专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2015 年河北预赛 · 第 6 题
F2填空题向量的数量积与几何意义
已知向量 a,b,c 满足
∣a∣:∣b∣:∣c∣=2:k:3(k∈N∗),
且 b−a=2(c−b)。若 α 为 a,c 的夹角,则 cosα=。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:−61
解析
思路
三角与反三角不等式把整数比例参数夹在短区间中,再用模平方确定夹角。
解答
由原关系得 3b=a+2c。设模长分别为 2h,kh,3h,h>0。则
4h=2∣c∣−∣a∣≤∣a+2c∣=3kh≤∣a∣+2∣c∣=8h.
因此 4/3≤k≤8/3,正整数 k 只能为2。 两边取模平方:
9∣b∣2=∣a∣2+4∣c∣2+4a⋅c.
故
36h2=40h2+24h2cosα,
得到
cosα=−61.
复核
取 a=(2,0)、c=(−1/2,35/2),再令 b=(a+2c)/3,三者模长分别为2、2、3,且原线性关系成立。其夹角余弦为 −1/6,所以整数筛选后的结果可实现。
方法总结
模长比含整数时,先用正反三角不等式缩小整数范围,再展开平方;只靠模平方写出余弦而不先筛整数,容易保留不可能分支。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
线性向量关系先用三角与反三角界把正整数模比夹到唯一候选,再展开模平方求角;夹角值还须能构造。
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、向量长度的最值:先给界,再写出等号何时成立