专题14. 数量积计算拔高拓展（备战2024高考数学-大一轮36个核心专题）

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专题14.数量积计算中的两个重要的二级结论一．基本结论结论1：如图1，，特别地，若点在线段的中垂线上时，.            如图1                                       如图2进一步，外心性质：如图，为的外心，证明：1.；，同理可得等.2.，同理可得等.3.，同理可得等.结论2.如图2，人教版必修二第22页练习3设置了这样的问题：求证：.若我们将这个结论进一步几何化，就可以得到一把处理数量积范围问题的利器：极化恒等式.下面我先给出这道习题的证明，再推出该恒等式.证明：由于，两式相减可得：                      .                                特别，在中，设，点为中点，再由三角形中线向量公式可得：(极化恒等式).                 二．典例分析例1.如图，,是圆上的两点，若，则弦长为______.例2.已知P是边长为2的正六边形ABCDEF内的一点，则 的取值范用是（    ）A.  B. C.  D. 解析：的模为2，根据正六边形的特征，可以得到在方向上的投影的取值范围是，结合向量数量积的定义式，可知等于的模与在方向上的投影的乘积，所以的取值范围是，故选：A.例3.已知点在圆上，点的坐标为，为原点，则的最大值为_______.解析：根据向量数量积的几何意义，是指与在方向上的投影的乘积.当点的坐标为时，最大为，此时.例4．已知是长为2的等边三角形，为平面内一点，则的最小值是(    )A． B． C． D．解析：（方法1.几何法）设点为中点，可得，再设中点为，这样用极化恒等式可知：，在等边三角形中，，故取最小值当且仅当取最小，即，故.（方法2.坐标法）以中点为坐标原点，由于，，．设，，，，故，则其最小值为，此时，．       例5.在中，，，．为所在平面内的动点，且，则的取值范围是　　A．， B．， C．， D．，解析：取中点，由向量的加法知，，从而.所以求的最值转化为求线段中点到单位圆上动点的距离的最值.在中，.设直线与单位圆相交于，两点，当点位于点，处时，分别取得最小值和最大值，从而的取值范围是.一般地， 当是定点且是定值时，满足向量方程的动点的轨迹是以线段的中点为圆心，为半径的圆，这是向量方程的几何意义. 例6．已知中，∠C＝90°，BC＝2，D为AC边上的动点，则______．解析：.故答案为：例7．在边长为4的菱形中，，为中点，为平面内一点，若，A．16 B．14 C．12 D．8解析：由可得：，故在中垂线上，由投影的定义可得：.再根据余弦定理可得：，故可得选B.   例8.如图，为的外心，为钝角，是边的中点，则的值为（     ）A.　4　　　    B.　 　　 　 C.　 　　  　 D. 思路：外心在上的投影恰好为它们的中点，分别设为，所以在上的投影为，而恰好为中点，故考虑，所以答案：B  例9.已知A、B是圆上的两个动点，，，若M是线段的中点，则的值为（    ）A.3      B.     C.2           D.解析：如下图2所示，由知A、B、C三点共线，所以，因为是中点，所以，故，易求得，从而.例10．在中，内角A，B，C的对边分别为a，b，c，点O是的外心，．（1）求角A；（2）若外接圆的周长为，求周长的取值范围，解析：（1）过点O作AB的垂线，垂足为D，因为O是的外心，所以D为AB的中点，所以，同理，所以，由正弦定理边化角得：所以整理得：因为，所以所以，即又，所以，得（2）记外接圆的半径为R，因为外接圆的周长为，所以，得所以周长由（1）知，所以因为，所以所以所以，即所以周长的取值范围为