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主动引入参数 | 思维提升

时间:2023-07-07 10:25:21浏览次数:35  
标签:思维 overrightarrow AP cfrac 参数 vec 引入 向量

前言

在数学题目的求解中,有时候需要我们主动引入参数,但当引入参数时,我们往往首先想到的是,我们人为的将题目的难度加大了,殊不知有时候恰当的引入参数可以大大简化题目的求解和证明,只是我们不习惯主动引入参数,担心引入后没法求得参数的值,从而走入了死胡同。其实这时候稍微了解和关联一些解方程理论,这一担心自然就会消弭于无形。当引入几个(\(n\) 个)参数时,我们只需要建立几个(\(n\) 个)独立的方程,就可以分别求得这几个(\(n\) 个)参数的值。

典例剖析

【引入一个参数,低阶层次】【2016全国卷Ⅲ】在\(\Delta ABC\)中,已知\(\angle B=\cfrac{\pi}{4}\),\(BC\)边上的高等于\(\cfrac{1}{3}BC\),则\(sinA\)=【】

$A、\cfrac{3}{10}$ $B、\cfrac{\sqrt{10}}{10}$ $C、\cfrac{\sqrt{5}}{5}$ $D、\cfrac{3\sqrt{10}}{10}$

分析:做出BC边的高线AD,由于注意到有了两个直角三角形,且\(\angle B=\cfrac{\pi}{4}\),

则可以引入参数,设\(AD=x\),则\(BD=x\),\(AB=\sqrt{2}x\),

由题目可知\(BC=3x\),则\(CD=3x-x=2x\) ,\(AC=\sqrt{5}x\),

到此,在\(\Delta ABC\)中,三边都已经表示出来,且知道一个角,用正弦定理可得

\(\cfrac{\sqrt{5}x}{sin45^{\circ}}=\cfrac{3x}{sin\angle BAC}\),化简得到\(sin\angle BAC=\cfrac{3\sqrt{10}}{10}\),故选D

【解后反思】1、大胆引入参数,最后往往就会在运算中消失于无形;2、特别要注意特殊的直角三角形的边角关系,要熟记于心,以便于灵活运用。3、本题当然还可以先用余弦定理求得\(cosA\),再求得\(sinA\),但是走了弯路。

【引入两个参数,中阶层次】【2023高一暑假作业】已知 \(P\) 为 \(\triangle ABC\) 内一点, 且 \(3\overrightarrow{AP}\)\(+\)\(4\overrightarrow{BP}\)\(+\)\(5\overrightarrow{CP}\)\(=\)\(\overrightarrow{0}\)。 延长 \(AP\) 交 \(BC\) 于点 \(D\), 若 \(\overrightarrow{AB}=\vec{a}\), \(\overrightarrow{AC}=\vec{b}\), 用 \(\vec{a}\) 、\(\vec{b}\) 表示向量 \(\overrightarrow{AP}\) 、 \(\overrightarrow{AD}\)。

分析:解读题目要求,我们能知道本题目考查的是向量的线性表示,是以向量 \(\vec{a}\) 、\(\vec{b}\) 作为平面向量族的基底线性表示向量 \(\overrightarrow{AP}\) ,我们只需要将已知条件中的其他的向量如 \(\overrightarrow{BP}\)、\(\overrightarrow{CP}\) 转化为用向量 \(\vec{a}\)、\(\vec{b}\) 和 \(\overrightarrow{AP}\) 表示,再加以整理即可。

解析: 由于 \(\overrightarrow{BP}=\overrightarrow{AP}-\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{AP}-\vec{a}\), \(\overrightarrow{CP}=\overrightarrow{AP}-\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AP}-\vec{b}\),

又 \(3\overrightarrow{AP}+4\overrightarrow{BP}+5\overrightarrow{CP}=\vec{0}\),\(3\overrightarrow{AP}+4(\overrightarrow{AP}-\vec{a})+5(\overrightarrow{AP}-\vec{b})=\vec{0}\),

化简, 得 \(\overrightarrow{AP}=\cfrac{1}{3}\vec{a}+\cfrac{5}{12}\vec{b}\) 。

〔第二问的思路的探究,难点〕很显然,第二问也是考查向量的线性表示,但是此时的难点变成了主动引入参数。如果不引入参数,这样的线性表达就会转圈的回到原点,没法解答了。你们可以先试一试。

设 \(\overrightarrow{AD}=t\overrightarrow{AP}(t\in R)\),则 \(\overrightarrow{AD}=\cfrac{1}{3}t\vec{a}+\cfrac{5}{12}t\vec{b}\). ①

再设 \(\overrightarrow{BD}=k\overrightarrow{BC}(k\in R)\),

由 \(\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{AC}-\overrightarrow{AB}=\vec{b}-\vec{a}\), 得 \(\overrightarrow{BD}=k(\vec{b}-\vec{a})\)。

而 \(\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BD}=\vec{a}+\overrightarrow{BD}\),

故 \(\overrightarrow{AD}=\vec{a}+k(\vec{b}-\vec{a})=(1-k)\vec{a}+k\vec{b}\), ②

由①②可知, 得 \(\left\{\begin{array}{l}\cfrac{1}{3}t=1-k\\ \cfrac{5}{12}t=k.\end{array}\right.\)

解得 \(t=\cfrac{4}{3}\),代入①, 有 \(\overrightarrow{AD}=\cfrac{4}{9}\vec{a}+\cfrac{5}{9}\vec{b}\) 。

〔解后反思〕本题目为什么要引入参数,并且还要主动引入两个参数,这对我们的解题思维是个挑战,也是个提升。当经过尝试我们发现求而不得时,我们探求思路会发现,向量 \(\overrightarrow{AP}\) 和向量 \(\overrightarrow{AD}\) 共线,再结合第一问的结果,可能会想到 \(\overrightarrow{AD}=t\overrightarrow{AP}\),这样就实现了将向量 \(\overrightarrow{AD}\)线性表示了,但此时只有一个方程,没法求得参数 \(t\) ,故还需要从另外的角度再将向量 \(\overrightarrow{AD}\)线性表示,则还需要再引入另外一个不同的参数比如 \(k\),这样利用同一法,同一个向量的相同基底的线性表达的系数必然是相等的,就可以建立关于参数 \(t\) 和 \(k\) 的二元一次方程组,就可以求得参数 \(t\) 的值,从而本题目可解。

【引入三个参数,高阶层次】如图,平行四边形\(OACB\)中,\(BD=\cfrac{1}{3}BC\),\(OD\)与\(AB\)相交于点\(E\),求证:\(BE=\cfrac{1}{4}BA\);

分析:借助向量知识,只须证明\(\overrightarrow{BE}=\cfrac{1}{4}\overrightarrow{BA}\),而\(\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{BO}+\overrightarrow{BC}\),又\(O、D、E\)三点共线,存在唯一实数对\(\lambda\),\(\mu\),且\(\lambda+\mu=1\),使\(\overrightarrow{BE}=\lambda \overrightarrow{BO}+\mu \overrightarrow{BD}\),从而得到\(\overrightarrow{BE}\)与\(\overrightarrow{BA}\)的关系。

证明:由已知条件,\(\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{BO}+\overrightarrow{BC}\),又\(B、E、A\)三点共线,可设\(\overrightarrow{BE}=k\overrightarrow{BA}\),

则\(\overrightarrow{BE}=k\overrightarrow{BO}+k\overrightarrow{BC}①\),

又\(O、D、E\)三点共线,存在唯一实数对\(\lambda\),\(\mu\),且\(\lambda+\mu=1\),使\(\overrightarrow{BE}=\lambda \overrightarrow{BO}+\mu \overrightarrow{BD}\),

又\(\overrightarrow{BD}=\cfrac{1}{3}\overrightarrow{BC}\),

则\(\overrightarrow{BE}=\lambda \overrightarrow{BO}+\cfrac{1}{3}\mu\overrightarrow{BD}②\),

根据①②可得,

\(\left\{\begin{array}{l}{k=\lambda}\\{k=\cfrac{1}{3}\mu}\\{\lambda+\mu=1}\end{array}\right.\) 解得\(\left\{\begin{array}{l}{k=\cfrac{1}{4}}\\{\lambda=\cfrac{1}{4}}\\{\mu=\cfrac{3}{4}}\end{array}\right.\)

故\(\overrightarrow{BE}=\cfrac{1}{4}\overrightarrow{BA}\),即\(BE=\cfrac{1}{4}BA\);

解后反思:借助向量知识,充分运用三点共线的向量性质和同一法解决问题,巧妙、简洁。

标签:思维,overrightarrow,AP,cfrac,参数,vec,引入,向量
From: https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/17533978.html

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