向量数量积的物理模型是力的做功,两个非零向量夹角的范围是,平面向量的数量积是一个实数。
平面向量的数量积是向量的一种新的运算,它的定义、法则和性质不同于以往的运算,它是从物理中的“求功运算”中抽象出来的,从数、式的运算到向量的运算,是运算的一次飞跃。
导学训练
教科书第81页习题2.4第1,2,3题
例1 判断下列说法是否正确:
① 向量的数量积可以是任意实数。
②
若,则对任意向量
,有
。
③
若,则对任意非零向量
,有
。
④
如果>0,那么
与
的夹角为锐角。
⑤
若,
,则
。
⑥
若,
,则
。
例2 已知向量与
的夹角为
,
,分别在下列条件下求
:
(1) ;(2)
∥
;(3)
(直接应用)
例3 已知正△ABC的边长为2,设,求
变式:在平行四边形ABCD中,已知,
,
,求:
(1);(2)
;(3)
问题 从求功的运算中,可以抽象出什么样的数学运算?(学生讨论)
平面向量的数量积
(1)最初的认识
学生讨论:如把力和位移
抽象地看成两个“向量”,把力
与位移
的夹角
抽象地看成两个向量的夹角,就可以得到一种新的运算,它就是从向量
得到一个数量(即
)的运算,这里
是向量
的夹角。
(2)进一步表述
引进“向量的数量积”等术语后,就可以把上面的结果进一步表述为:
已知两个向量和
,它们的夹角为
,我们把数量
叫做
和
的数量积(或内积),记作
,即
=
。
两个向量的夹角
问题 在上面的向量数量积的定义中,提到了“两个向量的夹角”的概念,它究竟代表什么意义呢?
从实际背景中的“力”和“位移”的夹角出发,展开讨论,得到下面的结论:
对于两个非零向量和
,作
,则
(
)叫做向量
和
的夹角。
特别地,当向量与
的夹角分别等于
和
时,两个向量分别是同向、反向和垂直。向量
与
垂直,记作
。
在讨论中应注意上述定义中对向量的“非零”限制。
平面向量的数量积
(3)表述的精确化
问题 在进一步弄清了“向量的夹角”的意义以后,应该怎样更精确地表述向量的数量积的概念?
问题 零向量有没有数量积?应该如何定义?
问题 在实际的“求功运算”中是怎样解决这个问题的?
通过讨论,得到“数量积”的定义:
已知两个向量和
,它们的夹角为
,我们把数量
叫做
和
的数量积(或内积),记作
,即
=
。同时规定:
与任何向量的数量积为0,即
。
(4)对定义的理解
① 尽管向量数量积是从求功运算中抽象出来的,但是,它已经是一种抽象的数学运算了。一般地,它已经不具有“求功”的具体意义了。在引入向量的数量积以后,物理学中的功的概念就可以用数学语言表述为:功就是力与在其作用下物体产生的位移的数量积,即
② 两个向量数量积的结果是一个实数,这与向量的加法、减法和数乘运算是不同的。
③ 注意:,等式右边的零是一个实数,而不是零向量。
数量积的运算性质
问题 向量的数量积有什么样的性质?
在实数乘法中,我们有:同号时,
,特别地
,
异号时,有
。在向量的数量积中,类似的结论成立吗?
经过讨论得到下面的结论:
当与
同向时,
,特别地,
或
;
当与
反向时,
。
用类似的方法,可以得到下面的结论:
设向量和实数
,则向量的数量积满足下列运算律:
①;
②;
③
我们已经学习了向量的加法、减法和数乘,它们的运算结果都是向量,那么向量与向量之间有没有“乘法”运算呢?这种新的运算结果又是什么呢?
联想:物理中,功就是矢量与矢量“相乘”的结果。
问题 物理学中的“功”是通过什么方法计算出来的?
通过对物理公式
(其中是F与
的夹角)的分析,得到如下结论:
(1)功是两个向量
和
的某种运算的结果,而且这个结果是一个数量;
(2)功不仅与力和位移的大小有关,而且还与它们的方向有关,具体地,它和力与位移
的夹角有关。
由此可见,“求功运算”作为一种新的向量运算,不同于我们以前学习过的其他数学运算。
21.(满分14分)
设 f (x) = px--2 ln x,且 f (e) = qe--2(e为自然对数的底数)
(I) 求 p 与 q 的关系;
(II) 若 f (x) 在其定义域内为单调函数,求 p 的取值范围;
(III) 设 g(x) = ,若在 [1,e] 上至少存在一点x0,使得 f (x0) > g(x0)
成立, 求实数 p 的取值范围.
湛江二中2010届高三第二次月考理科数学
20.(满分12分)
已知函数是定义在
上的奇函数,在
上
(Ⅰ)求函数的解析式;并判断
在
上的单调性(不要求证明)
(Ⅱ)解不等式.
19.(满分14分)
如图,四边形
为矩形,且
,
,
为
上的动点.
(1) 当为
的中点时,求证:
;
(2) 设,在线段
上存在这样的点E,使得二面角
的大小为
. 试确定点E的位置。
18.(满分14分)
某公司生产陶瓷,根据历年的情况可知,生产陶瓷每天的固定成本为14000元,每生产一件产品,成本增加210元.已知该产品的日销售量与产量
之间的关系式为
,每件产品的售价
与产量
之间的关系式为
.
(Ⅰ)写出该陶瓷厂的日销售利润与产量
之间的关系式;
(Ⅱ)若要使得日销售利润最大,每天该生产多少件产品,并求出最大利润.
17.(满分14分)
已知:,
(
).
(1) 求关于
的表达式,并求
的最小正周期;
(2) 若时
的最小值为5,求
的值.
16.(满分12分)
已知非空集合,
,求使
成立的
的取值。
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