建立直角坐標系的基本原則就是:你不能破壞題目中的條件,尤其是題目中有些特殊的角度。

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我們今天來看2017年天津卷文科數學的第14題——這是天津卷填空的壓軸題,這是一道在披著「三角形」外衣的向量題目,我為你整理了這道題的Cornell筆記:

多說一句題外話,我為什麼推薦你用Cornell筆記紙整理題目?你一定要讀這篇文章:

3分鐘,講清整理「錯題集」的4項原則?

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我們知道,平面向量的問題有兩種解答策略:你既可以根據「平面向量基本定理」在空間上選擇基底,對向量進行首尾相加減這種方法來做,也可以通過建立坐標系的方式進行代數運算。

有很多同學以為「平面向量基本定理」的運算量小,其實、在考場上《平面向量》這類題真正「實用性」的做題方法永遠是:優先選擇建立一個平面直角坐標系,把所有的向量在坐標系中標出後,再進行條件的轉化。

01、兩種方法的優缺點對比

回歸題目本身,我們來看一下這道題是怎麼做的:

我們先根據題乾的條件做出一個角a為60°的三角形ABC,將其餘條件標在三角形上。其實作圖的過程也是我們整合題目條件的過程。接下來我們將題目所給條件繼續標在圖中。BC=2DC,所以B點在BC靠近C的三等分點上。事實上,如果沒有這個坐標系,那麼AE=λAC-AB和AD·AE=-4,這兩個條件我們在使用時是非常困難的,所以我們需要一個坐標系來運用這些條件。

A點在原點,坐標為(0,0),AC=2,C點坐標為(2,0)。根據角a=60°,且AB=3,將B在AC上做投影,運用特殊角的正餘弦值求出B的坐標(3/2,3√3/2)。標出A,B,C三個點後,考慮到BD=2DC這個條件,設D點坐標為(x?,y?),根據向量的表達方式得出BD=(x?-3/2,y?-3√3/2,DC=(2-x?,0-y?),BD=2DC,將BD,DC帶入BD=2DC中,得出D坐標為(11/6,√3/2)——這部分我用綠色的線標出。

得出所以點的坐標之後,接下來看下方粉紅線標出的部分。AE=λAC-AB=(2λ-3/2,-3√3/2)。已知AE,則AD·AE作為兩個向量的點積等同於已知,表示方法為兩向量橫坐標相乘加兩向量縱坐標相乘即AD·AE=(11/6,√3/2)·(2λ-3/2,-3√3/2)=11λ/3-5,且AD·AE=-4,聯合上述兩式,得出λ的值,為3/11。這個做題的思路是非常簡單流暢的,這也就是最後的標準答案。

將向量首尾相加減的方法,雖然同樣可以做出這道題,但是它卻不具有實戰性的意義。建系標點的方法優越點就在於你不需要去構建思路,只需要順著題目的條件,在坐標軸中標出這些條件,剩下的一切你只需要跟著題目中的條件,最後解出一個式子,將這個式子解開,就可以得到答案。

而且這個方法的普適性是其它方法比不了的,建系標點雖然不是最快的解題方法,但是一定是最穩的——這種方法不需要你去思考解題的思路,也就大大的避免了在做題時思路卡殼的問題。

因此,我想通過這道題向你強調:在高考數學的平面向量相關題目中,優先推薦大家採用建立平面直角坐標系,以向量坐標運算的方式來解答這類題目。

02、建立坐標系的基本原則

但是在用這個方法的同時也要注意一個非常關鍵的問題。

在建立坐標系時要有一定的原則,而不是隨意建立。

建立坐標系的基本原則就是:你不能破壞題目中的條件,尤其是題目中有些特殊的角度。

比如上題中的角A,必須將A放在原點確保60°這個條件可以被我們用到。而不是如下圖所展示的作圖方式:

注意!這是一種錯誤的建系方式!

因為對於這種錯誤的建系方式,我們無法求出A的坐標,也無法進行下一步的運算。而將A放在縱坐標上則更不可取,這樣做出的圖像就直接破壞了角a=60°這個條件,也無法解出題目。

所以我們在建系時一定不能破壞題目給我們的條件——尤其是角度,一定要將角合適的位置來運用這個條件。

03、復盤:這道題我們學到了什麼

我們現在來梳理一下這篇文章的重點:

1.在解決向量類問題時,推薦使用建立平面直角坐標系的方法。原因:普適性高且方法穩定。

2.在建立坐標系時,不可以破壞題目中原有的條件,尤其是角度。

當然,具體到這道題目而言,平面向量基本定理也是一個可行的思路,我在《高考數學15講》的「平面向量」這一章節中對這個方法還有更系統的解釋,你可以微信搜索「效率研究所」,並在左下角「線上課程」中找到它,歡迎你和大家一起學習。

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00 / 16天提升53分,我總結了6個關鍵學習方法(8000字乾貨)

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