本题导读
本题考查平面向量的数量积,以及平面向量的坐标表示与运算。
📌【题干】
Question
(2022年上海卷) 已知 ,且 ,并且 ,,,则 .
🔍【思路分析】
破题导航
本题有两种解题思路:
思路一(坐标法/建系法,强烈推荐):题目给出 ,这意味着向量 和 互相垂直。在平面向量问题中,遇到互相垂直的向量,第一反应应是建立直角坐标系。以 和 的方向分别为 轴、 轴建立坐标系,设出它们的坐标,再利用未知向量 与它们的数量积求出 的坐标,最后利用模长公式求解。
思路二(定义法/夹角关系,原解析思路):利用数量积的定义 。设 与 的夹角为 ,因为 ,可以推导出 与 的夹角为 。通过联立方程组利用三角函数同角关系求解。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
解法一:坐标建系法(通性通法)
因为 ,所以 。
我们可以以向量 所在直线为 轴,以向量 所在直线为 轴,建立平面直角坐标系。
由于 ,且 ,我们可以合理地设定它们的坐标为:
设向量 。
根据题意已知两个数量积条件:
,解得 。
,解得 。
因此,向量 的坐标为 。
又因为 ,根据向量模的坐标公式可得:
将求得的 代入:
由此解得:。
因为 ,所以 。
解法二:几何定义法(原解析方法)
因为 ,所以 。
设向量 与 的夹角为 。
由于 ,在同一平面内,向量 与 的夹角即为 (或者 ,但由于 且 ,说明 落在 和 夹角的内部第一象限,故夹角和为 )。
根据数量积定义:
将 代入:
由 得:。
在直角三角形中,若对边为 ,邻边为 ,则斜边为 。
且由方程可知 ,所以 为锐角,故 。
将 的值代回式 ①:
因为 ,所以 。
故答案为:。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心规律/公式:
数量积的定义:。
数量积的坐标运算:若 ,,则 。
模的坐标公式:。
解题技巧(重点):“遇垂直,思建系”。在平面向量的计算中,如果已知条件中存在两个相互垂直的非零向量,以它们为基底建立直角坐标系,将“几何关系”转化为纯粹的“代数坐标运算”,可以有效避开复杂的夹角讨论,是高考中非常实用的“简化处理”手段。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:待补
结论推广:待补
🔗【关联脉络】
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