专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2018 年河北预赛(高二卷) · 第 9 题
F2解答题向量的数量积与几何意义
设 O 是 △ABC 的外心,且 3OA+4OB+5OC=0,求 cos∠BAC。
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
思路
对给定加权和移项取模平方,可求它们的两两点积;最后再换成从顶点 A 发出的两条边。
解答
记 a=OA,b=OB,c=OC,共同模长为 R>0。由 3a+4b=−5c,取模平方得
9R2+16R2+24a⋅b=25R2,a⋅b=0.
又 c=−(3a+4b)/5,所以
a⋅c=−53R2,b⋅c=−54R2.
于是
AB⋅AC=(b−a)⋅(c−a)=54R2,
且
∣AB∣=2R,∣AC∣=2R2−2a⋅c=54R.
因此
cos∠BAC=2R(4R/5)(4/5)R2=101.
复核
取单位圆上的 A=(1,0),B=(0,1),C=(−3/5,−4/5),确有 3A+4B+5C=0,且三点不同、不共线。直接算两边点积为 4/5,模长积为 42/5,余弦仍为 1/10。
方法总结
外心为原点时等模关系可以反复使用。顶点处的角要用 OB−OA 与 OC−OA,不能把圆心角的点积直接当作顶角的余弦。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
以外心为原点可反复使用三个顶点向量等模,对加权和取模平方求两两点积;最后要换成从顶点出发的边向量,不能把圆心角与顶角混同。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:展开模平方与数量积
专题卡:数量积:选好出发点,展开后用已知的量、三角形的中心:把定义写成数量积方程