☉濰坊(上海)新紀(jì)元學(xué)校 高繼勇 王興亮
平面向量的最值問題是高考平面向量中比較常見的考查形式之一,往往涉及向量的模、向量的夾角、向量的數(shù)量積、參數(shù)值等相關(guān)最值的求解.此類問題往往難度較大,切入點(diǎn)較多,如何正確破解,下面結(jié)合高考真題就常見的破解策略加以分析.
例1(2017年全國Ⅱ卷理12)已知△ABC是邊長為2的等邊三角形,P為平面ABC內(nèi)一點(diǎn),則·(+)的最小值是( ).
分析:通過巧妙構(gòu)造直角坐標(biāo)系,確定點(diǎn)A、B、C的坐標(biāo),設(shè)出點(diǎn)P的坐標(biāo),通過平面向量的坐標(biāo)表示與數(shù)量積公式得到有關(guān)參數(shù)x、y的二次關(guān)系式,通過配方,結(jié)合函數(shù)法確定最值即可.
解:以BC所在直線為x軸,BC的垂直平分線為y軸建立平面直角坐標(biāo)系,如圖1,則B(-1,0),C(1,0),A(0,).
圖1
故選擇答案:B.
點(diǎn)評:在解決平面向量的數(shù)量積問題中,通過巧妙構(gòu)造平面直角坐標(biāo)系,利用坐標(biāo)法來求解相應(yīng)的向量的數(shù)量積問題,轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的函數(shù)問題,結(jié)合函數(shù)的圖像與性質(zhì)來確定相應(yīng)的最值問題,這也是高考中解決此類問題比較常見的一類技巧方法.
例2(2017年全國Ⅲ卷理12)在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,動(dòng)點(diǎn)P在以點(diǎn)C為圓心且與BD相切的圓上.若=λ+μ,則λ+μ的最大值為( ).
分析:通過建立平面直角坐標(biāo)系,把矩形放在平面直角坐標(biāo)系中,設(shè)出點(diǎn)P的坐標(biāo),根據(jù)平面向量的線性關(guān)系式得到λ、μ的參數(shù)關(guān)系式,通過三角變換,利用三角法來解決參數(shù)式的最值問題.
解:如圖2,建立平面直角坐
標(biāo)系,設(shè)A(0,1),B(0,0),C(2,0),D(2,1),設(shè)點(diǎn)P(x,y),根據(jù)等面r,解得圓C的半徑r=,即圓C的方程是(x-2)2+y2=
圖2
所以λ+μ的最大值為3.
故選擇答案:A.
點(diǎn)評:在解答高考平面向量問題時(shí),經(jīng)常借助三角換元,把題中的相關(guān)向量問題轉(zhuǎn)化為三角問題,選擇一些合適的三角函數(shù)(或三角函數(shù)式)去代換關(guān)系式中的變數(shù),由自變量的范圍限制角的范圍,利用三角函數(shù)中的相關(guān)知識,將所求問題化歸為三角問題,用三角法來解決向量的相關(guān)問題,是實(shí)現(xiàn)解題目標(biāo)的一種非常有效的轉(zhuǎn)化策略.
例3 (2017年北京卷文12)已知點(diǎn)P在圓x2+y2=1上,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-2,0),O為原點(diǎn),則A →O·A →P的最大值為______.
分析:本題以單位圓為載體,建立相應(yīng)的平面直角坐標(biāo)系,利用圖像并結(jié)合平面向量的數(shù)量積的幾何意義,結(jié)合相應(yīng)的圖像中的向量來確定最值問題.
解:利用數(shù)量積的幾何意義,如圖3,點(diǎn)P是單位圓上的動(dòng)點(diǎn),當(dāng)A,O,P三點(diǎn)共線時(shí),AP的長度最大,且A →O與A →P同方向時(shí),易得最大值為2×(2+1)=6,故填答案:6.
點(diǎn)評:通過平面向量的數(shù)量積的幾何意義,結(jié)合平面向量具有“形”的特征,加以數(shù)形結(jié)合,通過直觀圖像的分析與觀察來確定相應(yīng)向量間的關(guān)系,進(jìn)而確定最值.解決問題比較直觀有效,操作起來也比較簡單可行.
圖3
例4 (2017年浙江卷15)已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2,則|a+b|+|a-b|的最小值是______,最大值是______.
分析:結(jié)合平面向量的數(shù)量積公式,以及基本不等式來轉(zhuǎn)化向量關(guān)系式|a+b|+|a-b|,進(jìn)而確定最小值與最大值問題,達(dá)到解決問題的目的.
解:由于(|a+b|+|a-b|)2=(a+b)2+(a-b)2+2|a+b|·|a-b|=2a2+2b2+2|a+b|·|a-b|=10+2|a+b|·|a-b|≥10+2|(a+b)·(a-b)|=10+2|a2-b2|=16,則有|a+b|+|a-b|≥4(當(dāng)且僅當(dāng)a+b和a-b方向相反,即a∥b時(shí)等號成立).
點(diǎn)評:平面向量本身具有“數(shù)”與“形”的特征,可以結(jié)合條件建立相應(yīng)的關(guān)系式、不等式,結(jié)合基本不等式來處理相應(yīng)的問題.其實(shí),本題還可以通過構(gòu)造幾何圖形,把問題放在特殊的幾何圖形中加以直觀分析與判斷,利用圖像法解答更直觀,更簡捷,更可行,便于判斷與操作.
在解答高考平面向量最值問題時(shí),關(guān)鍵是結(jié)合題目條件,從題意入手,從平面向量的本質(zhì)出發(fā),選取函數(shù)法、三角法、圖像法、不等式法等行之有效的基本方法來參與解決,進(jìn)而達(dá)到解決相關(guān)最值問題的目的,提升能力,拓展思維.F