《2022年新高考数学90天突破130分综合讲义》第16讲 平面向量范围与最值问题(解析版)

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16 讲 平面向量范围与最值问题
方法总结:
1.探求向量范围与最值问题,可以建立平面直角坐标系,借助向量的坐标表示,利用代数运算、三角变换
等方法解决.
2.求向量范围与最值问题,如果代数转化比较困难,则可以考虑向量背后的几何意义,从而把最值问题
转化为对称问题来处理.
典型例题:
1.(2022·全国·高三专题练习)已知平面向量 满足: ,当 与
所成角 最大时,则 ______
【答案】
【解析】
【分析】
方法一:记 ,由条件可得 ,由此确定点 C的轨迹,则 与 的
夹角为 ,证明当 C为过 , 两点的圆 与圆 相外切时的切点时, 最大,设圆 的半径为
,再由正弦定理可得 ,利用余弦定理求得 ,由此可得 ,方法二:以 O为原点,
OAOB xy轴建立坐标系,求点 C的轨迹,则 的夹角为 ,证明当 C为过 , 两
点的圆 与圆 相外切时的切点时, 最大,由 求点 E的坐标,由此可求 .
【详解】
解:记 ,
则 ,
即点 的轨迹是以 为圆心,半径为 1的圆.过 , 两点的圆 与圆 相外切,记切点为 ,此时
最大(如图).
下证上述结论:取圆 上不同于切点 的 点,因为 在圆 的外面,
所以 .
下面求当 最大时, 的值.
记圆 的半径为 ,则
所以只需求出圆 的半径为 即可.
法一:如右图, 为弦 的中点,
在 中,由余弦定理求得
,则 .
在 中,
由余弦定理得, .
即 .
法二:如图建系, ,点 在以 为圆心,1为半径的圆上.
为弦长作圆 ,当圆 与圆 外切时 最大.
圆心 在弦 的中垂线 上,设
则 ,
即 ,
化简得 ,即 或 (舍去),
此时 ,得
故答案为: .
2.(2022·全国·高三专题练习)已知平面向量 满足: ,向量 与向量 的夹角为
,向量 与向量 的夹角为 ,则 的最大值为___________.
【答案】60
【解析】
【分析】
如图所示,设 先证明 四点共圆,求出 ,再利用余弦定理和
重要不等式求解.
【详解】
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