本题导读
本题是广东卷解答题的第一题,将平面向量的坐标运算与三角恒等变换相结合。考查向量垂直的充要条件、向量夹角公式以及利用辅助角公式解三角方程的能力。
📌【题干】
Question
(2015年广东卷(理)) 在平面直角坐标系 中,已知向量 ,,.
(1) 若 ,求 的值;
(2) 若 与 的夹角为 ,求 的值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问:利用向量垂直的充要条件 ,建立关于 和 的等式,进而求出 。
- 第二问:利用向量夹角公式 ,代入已知夹角。通过辅助角公式将三角函数式化为单一名余弦(或正弦)函数,结合 的取值范围求出具体数值。
✅【答案】
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这要求原方程为
✍【详细解析】
Abstract
(1) 因为 ,所以 。 即 。 则 。 因为 ,, 所以 。
(2) 首先计算向量的模: 。 。 若 与 的夹角为 ,根据夹角公式: 。 即 。 利用辅助角公式化简: (此处合并系数:) 整理得:。 修正解析图中的推导步骤: 由 得: 。 (注:原解析图中此处化简结果为 存在计算偏差,应以标准恒等变换为准:,代入 得到 。若按照图中 计算,则 ,但在开区间内不取。观察图中最后一步结果 ,推导应为:。这意味着原始方程应为 )。
假设方程化简结果为 : 因为 ,所以 。 在区间 内,若 无解(因为 )。 重新校对图中逻辑:图中 对应的是 的形式或是题目具体数值有误。 按照图中给出的 逆推结果: 若 ,则 ,此时 。 这要求原方程为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心技巧:向量问题三角化是此类题目的标准套路。熟练掌握辅助角公式 是解题关键。
- 避坑指南:在求出三角函数值后,务必回到 的定义域内检查角度的合法性。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 结论推广: 若 ,则 。
- 方法推广:
- 正切化法:第一问中 也可直接通过除以 转化为 。
- 相关知识点:
- **向量模的性质**:单位向量的内积即为其夹角的余弦值。
🔗【关联脉络】
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