、生动、有趣,有效避免了简单、机械训练,摆脱题海战术.通过讲练,实现了以知识为载体,培养了学生能力,提高了学生核心素养,这也是教学最高境界、本源目的——授人以渔而不是授人以鱼.endprint

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