一道向量模的最值试题的探究

2024-08-25 00:00:00姚文涛
中学数学·高中版 2024年8期
关键词:基本不等式平面向量联想

摘要:平面向量自身同时兼备“数”与“形”的双重特征,这也给平面向量问题的解决提供更加宽广的思维空间.借助一道平面向量模的最值问题的求解,合理进行联想,利用平面解析几何思维、平面几何思维以及平面向量思维等联想结果来切入与应用,有效指导数学教学与复习备考.

关键词:平面向量;最值;联想;椭圆;基本不等式

数学解题就是将数学“四基”与具体问题加以联系,而这个过程中,联想思维是非常重要的.联想是数学思维的翅膀,联想往往能出奇招.抓住数学问题的应用场景、定义或公式等形式进行充分展开联想,让数学思维飞翔,可以为问题的破解提供更加丰富的思路,为问题的切入奠定基础.

1 问题呈现

而实际剖析问题条件,挖掘平面向量关系式(两个向量的和与差的模的和)的结构特征,合理联想到与之相应的平面解析几何思维、平面几何思维以及平面向量思维等,借助相应的技巧与方法来切入与应用,进而实现问题的突破与求解.

2 问题破解

2.1 平面解析几何思维

反思:根据题设中的平面向量关系式的结构特征,合理联想其对应的几何意义,进而利用椭圆的定义,巧妙构建椭圆及其相应的方程,利用函数与方程思维来分析与求解.这是解决此类问题中比较常用的一种技巧方法,合理“串联”起平面向量、平面解析几何、函数与方程等知识之间的交汇与融合.而该思维方法产生的一个间接产物——“|[WTHX]b[WTBX]|的取值范围”,可为问题的进一步变式与拓展创造条件.

2.2 平面几何思维[KH-1]

反思:根据平面几何图形的构建,抓住三角形中对应线段的长度,联系起三角形的中线长公式来合理构建关系式,为问题的进一步分析与求解奠定基础.而合理综合基本不等式来巧妙放缩,达到确定向量模的最值的目的.回归平面向量中“形”的结构特征,综合应用三角形中的基本性质等,是解决平面向量综合问题中比较常见的一种思维方式,也是解决问题的技巧与策略.

2.3 平面向量思维

反思:根据条件中两个平面向量的和与差的模的关系式,联想到平面向量的数量积公式,直接利用两个平面向量的和与差的平方公式加以转化,利用平面向量的方法来分析与求解,综合基本不等式来合理放缩,是解决该问题中最为简捷的一种技巧方法,也是该问题考查的一个重要基本点.有关向量综合问题,有时借助纯平面向量的方法,可以实现最优化的数学思维与应用.

3 变式拓展

3.1 深入变式

当然,该变式1是由原问题的方法1深入变式拓展而来的,其实也可以直接利用平面解析几何思维来分析与求解.

3.2 发散变式

4 教学启示

平面向量是一个特殊的数学基础知识,其同时兼备“数”与“形”的双重特征,“数”中隐含几何特征,“形”中涉及代数性质,是有效沟通代数与几何之间的一个桥梁,是代数与几何一个完美结合.

基于此,在解决平面向量的综合应用问题时,要抓住平面向量的基本特征,合理从“数”或“形”的视角加以巧妙联想,借助“数”的基本性质联想相应的几何意义或代数模型,借助“形”的基本特征联想相应的几何图形或代数性质,从不同层面构建与题目条件相应的代数模型或几何图形,利用与之相关的数学思维(往往是平面向量思维、三角形思维、平面解析几何思维、函数与导数思维等)切入,进而为问题的解决提供一个更加契合的条件,实现问题的巧妙解决.

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