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向量因兼具數(shù)與形的雙重特征,因此它既是幾何關系的轉譯工具,也是一種運算工具. 它在解析幾何中的運用主要體現(xiàn)在將幾何關系以其獨有的“語言”進行表述;另外,因向量具有坐標形式及其自身的運算法則(如加法、減法、數(shù)量積),使得向量在解決有關長度、角度等問題時具有得天獨厚的優(yōu)勢,歷年高考試題中關于這一點均有體現(xiàn).
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對于經(jīng)向量“包裝”的表述形式,解決辦法是去除其包裝,還原問題的幾何本質;對于涉及垂直、共線、角平分線、距離等問題時可考慮用向量工具來幫忙解決.
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■ 如圖1,已知拋物線C的對稱軸為x軸,且過點A(4,4),F(xiàn)為其焦點,E為點A在x軸上的射影.
(1)求拋物線C的標準方程;
(2)求∠FAE的角平分線所在的直線l的方程.
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圖1
破解思路 (1)由已知設拋物線的標準方程,求出參數(shù)p,代回即可.
(2)本題有多種解法,但利用向量工具可優(yōu)化求解的過程.
經(jīng)典答案 (1)設拋物線的標準方程為y2=2px(p>0),代入A(4,4),得2p=4,所以求得拋物線C的方程為y2=4x.
(2)(方法一:向量夾角公式)設G(x0,0),■=(-3,-4),■=(0,-4),■=(x0-4,-4),則由cos∠FAG=cos∠EAG,得■=■,代入解得x0=■,故∠FAE的角平分線所在直線的方程為3x-y-8=0.
(方法二:直線方向向量)如圖2,設射線AF的方向向量為e1=■=-■,-■,射線AE的方向向量為e2=■=(0,-1),所以射線AG的方向向量為e=e1+e2=-■,-■. 所以直線AG的斜率為k=■=3,故∠FAE的角平分線所在直線的方程為3x-y-8=0.
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圖2
■ 如圖3,已知點F(a,0)(a>0),動點M,P分別在x,y軸上運動,且■·■=0,動點N滿足■+■=0.
(1)求動點N的軌跡C的方程;
(2)過點F的直線l(不垂直于x軸)與曲線C交于A,B兩點,K是F關于原點的對稱點,求證:點K在以AB為直徑的圓外.
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圖3
破解思路 (1)將向量的表述形式“翻譯”成幾何關系(如題中的■·■=0,■+■=0分別表示垂直、共線幾何關系).
(2)將幾何關系用向量“語言”進行轉述,利用向量的“特長”優(yōu)化代數(shù)的解題進程(如本題“點K在以AB為直徑的圓外”可表述為“■·■>0”),其中將點及向量進行“坐標化”是解題中必不可少的兩個步驟.
經(jīng)典答案 (1)因為■+■=0,所以點P為MN的中點. 設動點N(x,y),則由題意得M(-x,0),P0,■. 由■·■=0得-x,-■·a,-■=0,整理得y2=4ax(a>0),即為所求動點N的軌跡C的方程.
(2)設直線l:x=my+a(m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),則■=(x1+a,y1),■=(x2+a,y2),■·■=(1+m2)y1y2+2am(y1+y2)+4a2 ①.
聯(lián)立x=my+a,y2=4ax消去x得y2-4amy-4a2=0,所以y1+y2=4am,y1y2=-4a2,代入①得■·■=4a2m2>0. 所以點K在以AB為直徑的圓外.
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1. 設直線x=2與雙曲線C:■-y2=1的漸近線相交于點E1,E2,O為坐標原點,任取雙曲線C上的點P,若■=a■+b■(a,b∈R),則( )
A. 0 C. a2+b2≥1D. a2+b2≥■ 2. 已知橢圓■+■=1和點P(4,1),過點P作直線與橢圓交于點A(x1,y1),B(x2,y2)(x1>x2)兩點,在線段AB上取一點Q,使■=-■,求Q點的軌跡方程.