本题导读

本题主要考查一元二次方程有实根的充要条件(判别式法)与平面向量数量积定义的综合应用。核心在于利用判别式构建关于向量夹角余弦值的不等式,进而求解夹角的范围。

📌【题干】

Question

(2006年湖南卷(理)) 已知 ,且关于 的方程 有实根,则 与 的夹角的取值范围是()

A.     B.     C.     D.

🔍【思路分析】

破题导航

根据关于 的一元二次方程有实根,列出判别式条件 。 将平面向量数量积定义 代入判别式不等式中。 结合已知模长关系 进行消元化简,解出 的取值范围,最后根据夹角定义域 确定其范围。

✅【答案】

Success

B

✍【详细解析】

Abstract

设向量 与 的夹角为 ,根据向量数量积的定义有:

因为关于 的一元二次方程 有实根,所以其判别式 必须大于或等于零,即:

由于已知 ,两边同除以非零常数 ,不等式可化简为:

再将 代入上式中,得:

因为 ,所以 ,两边同时除以 不等号方向不变:

又因为向量夹角的取值范围规定为 ,且余弦函数在该区间内单调递减: 当 时, 。 所以由 可得:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:方程有实根的边界条件 ;向量数量积的公式展开 。
  • 核心方法:代数消元法、三角不等式求解法。
  • 避坑指南:
  • 极其容易在解三角不等式 时,由于忽略了余弦函数在 上的单调递减特性,误认为 从而错选 (A) 项。
  • 牢记 包含“等于 0”的临界状态,区间端点必须为闭区间。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:人教 A 版必修第二册”数量积的定义”与一元二次方程根的判定相结合,湖南卷把它做成了一道中档选择题。

结论推广:设 (),判别式 ,两边约去 得 。本题 ,故 ,。

方法推广: 在 上对应的是”角不小”,不是”角不大”——余弦在这个区间上递减,这一步反了就会选到 A。

🔗【关联脉络】

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