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高考題向量典型例題及解析

教育 更新时间:2024-08-09 21:27:50

高考題向量典型例題及解析?前幾日老劉蹭高考熱點,點評了幾道2022年高考數學題,其中有一篇《向量大法秒解2022高考數學立體幾何 第19題》,有小夥伴發信息給老劉說“幾何從小就是自己弱項,到了高中裡面對立體幾何更是痛苦,輔助線什麼的無從下手”,他看了前文覺得很有幫助,希望老劉完整地再介紹下這個方法老劉想,害怕立體幾何的同學應該也有不少,這些同學不是不努力,可能隻是思維形式的不同,對于直觀的、空間的觀察不敏感,下面我們就來聊聊關于高考題向量典型例題及解析?接下來我們就一起去了解一下吧!

高考題向量典型例題及解析(完整介紹向量大法解決高考立體幾何大題)1

高考題向量典型例題及解析

前幾日老劉蹭高考熱點,點評了幾道2022年高考數學題,其中有一篇《向量大法秒解2022高考數學立體幾何 第19題》,有小夥伴發信息給老劉說“幾何從小就是自己弱項,到了高中裡面對立體幾何更是痛苦,輔助線什麼的無從下手”,他看了前文覺得很有幫助,希望老劉完整地再介紹下這個方法。老劉想,害怕立體幾何的同學應該也有不少,這些同學不是不努力,可能隻是思維形式的不同,對于直觀的、空間的觀察不敏感。

其實輔助線,無非是“連接兩點”、“作中點”、“作中線”,“作中垂線”、“作角平分線”、“作延長線”這些,均是尺規作圖的基本方法,尺規作圖作的東西實質上是多項式的根的表達,這不也落在代數上了,幾何的發展慢慢地從直觀發展到了抽象的拓撲幾何、微分幾何,從圖形表示幾何發展到用函數表示幾何,從這方面來說幾何的終點是代數這句話也是有道理的。轉本的同學可略過此文,因為考綱中已去掉向量代數部分,本文專為高中裡的小夥伴所寫。好了,廢話說了好多,以下直接上正文。

高中的立體幾何圖形,也是由點,線段,面組成,點即是坐标,而向量就是有方向的線段,面則是由兩個向量決定,所以高中立體幾何中,萬物皆向量。

近年高考的立體幾何大題,無非是:

(1)求線段長(向量的模);

(2)證明兩線平行(兩線向量數乘表示);

(3)證明兩線垂直(兩線向量點乘=0);

(4)證明線面平行(線向量和面法向量垂直,即點乘=0);

(5)證明線面垂直(線向量和面法向量平行,即可數乘表出);

(6)關于二面角(兩面法向量夾角餘弦公式)。

老劉在括号裡已經給出了向量的用法。用向量,無須任何輔助線,隻看坐标,純數字計算。

先回顧下相關概念高中裡都學過向量,都知道其大小(模),方向是兩要素。已知A、B兩點的坐标,有

可見,向量AB可以用坐标來表示。

對于兩個向量ab,有

這個夾角的餘弦公式可以用來判斷兩個向量垂直,可以用來計算線的夾角,乃至面的夾角(二面角)。

下面重點介紹向量的叉乘,用來解決二面角問題:

向量點乘又叫數量積其結果是一個數值,而向量叉乘又叫向量積其結果則還是一個向量,可運用簡單的二階矩陣來計算其坐标

其模是,兩個向量模的積和向量夾角的正弦(即兩個向量組成的平行四邊形面積),

其方向與這兩個向量垂直。

立體幾何中的面ABCD,其中AB和AC就是兩個相交向量,AB和AC的叉乘就是這個面的法向量,二面角不就是兩個面的夾角嗎?而兩個面的法向量的夾角與二面角一般是互補關系,通過這樣的方法,可将求二面角化為求兩個面法向量的夾角,而向量夾角我們前面貼過向量夾角的餘弦公式。

當然想要用向量大法的話還要建立立體坐标系啊,下面簡單介紹下右手法則坐标系

如上圖,x軸、y軸、z軸兩兩垂直,伸出右手,大拇指為z軸,x軸逆時針方向轉90度即是y軸。

當我們看到立體幾何題中出現直棱柱,正方體這樣的多面體,我們可以考慮将底面多邊形的一個端點設為原點(0,0,0),多邊形的邊設為x軸或y軸,将棱設為z軸以建立坐标系。

當我們看到立體幾何題中出現圓柱,圓錐這樣的旋轉體,我們可以考慮将底面圓心設為原點(0,0,0),兩條互相垂直的直徑設為x軸和y軸,将高設為z軸以建立坐标系。

這樣,我們不需要添加輔助線,純數字間的運算,小夥伴可以試一試啦。

這是2020年的

這是2019年的。

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