平面向量的数量积与应用举例专题训练
(福建专用)高考数学总复习 第四章第3课时 平面向量的数量积及平面向量的应用举例课时闯关(含解析)
（福建专用）2023年高考数学总复习 第四章第3课时 平面向量的数量积及平面向量的应用举例课时闯关（含解析）一、选择题1．(2023·宁德质检)已知a ＝(1，－3)，b ＝(4,6)，c ＝(2,3)，那么a ·(b·c )等于( )A ．(26，－78)B ．(－28，－42)C ．－52D ．－78解析：选A.a ·(b·c )＝(1，－3)×(4×2＋6×3)＝(26，－78)．2．一质点受到平面上的三个力F 1，F 2，F 3(单位：牛顿)的作用而处于平衡状态，已知F 1，F 2成60°角，且F 1，F 2的大小分别为2和4，那么F 3的大小为( )A ．6B ．2C ．2 5D ．27 解析：选D.F 23＝F 21＋F 22＋2F 1·F 2＝28，所以|F 3|＝27.3．a ，b 为平面向量，已知a ＝(4,3)，2a ＋b ＝(3,18)，那么a ，b 夹角的余弦值等于( ) A.865 B ．－865C.1665 D ．－1665解析：选 C.b ＝(2a ＋b )－2a ＝(－5,12)，易求得|a |＝5，|b |＝13，那么cos 〈a ，b 〉＝4，3·－5，125×13＝1665. 4．在△ABC 中，(BC →＋BA →)·AC →＝|AC →|2，那么三角形ABC 的形状一定是( )A ．等边三角形B ．等腰三角形C ．直角三角形D ．等腰直角三角形解析：选C.由(BC →＋BA →)·AC →＝|AC →|2，得AC →·(BC →＋BA →－AC →)＝0，即AC →·(BC →＋BA →＋CA →)＝0，∴AC →·2BA →＝0，∴AC →⊥BA →，∴∠A ＝90°.应选C.5．已知a ，b ，c 为△ABC 的三个内角A ，B ，C 的对边，向量m ＝(3，－1)，n ＝(cos A ，sin A )，假设m ⊥n ，且a cos B ＋b cos A ＝c sin C ，那么角A ，B 的大小分别为( )A.π6，π3B.2π3，π6C.π3，π6D.π3，π3解析：选C.由m ⊥n 可得m·n ＝0，即3cos A －sin A ＝0，所以角A ＝π3，B ＝2π3－C . 由a cos B ＋b cos A ＝c sin C 得sin C ＝1，所以C ＝π2，故B ＝π6. 二、填空题6．假设平面上三点A 、B 、C 满足|AB →|＝3，|BC →|＝4，|CA →|＝5，那么AB →·BC →＋BC →·CA →＋CA →·AB→的值等于________．解析：由AB →＋BC →＋CA →＝0可得(AB →＋BC →＋CA →)2＝0，∴9＋16＋25＋2(AB →·BC →＋BC →·CA →＋CA →·AB →)＝0，AB →·BC →＋BC →·CA →＋CA →·AB →＝－25.答案：－257．设非零向量a ＝(x,2x )，b ＝(－3x,2)，且a ，b 的夹角为钝角，那么x 的取值范围________． 解析：∵a ，b 的夹角为钝角，∴a·b ＝x ·－3x ＋2x ·2＝－3x 2＋4x ＜0，解得x ＜0或x ＞43.① 又由a ，b 共线且反向可得x ＝－13，② 由①②得x 的范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－13∪⎝ ⎛⎭⎪⎫－13，0∪⎝ ⎛⎭⎪⎫43，＋∞. 答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－13∪⎝ ⎛⎭⎪⎫－13，0∪⎝ ⎛⎭⎪⎫43，＋∞ 8．(2023·合肥质检)关于平面向量a ，b ，c ，有以下几个命题：①(a ·b )c －(c ·a )b ＝0；②|a |－|b |<|a －b |(a 、b 不共线)；③(b ·c )a －(c ·a )b 不与c 垂直；④假设非零向量a 和b 满足|a |＝|b |＝|a －b |，那么a 与a ＋b 的夹角为60°.其中真命题的序号为________(写出所有真命题的序号)．解析：平面向量的数量积不满足结合律，故①假；由向量的减法运算可知|a |、|b |、|a －b |恰为一个三角形的三条边长，而三角形的两边之差小于第三边，故②是真命题；因为[(b ·c )a －(c ·a )b ]·c ＝(b ·c )a ·c －(c ·a )b ·c ＝0，所以垂直，故③假；由|a |＝|b |＝|a －b |，再结合平行四边形法那么可得a 与a ＋b 的夹角为30°，命题④假． 答案：②三、解答题9．已知|a |＝4，|b |＝3，(2a －3b )·(2a ＋b )＝61.(1)求a 与b 的夹角θ；(2)求|a ＋b |；(3)假设AB →＝a ，AC →＝b ，求△ABC 的面积．解：(1)由(2a －3b )·(2a ＋b )＝61，得4|a |2－4a·b －3|b |2＝61.将|a |＝4，|b |＝3代入上式，求得a·b ＝－6.所以cos θ＝a·b |a ||b |＝－64×3＝－12. 又因为0≤θ≤π，所以θ＝2π3. (2)|a ＋b |2＝(a ＋b )2＝|a |2＋2a·b ＋|b |2＝13，所以|a ＋b |＝13.(3)由(1)知，∠BAC ＝θ＝2π3，|AB →|＝|a |＝4，|AC →|＝|b |＝3， 所以S △ABC ＝12|AC →||AB →|si n ∠BAC ＝3 3. 10．已知点A (2,0)，B (0,2)，C (cos α，sin α)，且0<α<π.(1)假设|OA →＋OC →|＝7，求OB →与OC →的夹角；(2)假设AC →⊥BC →，求tan α的值．解：(1)因为|OA →＋OC →|＝7，所以(2＋cos α)2＋sin 2α＝7，所以cos α＝12. 又因为α∈(0，π)，所以α＝∠AOC ＝π3. 又因为∠AOB ＝π2，所以OB →与OC →的夹角为π6. (2)AC →＝(cos α－2，sin α)，BC →＝(cos α，sin α－2)．因为AC →⊥BC →，所以AC →·BC →＝0，所以cos α＋sin α＝12，① 所以(cos α＋sin α)2＝14，所以2sin αcos α＝－34. 又因为α∈(0，π)，所以α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π. 因为(cos α－sin α)2＝1－2sin αcos α＝74， cos α－sin α<0，所以cos α－sin α＝－72.② 由①②得cos α＝1－74，sin α＝1＋74，所以tan α＝－4＋73.一、选择题1．向量a 与b 的夹角为θ，定义a 与b 的“向量积”：a ×b 是一个向量，它的模|a ×b |＝|a |·|b |·sin θ，假设a ＝(－3，－1)，b ＝(1，3)，那么|a ×b |等于( )A. 3 B ．2C ．2 3D ．4解析：选B.∵|a |＝|b |＝2，a·b ＝－23，∴cos θ＝－232×2＝－32. 又θ∈[0，π]，∴sin θ＝12.∴|a ×b |＝2×2×12＝2. 2．(2023·泉州调研)在△ABC 中，已知向量AB →与AC →满足⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫AB →|AB →|＋AC →|AC →|·BC →＝0且AB →|AB →|·AC →|AC →|＝12，那么△ABC 为( ) A ．三边均不相等的三角形B ．直角三角形C ．等腰非等边三角形D ．等边三角形解析：选D.非零向量BC →满足⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫AB →|AB →|＋AC →|AC →|·BC →＝0，即角A 的平分线垂直于BC ，∴AB ＝AC ，又cos A ＝AB →|AB →|·AC →|AC →|＝12，∠A ＝π3，所以△ABC 为等边三角形． 二、填空题3．如图，AB 是半圆O 的直径，C ，D 是弧AB 的三等分点，M ，N 是线段AB 的三等分点．假设OA ＝6，那么MD →·NC →的值是________．解析：MD →·NC →＝(OD →－OM →)·(OC →－ON →)＝OD →·OC →－OM →·OC →－OD →·ON →＋OM →·ON → ＝6×6×cos60°－6×2×cos120°－6×2×cos 120°＋2×2×cos180°＝26. 答案：264．设向量a ，b ，c 满足|a |＝|b |＝1，a·b ＝－12，〈a －c ，b －c 〉＝60°，那么|c |的最大值等于________．解析：设向量a ，b ，c 的起点为O ，终点分别为A ，B ，C ，由已知得，∠AOB ＝120°，∠ACB ＝60°，那么点C 在△AOB 的外接圆上，当OC 经过圆心时，|c |最大，在△AOB 中，求得AB ＝3，由正弦定理得△AOB 外接圆的直径是3sin120°＝2，故|c |的最大值是2.答案：2三、解答题5．已知平面向量a ＝(3，－1)，b ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12，32. (1)证明：a ⊥b ；(2)假设存在不同时为零的实数k 和t ，使x ＝a ＋(t 2－3)·b ，y ＝－ka ＋tb ，且x ⊥y ，试求函数关系式k ＝f (t )；(3)据(2)的结论，确定函数k ＝f (t )的单调区间．解：(1)证明：因为a·b ＝3×12＋(－1)×32＝0， 所以a ⊥b .(2)因为x ⊥y ，所以x·y ＝0，所以[a ＋(t 2－3)b ]·(－ka ＋tb )＝－ka 2＋[t －k (t 2－3)]a·b ＋t (t 2－3)b 2＝0.因为|a |＝2，|b |＝1，a ⊥b ，所以－k ×4＋t (t 2－3)＝0，即k ＝14(t 3－3t )(t ≠0)． (3)由(2)知f (t )＝14(t 3－3t )，故f ′(t )＝14(3t 2－3)， 令f ′(t )>0得t >1或t <－1，令f ′(t )<0得－1<t <1且t ≠0.所以函数k ＝f (t )的单调递增区间为(1，＋∞)和(－∞，－1)，单调递减区间为(－1,0)和(0,1)．6．已知向量m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3sin x 4，1，n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫cos x 4，cos 2x4. (1)假设m·n ＝1，求cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3－x 的值； (2)记f (x )＝m·n ，在△ABC 中，角A ，B ，C 的对边分别是a ，b ，c ，且满足(2a －c )cos B ＝b cos C ，求函数f (A )的取值范围．解：(1)∵m·n ＝1，即3sin x 4cos x 4＋cos 2x 4＝1， 即32sin x 2＋12cos x 2＋12＝1，∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x2＋π6＝12.∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3－x ＝cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －2π3＝－cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3＝－⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－2sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2＋π6＝2·⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1＝－12.(2)∵(2a －c )cos B ＝b cos C ，由正弦定理得(2sin A －sin C )cos B ＝sin B cos C . ∴2sin A cos B －cos B sin C ＝sin B cos C ，∴2sin A cos B ＝sin(B ＋C )，∵A ＋B ＋C ＝π，∴sin (B ＋C )＝sin A ，且sin A ≠0， ∴cos B ＝12，B ＝π3，∴0＜A ＜2π3.∴π6＜A2＋π6＜π2，12＜sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A2＋π6＜1.又∵f (x )＝m·n ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2＋π6＋12，∴f (A )＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫A 2＋π6＋12.故函数f (A )的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫1，32.。
平面向量的数量积及向量的应用习题及详解
平面向量的数量积及向量的应用习题及详解（理）（2010 •四川广元市质检）已知向量a= （2,1）,b= ( —1, 2)，且m= ta+ b, n= a —kb(t、k€ R)，则、选择题1.（文）（2010 •东北师大附中）已知|a| = 6,b|= 3,a・b=—12,则向量a在向量b方向上的投影是（A. —4B. 4［答案］Aa -b —12［解析］a在b方向上的投影为仃厂=—厂=—4.1 b| 3（理）（2010 •浙江绍兴调研）设a • b= 4,若a在b方向上的投影为2,且b在a方向上的投影为1, 与b的夹角等于（）2n 或"a［答案］B［解析］由条件知, …=2心=1 a・b= 4| b| , |a| ,,|b| = 2,••• cos 〈a,b>= a• b=丄=1|a| •I b| 4x2 2'2 .（文）（2010 •云南省统考）设e1, e2是相互垂直的单位向量，并且向量a= 3&+ 2e2, b = xe1 + 3e2, 如果a L b,那么实数x等于（）9A.— 2 D. 2［答案］C［解析］由条件知| = | e2| = 1, e1 • e2= 0,•- a • b= 3x + 6= 0,二x=—2.m L n的充要条件是（）A. t + k = 1.t • k= 1［答案］D［解析］ m= ta+ b= (2 t —1, t + 2) , n= a—kb= (2 + k, 1 —2k),•/ rnL n,「. m- n= (2t —1)(2 + k) + (t + 2)(1 —2k) = 5t —5k= 0,「. t —k= 0.3.(文)(2010 •湖南理)在Rt△ ABC中，/ C= 90,AC= 4,^UAC等于( )A. —16D . 16［答案］D［解析］因为/ C= 90°,所以A C- CB= 0，所以AB- A C=(心C B • AC= | AC|2+ A C- CB= AC= 16.A . 2 3 ［答案］D［解析］•/Xo= XB+ BC= XB+3BD,-> -> -> -------- > -> -> -> ------- > -> ••• AC - AD= (AB+ 3BD ) - AD= AB- AM 3BD- AD 又••• AB! AD • A B- AD= 0 ,•- AC- AD= i /3BD- AD=-」'3| BD •丨 AD | - cos / ADB= J 3| BD ■ cos / ADB=—；3 ・| AD = J 3.4. (2010 •湖南省湘潭市)设非零向量a 、b 、c 满足| a | = | b | = | c | , a + b = 6则〈a , b 〉=( )A . 150° B. 120° C . 60° D. 30°［答案］B［解析］ T a + b = c , | a | = | b | = | c | 丰0,2 2 2 2• |a + b | = |c | = | a | , • |b | + 2a - b = 0,2• | b | + 2| a | -| b | - cos < a , b >= 0, •- cos < a , b >=— q ,•/ < a , b 〉€ ［0 ° , 180° ］ ,•••〈 a , b >= 120°.5. （2010 •四川双流县质检）已知点P 在直线AB 上，点O 不在直线 AB 上，且存在实数t 满足O P= 2tPA +2t tT p 在直线 AB 上，• 2t + 1 + 2t + 1 = 1,A t = 1,S 2S 1 S• OP= ; OA^ - OB3 3-S -S -S 1 -S 1 -S••• PA= OA - OP= ;OA- Z OB33_S _S _S 2_S 2_S _SP B = OB- OP= 3OB- Z OA=— 2P A• L PA.=1 i PB 21 2S 2S 2SD. 3［答案］［解析］ •/ S P = 2t (d A — S P +tOB,|PB［答案］D［解析］•/ MA- MB= 0 ,••• MAL 尬B 又•/ | M A 2 + | ME B 2= 4, ••• | AB = 2,且M 在以AB 为直径的圆上，如图建立平面直角坐标系,y ），则 x 2+ y 2= 1,M A = ( - 1 -x ,- y ),(1 -x ,- y ),T — 2T1••• MC= 3MA- §MB= 3-x , - y ,T 212 210 2•-1 M C = 3- x + y =百-g x ,_T16•.• - 1 < x w 1 ,• x =- 1时，| M©取得最大值为 —, • I MC 的最大值是|.(理)(2010 •山东日照)点M 是边长为2的正方形ABCD 内或边界上一动点，N 是边BC 的中点，贝U A N- AM 勺最大值为（ )A . 8 B. 6C . 5 D. 4［答案］ B［解析］建立直角坐标系如图，•••正方形ABCD 边长为2,• A (0,0) ,N2 , - 1) , AN= (2 , - 1),设M 坐标为（x , y ）, AM = （x , y ）由坐标系可知0wx W2①-2w y w 0 ②•/ X N- AM= 2x - y ，设 2x - y = z ,易知，当x = 2, y =-2时，z 取最大值6, • X N- AM 勺最大值为6,故选B . 7.如图，△ ABC 的外接圆的圆心为O AB= 2, AC= 3, BC= .7,则A O- BC 等于( )C. 2D. 3［答案］B［解析］A O- B C = AO ・(AC — Ab = A O- AC - Ab- AB 因为 OA= OB 所以 At 在ABh 的投影为 1| XB ，所以XO- X B=扌| AB •)A B = 2,同理 AO- AC= #| AC -| A C = 2 故 AO > B C = 9-2=|.值是（）B. 1则点 A ( - 1,0)，点 B (1,0),设点 Mx ,8. （文）已知向量a、b满足|a| = 2, | b| = 3, a・（b—a）= - 1，则向量a与向量b的夹角为（）［答案］C［答案］A［解析］ 设〈A B EBO = a ,^ AB- EBC= |AB •) B C Jcos a , S = 7|AB • BCC • sin( n — a ) = 7| X B •)E3C3 3由条件知cot a <8 8—X —XnnT AB- BO 。
一轮复习课时训练§4.3：平面向量的数量积及平面向量的应用举例
第四章§3：平面向量的数量积及平面向量的应用举例(与一轮复习课件对应的课时训练)满分100，训练时间45钟一、选择题：本大题共5小题，每小题8分，共40分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1．若向量a ＝(1,1)，b ＝(2,5)，c ＝(3，x)满足条件(8a －b)·c ＝30，则x 等于A ．6B ．5C ．4D ．32．在直角梯形ABCD 中，AB ∥CD ，AD ⊥AB ，∠B ＝45°，AB ＝2CD ＝2，M 为腰BC 的中点，则M A →·M D →等于A ．1B ．2C ．3D ．43．已知向量|a|＝|b|＝3，且(a ＋b)·(2a －b)＝92，则b 在a 方向上的投影等于 A ．－332 B ．－32 C ．32 D ．3324．已知向量O A →＝(3，1)，O B →＝(cosθ，sinθ)，θ∈R ，其中O 为坐标原点，则△AOB 面积的最大值为A ．2B ． 3C ．1D ．325．在△ABC 中，(BC →＋BA →)·AC →＝|AC →|2，则三角形ABC 的形状一定是A ．等边三角形B ．等腰三角形C ．直角三角形D ．等腰直角三角形二、填空题：本大题共3小题，每小题8分，共24分．6．a ＝(2,1)，b ＋a ＝(1，k)，若a ⊥b ，则实数k ＝________.7．已知向量a ，b 满足|a|＝|b|＝1，|2a －b|＝2，则a 与a ＋b 的夹角的余弦值为________．8．在△ABC 中，BC →＝a ，CA →＝b ，AB →＝c ，已知a·b ＝a·c ＝b·c ，则△ABC 的形状是________．三、解答题：本大题共2小题，共36分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤．9．（本小题满分18分，（1）小问5分，（2）小问6分，（3）小问7分）已知向量a＝(1,2)，b＝(2，－2)．(1)设c＝4a＋b.求(b·c)·a；(2)若a＋λb与a垂直，求λ的值；(3)求向量a在b方向上的投影．10．（本小题满分18分，（1）小问8分，（2）小问10分）已知向量m＝(3sinx，cosx)，n＝(cosx，cosx)，p＝(23，1)．(1)若m∥p，求sinx·cosx的值；(2)△ABC的三边a、b、c满足b2＝ac，且边b所对的角θ的取值集合为M.当x∈M时，求函数f(x)＝m·n的值域．参考答案及其解析一、选择题：本大题共5小题，每小题8分，共40分.1．解析：(8a －b)＝(8,8)－(2,5)＝(6,3)，∴由(8a －b)·c ＝30得6×3＋3x ＝30，∴x ＝4. 答案：C2．解析：由已知得|B C →|＝2，B A →，B C →夹角为45°，∴M A →·M D →＝(12CB →＋B A →)·(－12C B →＋CD →) ＝－14C B →2＋12C B →·C D →－12C B →·B A →＋B A →·CD → ＝－12＋12C B →·(12B A →)－12C B →·B A →＋|BA →|·|CD →|·cos0° ＝－12－14C B →·B A →＋2＝32－14·2·2·cos135°＝2. 答案：B3．解析：设a 与b 的夹角为θ，∵(a ＋b)·(2a －b)＝92， ∴2a 2＋a·b －b 2＝92. 又∵|a|＝|b|＝3，∴2×9＋3×3cosθ－9＝92， ∴cosθ＝－12. ∴b 在a 方向上的投影为|b|cosθ＝3×(－12)＝－32. 答案：B4．解析：|OA →|＝2，|OB →|＝1，cos 〈O A →，O B →〉＝O A →·O B →|OA →||OB →|＝sin(π3＋θ)， S △AOB ＝12|O A →||O B →|sin 〈O A →，O B →〉＝12×2×1×1－[sin (π3＋θ)]2， 当sin(π3＋θ)＝±1时，△AOB 面积有最大值，且最大值为1. 答案：C5．解析：∵(BC →＋BA →)·AC →＝|AC →|2，∴(BC →＋BA →)·AC →－AC →2＝0，∴(BC →＋BA →－AC →)·AC →＝0，∴(BC →＋BA →＋CA →)·AC →＝2BA →·AC →＝0，∴BA →⊥AC →.∴∠A ＝90°，∴△ABC 为直角三角形．答案：C二、填空题：本大题共3小题，每小题8分，共24分．6．解析：由已知得b ＝(1，k)－a ＝(－1，k －1)，又a ⊥b ，∴a·b ＝0，∴－2＋k －1＝0，k ＝3.答案：37．解析：∵|2a －b|2＝4，∴4a 2－4a·b ＋b 2＝4，∴4a·b ＝1，即a·b ＝14. ∴(a ＋b)2＝a 2＋b 2＋2a·b ＝2＋12＝52， ∴|a ＋b|＝102. ∴cos θ＝a·(a ＋b )|a|·|a ＋b|＝1＋14102＝104. 答案：1048．解析：∵a·b ＝a·c ，∴a·(b －c)＝0，如图，∠CBD ＝π2， ∴|AB →|＝|AC →|，同理|AB →|＝|BC →|，|BC →|＝|AC →|.∴△ABC 为正三角形．答案：正三角形三、解答题：本大题共2小题，共36分．9.（本小题满分18分，（1）小问8分，（2）小问10分）解：(1)∵a ＝(1,2)，b ＝(2，－2)，∴c ＝4a ＋b ＝(4,8)＋(2，－2)＝(6,6)．∴b·c ＝2×6－2×6＝0，∴(b·c)·a ＝0·a ＝0.(2)a ＋λb ＝(1,2)＋λ(2，－2)＝(2λ＋1,2－2λ)，由于a ＋λb 与a 垂直，∴2λ＋1＋2(2－2λ)＝0，∴λ＝52. (3)设向量a 与b 的夹角为θ，向量a 在b 方向上的投影为|a|cosθ. ∴|a|cosθ＝a·b |b|＝1×2＋2×(－2)22＋(－2)2＝－222＝－22.10.（本小题满分18分，（1）小问8分，（2）小问10分）解：(1)∵m ∥p ，∴3sinx －23cosx ＝0.∴tanx ＝2.∴sinx·cosx ＝sinxcosx sin 2x ＋cos 2x ＝tanx tan 2x ＋1＝25. (2)f(x)＝m·n ＝3sinxcosx ＋cos 2x ＝32sin2x ＋12cos2x ＋12＝sin(2x ＋π6)＋12. ∵b 2＝ac ，∴cosB ＝a 2＋c 2－b 22ac ≥2ac －ac 2ac ＝12. ∴0＜B ≤π3， ∴M ＝{θ|0＜θ≤π3}． ∵x ∈M ，∴π6＜2x ＋π6≤5π6. ∴1≤f(x)≤32，即f(x)的值域为[1，32]．。
高考数学平面向量的数量积及应用举例专题练习
平面向量的数量积及应用举例(30分钟60分)一、选择题(每小题5分,共25分)1.已知|a|=6,|b|=3,向量a在b方向上的投影是4,则a·b为( )A.12B.8C.-8D.2【解析】选A.因为|a|cos<a,b>=4,|b|=3,所以a·b=|a||b|·cos<a,b>=3×4=12.2.如图,在圆C中,点A,B在圆上,则·的值()A.只与圆C的半径有关B.既与圆C的半径有关,又与弦AB的长度有关C.只与弦AB的长度有关D.是与圆C的半径和弦AB的长度均无关的定值【解析】选C.如图,过圆心C作CD⊥AB,垂足为D,则·=||||·cos∠CAB=||2.所以·的值只与弦AB的长度有关.3.在△ABC中,若||2=·+·+·,则△ABC是( )A.等边三角形B.锐角三角形C.钝角三角形D.直角三角形【解析】选 D.依题意得||2=·(+)+·=||2+·,所以·=0,⊥,△ABC是直角三角形.【变式备选】已知向量a=(,1),b=(0,1),c=(k,),若a+2b与c垂直,则k= ( )A.-3B.-2C.1D.-1【解析】选A.因为a+2b与c垂直,所以(a+2b)·c=0,即a·c+2b·c=0,所以k++2=0,解得k=-3.4.已知△ABC为等边三角形,AB=2,设点P,Q满足=λ,=(1-λ),λ∈R,若·=-,则λ= ( )A. B.C. D.【解析】选A.因为·=-,所以-=·=·=-||2-λ||2+·=-4-4λ+2=-2λ2+2λ-2,解得λ=.【一题多解】选A.如图,建立平面直角坐标系,设A(-1,0),B(1,0),C(0,),另设P(x1,0),Q(x2,y2),由=λ,得x1=2λ-1,由=(1-λ),得x2=-λ;y2=(1-λ),于是=(-λ-1,(1-λ)),=(2λ-1,-),由·=-得:(-λ-1)(2λ-1)-3(1-λ)=-,解得λ=.【变式备选】已知非零向量a,b的夹角为,且|b|=1,|b-2a|=1,则|a|= ( )A. B.1 C. D.2【解析】选A.依题意得(b-2a)2=1,即b2+4a2-4a·b=1,1+4|a|2-2|a|=1, 4|a|2-2|a|=0(|a|≠0),因此|a|=.5.(2017·全国卷Ⅲ)已知△ABC是边长为2的等边三角形,P为平面ABC内一点,则·(+)的最小值是( )A.-2B.-C.-D.-1【解析】选B.取BC的中点D,以BC为x轴,BC的垂直平分线AD为y轴,D为坐标原点建立坐标系,则A(0,),B(-1,0),C(1,0),设P(x,y),所以=(-x,-y),=(-1-x,-y),=(1-x,-y),所以+=(-2x,-2y),·(+)=2x2-2y(-y)=2x2+2-≥-,当P时,·(+)取得最小值,最小值为-.【变式备选】已知平面向量a,b的夹角为120°,且a·b=-1,则|a-b|的最小值为( ) A. B. C. D.1【解析】选 A.由题意可知-1=a·b=|a|·|b|cos 120°,所以2=|a|·|b|≤,即|a|2+|b|2≥4,当且仅当|a|=|b|时等号成立,|a-b|2=a2-2a·b+b2=a2+b2+2≥4+2=6,所以|a-b|≥,所以|a-b|的最小值为.二、填空题(每小题5分,共15分)6.已知向量m=(λ+1,1),n=(λ+2,2),若(m+n)⊥(m-n),则向量m,n的夹角的余弦值为________.【解析】因为m+n=(2λ+3,3),m-n=(-1,-1),所以由(m+n)⊥(m-n)得(m+n)·(m-n)=0,即(2λ+3)×(-1)+3×(-1)=0,解得λ=-3,则m=(-2,1),n=(-1,2),所以cos<m,n>==.答案:7.(2019·济南模拟)已知A(-1,cos θ),B(sinθ,1),若|+|=|-|(O为坐标原点),则锐角θ=________.【解析】利用几何意义求解:由已知可得,+是以OA,OB为邻边所作平行四边形OADB的对角线向量,-则是对角线向量,由对角线相等的平行四边形为矩形.知OA⊥OB.因此·=0,所以锐角θ=.答案:【一题多解】坐标法:+=(sin θ-1,cos θ+1),-=(-sin θ-1,cos θ-1),由|+|=|-|可得(sin θ-1)2+(cos θ+1)2=(-sin θ-1)2+(cos θ-1)2,整理得sin θ=cos θ,于是锐角θ=.答案:8.如图,菱形ABCD的边长为2,∠BAD=60°,M为DC的中点,若N为菱形内任意一点(含边界),则·的最大值为________.【解析】由平面向量的数量积的几何意义知,·等于||与在方向上的投影之积,所以(·)m a x=·=·(+)=||2+||2+·=9.答案:9三、解答题(每小题10分,共20分)9.已知向量a=,b=(cos x,-1).(1)当a∥b时,求2cos2x-sin 2x的值.(2)求f(x)=(a+b)·b在上的值域.【解析】(1)因为a∥b,所以cos x+sin x=0,所以tan x=-,2cos2x-sin 2x===.(2)因为a+b=.f(x)=(a+b)·b=sin.因为-≤x≤0,所以-≤2x+≤,所以-1≤sin≤,所以-≤f(x)≤,所以函数f(x)的值域为.10.已知向量a1=(1,-7),d=(1,1),对任意n∈N*都有a n+1=a n+d.(1)求|a n|的最小值.(2)求正整数m,n,使a m⊥a n.【解析】(1)设a n=(x n,y n),由a n+1=a n+d得所以{x n},{y n}都是公差为1的等差数列.因为a1=(1,-7),所以x n=n,y n=n-8,a n=(n,n-8),|a n|==≥4,|a n|的最小值为4.(2)由(1)可知a n=(n,n-8),a m=(m,m-8),由已知a m⊥a n得:a m·a n=0,mn+(m-8)(n-8)=0,(m-4)(n-4)=-16因为m,n∈N+,所以或或或【变式备选】一条河的两岸平行,河的宽度d=500 m,一艘船从A处出发到河对岸.已知船的速度|v1|=10 km/h,水流速度|v2|=2 km/h.要使船行驶的时间最短,那么船行驶的距离与合速度的比值必须最小.此时我们分三种情况讨论:当船逆流行驶,与水流成钝角时;当船顺流行驶,与水流成锐角时;当船垂直于对岸行驶,与水流成直角时.请同学们计算上面三种情况,并判断是否当船垂直于对岸行驶时,与水流成直角时,所用时间最短【解析】设v1与v2的夹角为θ,合速度为v,v2与v的夹角为α,行驶距离为d,则sin α=所以当θ=90°,即船垂直于对岸行驶时所用时间最短.(20分钟40分)1.(5分)已知菱形ABCD的边长为6,∠ABD=30°,点E,F分别在边BC,DC上,BC=2BE,CD=λCF.若·=-9,则λ的值为( )A.2B.3C.4D.5【解析】选B.依题意得=+=-,=+,因此·=·=-+·,于是有×62+×62×cos 60°=-9,由此解得λ=3.2.(5分)(2018·宜春模拟)已知向量与的夹角为θ,||=2,||=1,=t,=(1-t),||在t0时取最小值,当0<t0<时,cos θ的取值范围为( )A. B.C. D.【解析】选D.建立如图所示的平面直角坐标系,则由题意有:A(2,0),B(cos θ,si n θ),由向量关系可得:=t=(2t,0),=(1-t)=((1-t)cos θ,(1-t)sin θ), 则:||=|-|=,整理可得:||=,满足题意时:t0=-=-,据此可得三角不等式:0<-<,解得:-<cos θ<,即cos θ的取值范围是.3.(5分)如图,已知平面四边形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC与BD交于点O.记I1=·,I2=·,I3=·,则 ( )A.I1<I2<I3B.I1<I3<I2C.I3<I1<I2D.I2<I1<I3【解析】选C.根据题意,I1-I2=·-·=·(-)=·=||·||·cos∠AOB<0,所以I1<I2,同理得,I2>I3,作AG⊥BD于G,又因为AB=AD,所以OB<BG=GD<OD,同理作BF⊥AC于F,而OA<AF=FC<OC,所以||·||<||·||,而cos∠AOB=cos∠COD<0,所以·>·,即I1>I3,所以I3<I1<I2.【一题多解】解答本题还可以用如下的方法选C.如图,建立平面直角坐标系,则B(0,0),A(0,2),C(2,0).设D(m,n),由AD=2和CD=3,得从而有n-m=>0,所以n>m.从而∠DBC>45°,又因为∠BCO=45°,所以∠BOC为锐角.从而∠AOB为钝角.故I1<0,I3<0,I2>0.又因为OA<OC,OB<OD,故可设=-λ1(λ1>1),=-λ2(λ2>1),从而I3=·=λ1λ2·=λ1λ2I1,又因为λ1λ2>1,I1<0,I3<0,所以I3<I1,所以I3<I1<I2.【变式备选】已知圆O的半径为1,A,B是圆上的两点,且∠AOB=,MN是圆O的任意一条直径,若点C满足=λ+(1-λ)(λ∈R),则·的最小值为________.【解析】由题意可得·=(+)·(+)=+·(+)+ ·,因为MN是圆O的任意一条直径,所以+=0,·=-1,所以·=+0-1=-1.要求·的最小值问题就是求的最小值,因为=λ+(1-λ)(λ∈R), 所以点C在直线AB上,则当C在AB中点时,OC⊥AB,OC最小为等边三角形AOB的高线为,此时=,故·的最小值为-1=-.答案:-4.(12分)在如图所示的平面直角坐标系中,已知点A(1,0)和点B(-1,0),||=1,且∠AOC=x,其中O为坐标原点.(1)若x=,设点D为线段OA上的动点,求|+|的最小值.(2)若x∈,向量m=,n=(1-cos x,sin x-2cos x),求m·n的最小值及对应的x值. 【解析】(1)设D(t,0)(0≤t≤1),当x=时,可得C,所以+=,所以|+|2=+(0≤t≤1),所以当t=时,|+|2取得最小值为,故|+|的最小值为.(2)由题意得C(cos x,sin x),m==(cos x+1,sin x),则m·n=1-cos2x+sin2x-2sin xcos x=1-cos 2x-sin 2x=1-sin.因为x∈,所以≤2x+≤.所以当2x+=,即x=时,m·n=1-sin取得最小值1-,所以m·n的最小值为1-,此时x=.5.(13分)已知向量a=(cos α,sinα),b=(cos β,sinβ),c=(-1,0).(1)求向量b+c的模的最大值.(2)设α=,且a⊥(b+c),求cos β的值.【解析】(1)b+c=(cos β-1,sin β),则|b+c|2=(cos β-1)2+sin2β=2(1-cos β).因为-1≤cos β≤1,所以0≤|b+c|2≤4,即0≤|b+c|≤2.当cos β=-1时,有|b+c|=2,所以向量b+c的模的最大值为2.(2)若α=,则a=.又由b=(cos β,sin β),c=(-1,0)得a·(b+c)=·(cos β-1,sin β)=cos β+sin β-.因为a⊥(b+c),所以a·(b+c)=0,即cos β+sin β=1,所以sin β=1-cos β,平方后化简得cos β(cos β-1)=0,解得cos β=0或cos β=1.经检验cos β=0或cos β=1即为所求.【方法技巧】涉及三角问题求解方法:去除向量的包装外衣,转化为形如:y=Asin(ωx+φ)+k,但一定要关注自变量x的取值范围.另外三角函数与代数函数一个很大的区别就是一般先要处理三角函数表达式,处理的结果之一就是转化为形如:y=Asin(ωx+φ),这一点很重要.。
数学一轮复习课后限时集训34平面向量的数量积与平面向量应用举例含解析
课后限时集训(三十四)平面向量的数量积与平面向量应用举例建议用时:40分钟一、选择题1．（2018·全国卷Ⅱ)已知向量a,b满足|a|＝1，a·b＝－1，则a·（2a－b）＝（) A．4B．3C．2D．0B［a·(2a－b）＝2a2－a·b＝2－(－1)＝3，故选B。
］2．已知平面向量a＝（－2，3），b＝(1,2），向量λa＋b与b 垂直，则实数λ的值为（）A．错误!B．－错误!C．错误!D．－错误!D［∵a＝（－2，3），b＝(1,2)，∴λa＋b＝(－2λ＋1，3λ＋2）．∵λa＋b与b垂直，∴(λa＋b）·b＝0,∴(－2λ＋1,3λ＋2)·(1,2)＝0，即－2λ＋1＋6λ＋4＝0，解得λ＝－错误!.］3．(多选)已知向量a＝(1，－1），b＝（2，x),设a与b的夹角为α,则()A．若a∥b,则x＝－2B．若x＝1，则｜b－a|＝5C．若x＝－1，则a与b的夹角为60°D．若a＋2b与a垂直，则x＝3ABD［由a∥b可得x＝－2，故A正确；若x＝1,则b＝(2,1)，｜b－a|＝｜（2，1)－（1,－1）｜＝错误!＝错误!，故B正确；当x＝－1时，cos〈a，b>＝a·b｜a｜｜b|＝错误!＝错误!≠错误!，故C错误;a＋2b＝(5,－1＋2x），由5＋(－1)（－1＋2x)＝0,解得x＝3，故D 正确．］4．(2020·武汉模拟）已知向量|a｜＝2，向量a与b夹角为错误!，且a·b＝－1，则|a－b｜＝（)A．错误!B．2C．错误!D．4A[由平面向量数量积的定义可知，a·b＝|a｜·|b｜·cos 错误!＝错误!·|b｜·错误!＝－1，∴｜b|＝1，∴|a－b|＝｜a－b|2＝错误!＝错误!＝错误!。
故选A。
］5．若O为△ABC所在平面内任意一点,且满足（错误!－错误!）·(错误!＋错误!－2错误!）＝0，则△ABC的形状为（）A．等腰三角形B．直角三角形C．等边三角形D．等腰直角三角形A［∵(错误!－错误!)·(错误!＋错误!－2错误!)＝0，∴错误!·［（错误!－错误!)＋（错误!－错误!）]＝错误!·（错误!＋错误!)＝0。
平面向量数量积及几何意义的应用
小题 速解
类型二 平面向量的数量积的计算与应用
[例2] (1)已知a，b是单位向量，a·b＝0，若向量c满足|c－a－b|＝1，
则|c|的取值范围是( )
A．[ 2－1， 2＋1]
B．[ 2－1， 2＋2]
C．[1， 2＋1]
D．[1， 2＋2]
小题 速解
类型二 平面向量的数量积的计算与应用
－x，－y)，b－c＝(－x,1－y)，则(a－c)·(b－c)＝(1－x)(－x)＋
(－y)(1－y)＝x2＋y2－x－y＝1－x－y≤0，即x＋y≥1.又a＋b－c
＝(1－x,1－y)，
∴|a＋b－c|＝ 1－x2＋1－y2
＝ x－12＋y－12.
①
法一：如图，c＝(x，y)对应点在 »AB 上，而①式的几何意义为点P到 »AB 上点的距离，其最大值为1. 法二：|a＋b－c| ＝ x－12＋y－12 ＝ x2＋y2－2x－2y＋2 ＝ 3＋2－x－y＝ 3－2x＋y， 由x＋y≥1，∴|a＋b－c|≤ 3－2＝1，最大值为1.
小题 速解
类型二 平面向量的数量积的计算与应用
(速解法) 用“平面几何图形辅助法”作出适合题意的向量a，b，利用|c| 的几何意义求解．
如图，作O→A＝a，O→B＝b，且∠AOB＝90°，以O→A，O→B为邻边作正方形
OADB，则O→D＝a＋b，以O为圆心，OA＝1为半径作圆，在圆上任取一
点C，则OC＝1，若
=1- cos θ.
2
故(a-c)·（b-c）的最小值为1- .
3.(2008·浙江理)已知a、b是平面内两个互相垂
直的单位向量，若向量c满足（a-c）·（b-c）
新高考一轮复习人教版6.2 平面向量的数量积及其应用作业2
6.2 平面向量的数量积及其应用基础篇 固本夯基考点一 平面向量的数量积1.(2019课标Ⅱ理,3,5分)已知AB ⃗⃗⃗⃗ =(2,3),AC ⃗⃗⃗⃗ =(3,t),|BC ⃗⃗⃗⃗ |=1,则AB ⃗⃗⃗⃗ ·BC⃗⃗⃗⃗ =( ) A.-3 B.-2 C.2 D.3 答案 C2. (2022届山东日照开学校际联考,2)如图,AB 是单位圆O 的直径,C,D 是半圆弧AB 上的两个三等分点,则AC⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗ =( )A.1B.√32C.32D.√3答案 C3.(2022届江苏淮安车桥中学入学调研,7)已知△ABC 的外心为O,2AO ⃗⃗⃗⃗ =AB ⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗ ,|AO ⃗⃗⃗⃗ |=|AB ⃗⃗⃗⃗ |=2,则AO ⃗⃗⃗⃗ ·AC⃗⃗⃗⃗ 的值是( ) A.√3 B.32C.2√3D.6 答案 D4.(多选)(2020山东省实验中学诊断二,11)关于平面向量a,b,c,下列说法中不正确．．．的是( ) A.若a ∥b 且b ∥c,则a ∥c B.(a+b)·c=a ·c+b ·c C.若a ·b=a ·c,且a ≠0,则b=c D.(a ·b)·c=a ·(b ·c) 答案 ACD5.(2022届河北邢台“五岳联盟”10月联考,13)设向量a,b 均为单位向量,且a ⊥b,则(a+2b)·(3a-5b)= .? 答案 -76.(2022届湖南三湘名校、五市十校联考,14)已知点P(-2,0),AB 是圆x 2+y 2=1的直径,则PA⃗⃗⃗⃗ ·PB ⃗⃗⃗⃗ = .? 答案 37.(2021新高考Ⅱ,15,5分)已知向量a+b+c=0,|a|=1,|b|=|c|=2,a ·b+b ·c+c ·a= .? 答案 -928.(2020湖南永州祁阳二模,8)已知平面向量a,b,e,|e|=1,a ·e=1,b ·e=-2,且|2a+b|=2,则a ·b 的最大值是 .? 答案 -32考点二 平面向量数量积的应用1.(2021石家庄一模,2)设向量a=(1,2),b=(m,-1),且(a+b)⊥a,则实数m=( ) A.-3 B.32C.-2D.-32答案 A2.(2020课标Ⅱ文,5,5分)已知单位向量a,b 的夹角为60°,则在下列向量中,与b 垂直的是( ) A.a+2b B.2a+b C.a-2b D.2a-b 答案 D3.(2022届百师联盟9月一轮复习联考一,11)已知在△ABC 中,AB=AC=2,BC=3,点E 是边BC 上的动点,则当EA ⃗⃗⃗⃗ ·EB ⃗⃗⃗⃗ 取得最小值时,|EA⃗⃗⃗⃗ |=( ) A.√374B.√372C.√102D.√142答案 A4.(多选)(2022届辽宁六校期初联考,11)给出下列命题,其中正确的有( ) A.非零向量a,b 满足|a|=|b|=|a-b|,则a 与a+b 的夹角为30°B.若(AB⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗ )·BC ⃗⃗⃗⃗ =0,则△ABC 为等腰三角形 C.等边△ABC 的边长为2,则AB⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗ =2 D.已知向量a=(1,-2),b=(k,1)且a ⊥(a+b),则k=0 答案 AB5.(多选)(2022届河北神州智达省级联测,9)设0<θ<π,非零向量a=(sin2θ,cos θ),b=(cos θ,1),则( ) A.若tan θ=12,则a ∥b B.若θ=3π4,则a ⊥b C.存在θ,使2a=b D.若a ∥b,则tan θ=12答案 ABD6.(多选)(2022届辽宁名校联盟9月联考,9)已知向量a=(2,0),b=(1,1),则( ) A.|a|=|b| B.a 与b 的夹角为π4C.(a-b)⊥bD.和b 同向的单位向量是(12,12) 答案 BC7.(多选)(2022届广东深圳福田外国语高级中学调研二,10)已知向量a+b=(1,1),a-b=(-3,1),c=(1,1),设a,b 的夹角为θ,则( )A.|a|=|b|B.a ⊥cC.b ∥cD.θ=135° 答案 BD8.(2021全国甲理,14,5分)已知向量a=(3,1),b=(1,0),c=a+kb.若a ⊥c,则k= .? 答案 -1039.(2020课标Ⅱ理,13,5分)已知单位向量a,b 的夹角为45°,ka-b 与a 垂直,则k= .? 答案√2210.(2020课标Ⅰ文,14,5分)设向量a=(1,-1),b=(m+1,2m-4),若a ⊥b,则m= .? 答案 5综合篇 知能转换考法一 求平面向量模的方法1.(2022届福建南平10月联考,6)已知单位向量e 1,e 2的夹角为2π3,则|e 1-λe 2|的最小值为( ) A.√22B.12C.√32D.34答案 C2.(2022届湖北九师联盟10月质量检测,5)已知向量a,b 满足|a|=2√2,|b|=1,|a-b|=√6,则|a+2b|=( ) A.2√3 B.3√2 C.4√2 D.3√3 答案 B3.(多选)(2021新高考Ⅰ,10,5分)已知O 为坐标原点,点P 1(cos α,sin α),P 2(cos β,-sin β),P 3(cos(α+β),sin(α+β)),A(1,0),则( )A.|OP 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=|OP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |B.|AP 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=|AP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |C.OA ⃗⃗⃗⃗ ·OP 3⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =OP 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·OP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗D.OA ⃗⃗⃗⃗ ·OP 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =OP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·OP 3⃗⃗⃗⃗⃗⃗答案 AC4.(2022届四省八校期中,14)已知向量a=(x,1),b=(1,-2),若a ∥b,则|a-2b|= .? 答案5√525.(2022届广东深圳福田外国语高级中学调研二,15)已知非零向量a,b 满足|a|=√7+1,|b|=√7-1,且|a-b|=4,则|a+b|= .? 答案 46.(2021全国甲文,13,5分)若向量a,b 满足|a|=3,|a-b|=5,a ·b=1,则|b|= .? 答案 3√27.(2020课标Ⅰ理,14,5分)设a,b 为单位向量,且|a+b|=1,则|a-b|= .? 答案√38.(2021河北衡水中学联考二,13)若向量a,b 满足a=(cos θ,sin θ)(θ∈R),|b|=2,则|2a-b|的取值范围为 .? 答案 [0,4]考法二 求平面向量夹角的方法1.(2022届山东烟台莱州一中开学考,4)已知|a|=√2,|b|=4,当b ⊥(4a-b)时,向量a 与b 的夹角为( ) A.π6B.π4C.2π3D.3π4答案 B2.(2020山东全真模拟,4)已知扇形AOB,∠AOB=θ,扇形半径为√3,C 是弧AB 上一点,若OC⃗⃗⃗⃗ =2√33OA ⃗⃗⃗⃗ +√33OB ⃗⃗⃗⃗ ,则θ=( ) A.π6B.π3C.π2D.2π3答案 D3.(2022届湖北部分重点中学开学联考,14)已知向量a,b 满足|a|=2,|b|=√2,且(2b-a)⊥a,则cos<a,b>= .? 答案√224.(2019课标Ⅲ理,13,5分)已知a,b 为单位向量,且a ·b=0,若c=2a-√5b,则cos<a,c>= .? 答案23应用篇 知行合一应用 向量在平面几何中的应用1.(多选)(2022届广东深圳六校联考二,9)已知平面向量AB⃗⃗⃗⃗ =(-1,k),AC ⃗⃗⃗⃗ =(2,1),若△ABC 是直角三角形,则k 的可能取值是( )A.-2B.2C.5D.7 答案 BD2.(2020新高考Ⅰ,7,5分)已知P 是边长为2的正六边形ABCDEF 内的一点,则AP ⃗⃗⃗⃗ ·AB⃗⃗⃗⃗ 的取值范围是( ) A.(-2,6) B.(-6,2) C.(-2,4) D.(-4,6) 答案 A3.(2018天津理,8,5分)如图,在平面四边形ABCD 中,AB ⊥BC,AD ⊥CD,∠BAD=120°,AB=AD=1.若点E 为边CD 上的动点,则AE ⃗⃗⃗⃗ ·BE⃗⃗⃗⃗ 的最小值为( )A.2116 B.32 C.2516D.3 答案 A4.(2021山东烟台一模,6)平行四边形ABCD 中,AB=4,AD=3,∠BAD=60°,Q 为CD 的中点,点P 在对角线BD 上,且BP ⃗⃗⃗⃗ =λBD ⃗⃗⃗⃗ ,若AP ⃗⃗⃗⃗ ⊥BQ ⃗⃗⃗⃗ ,则λ=( )A.14B.12C.23D.34答案 A5. (2020天津,15,5分)如图,在四边形ABCD 中,∠B=60°,AB=3,BC=6,且AD ⃗⃗⃗⃗ =λBC ⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗ ·AB ⃗⃗⃗⃗ =-32,则实数λ的值为 ,若M,N 是线段BC 上的动点,且|MN ⃗⃗⃗⃗⃗ |=1,则DM ⃗⃗⃗⃗⃗ ·DN⃗⃗⃗⃗⃗ 的最小值为 .?答案16;1326.(2020北京,13,5分)已知正方形ABCD 的边长为2,点P 满足AP⃗⃗⃗⃗ =12(AB ⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗ ),则|PD ⃗⃗⃗⃗ |= ;PB ⃗⃗⃗⃗ ·PD ⃗⃗⃗⃗ = .? 答案√5;-1答案185或0 8.(2019天津,14,5分)在四边形ABCD 中,AD ∥BC,AB=2√3,AD=5,∠A=30°,点E 在线段CB 的延长线上,且AE=BE,则BD⃗⃗⃗⃗ ·AE ⃗⃗⃗⃗ = .?答案 -19.(2022届江苏如皋11月期中,19)如图,在△ABC 中,角A,B,C 所对的边分别为a,b,c,已知c=4,b=2,sin2C=sinB,且D 为BC 的中点,点E 满足AE⃗⃗⃗⃗ =13AB ⃗⃗⃗⃗ +23AC ⃗⃗⃗⃗ . (1)求a 的值; (2)求cos ∠DAE 的值.解析 (1)由sin2C=sinB,得2sinCcosC=sinB,由正弦定理,得2ccosC=b.又b=2,c=4,所以cosC=b 2c =14.在△ABC 中,根据余弦定理的推论得cosC=a 2+b 2−c 22ab =14,解得a=4(舍负).(2)由(1)知,a=c=4,所以∠BAC=C,cos ∠BAC=cosC=14.记AB⃗⃗⃗⃗ =a,AC ⃗⃗⃗⃗ =b,则|a|=4,|b|=2. 因为AE⃗⃗⃗⃗ =13a+23b,AD ⃗⃗⃗⃗ =12a+12b,所以AE ⃗⃗⃗⃗ ·AD ⃗⃗⃗⃗ =(13a +23b )·(12a +12b )=16a 2+12a ·b+13b 2=16×42+12×4×2×14+13×22=5,|AE⃗⃗⃗⃗ |=√(13a +23b )2=√19a 2+49a ·b +49b 2=√19×42+49×4×2×14+49×22=2√103, |AD⃗⃗⃗⃗ |=√(12a +12b )2=√14a 2+12a ·b +14b 2=√14×42+12×4×2×14+14×22=√6, 故cos ∠DAE=AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |AE ⃗⃗⃗⃗⃗ ||AD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√103×=√154.创新篇 守正出奇创新 利用解析几何思维解决向量问题1.(2022届湖北金太阳11月联考,8设问创新)已知四边形ABCD 是半径为√2的圆O 的内接正方形,P 是圆O 上的任意一点,则PA⃗⃗⃗⃗ 2+PB ⃗⃗⃗⃗ 2+PC ⃗⃗⃗⃗ 2+PD ⃗⃗⃗⃗ 2的值为( ) A.8 B.16 C.32 D.与P 的位置有关 答案 B2.(2022届湖北九师联盟10月质量检测,7素材创新)将一条线段AB 分割成两条线段AP 、BP(AP>BP),若PB AP =AP AB =√5−12,则称这种分割为黄金分割P 为黄金分割点,√5−12为黄金分割比.黄金分割不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用.在△ABC 中,点D 为线段BC 的黄金分割点(BD>DC),AB=2,AC=3,∠BAC=60°,则AD⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗ =( ) A.7√5−92 B.9−7√52 C.9√5−72 D.7−9√52答案 A3.(2022届山东烟台莱州一中开学考,6设问创新)O 是平面上一定点,A 、B 、C 是平面上不共线的三个点,动点P 满足OP ⃗⃗⃗⃗ =OA⃗⃗⃗⃗ +λ(AB⃗⃗⃗⃗ +AC ⃗⃗⃗⃗ ),λ∈[0,+∞),则点P 的轨迹一定通过△ABC 的( ) A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心 答案 C3. (2018天津文,8,5分|解法创新)在如图的平面图形中,已知OM=1,ON=2,∠MON=120°,BM⃗⃗⃗⃗⃗ =2MA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,CN ⃗⃗⃗⃗ =2NA ⃗⃗⃗⃗ ,则BC ⃗⃗⃗⃗ ·OM ⃗⃗⃗⃗⃗ 的值为( )A.-15B.-9C.-6D.0 答案 C5.(2018浙江,9,4分|解法创新)已知a,b,e 是平面向量,e 是单位向量.若非零向量a 与e 的夹角为π3,向量b 满足b 2-4e ·b+3=0,则|a-b|的最小值是( ) A.-√31 B.√3+1 C.2 D.2-√3 答案 A。
2019届高考数学复习平面向量第三节平面向量的数量积及应用举例夯基提能作业本文
第三节平面向量的数量积及应用举例A组基础题组1.已知向量a,b均为单位向量,若它们的夹角是60°,则|a-3b|=( )A.3B.2C. D.2.(2018云南第一次统一检测)在▱ABCD中,||=8,||=6,N为DC的中点,=2,则·=( )A.48B.36C.24D.123.已知平面向量a,b的夹角为,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D为BC的中点,则||等于( )A.2B.4C.6D.84.如图,已知平面四边形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC与BD交于点O.记I1=·,I2=·,I3=·,则( )A.I1<I2<I3B.I1<I3<I2C.I3<I1<I2D.I2<I1<I35.设单位向量e1,e2的夹角为,a=e1+2e2,b=2e1-3e2,则b在a方向上的投影为.6.(2017山东,12,5分)已知e1,e2是互相垂直的单位向量.若e1-e2与e1+λe2的夹角为60°,则实数λ的值是.7.(2017河北石家庄质量检测(一))已知与的夹角为90°,||=2,||=1,=λ+μ(λ,μ∈R),且·=0,则的值为.8.在平面直角坐标系xOy中,已知向量m=,n=(sin x,cos x),x∈.(1)若m⊥n,求tan x的值;(2)若m与n的夹角为,求x的值.9.如图,已知O为坐标原点,向量=(3cos x,3sin x),=(3cos x,sin x),=(,0),x∈.(1)求证:(-)⊥;(2)若△ABC是等腰三角形,求x的值.B组提升题组1.若两个非零向量a,b满足|a+b|=|a-b|=2|a|,则向量a+b与a-b的夹角为( )A. B. C. D.2.在△ABC中,∠A=60°,AB=3,AC=2.若=2,=λ-(λ∈R),且·=-4,则λ的值为.3.已知|a|=4,|b|=3,(2a-3b)·(2a+b)=61.(1)求a与b的夹角θ;(2)求|a+b|;(3)若=a,=b,求△ABC的面积.4.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,向量m=(cos(A-B),sin(A-B)),n=(cos B,-sin B),且m·n=-.(1)求sin A的值;(2)若a=4,b=5,求角B的大小及向量在方向上的投影.答案精解精析A组基础题组1.D (a-3b)2=|a|2-6a·b+9|b|2=1-6cos 60°+9=7,∴|a-3b|=,故选D.2.C ·=(+)·(+)=·=-=×82-×62=24,故选C.3.A 因为=(+)=(2a+2b+2a-6b)=2a-2b,所以||2=4(a-b)2=4(a2-2b·a+b2)=4×=4,则||=2.4.C 解法一:因为AB=BC,AB⊥BC,∴∠BCO=45°.过B作BE⊥AC于E,则∠EBC=45°.因为AD<DC,所以D、A在BE所在直线的同侧,从而∠DBC>45°,又∠BCO=45°,∴∠BOC为锐角.从而∠AOB为钝角,所以∠DOC为钝角.故I1<0,I3<0,I2>0.又OA<OC,OB<OD,故可设=-λ1(λ1>1),=-λ2(λ2>1),从而I3=·=λ1λ2·=λ1λ2I1,又λ1λ2>1,I1<0,∴I3<I1<0,∴I3<I1<I2.故选C.解法二:如图,建立直角坐标系,则B(0,0),A(0,2),C(2,0).设D(m,n),由AD=2和CD=3,得从而有n-m=>0,∴n>m.从而∠DBC>45°,又∠BCO=45°,∴∠BOC为锐角.从而∠AOB为钝角.故I1<0,I3<0,I2>0.又OA<OC,OB<OD,故可设=-λ1(λ1>1),=-λ2(λ2>1),从而I3=·=λ1λ2·=λ1λ2I1,又λ1λ2>1,I1<0,I3<0,∴I3<I1,∴I3<I1<I2.故选C.5.答案-解析依题意得e 1·e2=1×1×cos=-,|a|===,a·b=(e1+2e2)·(2e1-3e2)=2-6+e1·e2=-,因此b在a方向上的投影为==-.6.答案解析由题意不妨设e 1=(1,0),e2=(0,1),则e1-e2=(,-1),e1+λe2=(1,λ).根据向量的夹角公式得cos 60°===,所以-λ=,解得λ=.7.答案解析根据题意,建立如图所示的平面直角坐标系,则A(0,0),B(0,2),C(1,0),所以=(0,2),=(1,0),=(1,-2).设M(x,y),则=(x,y),所以·=(x,y)·(1,-2)=x-2y=0,所以x=2y,又=λ+μ,即(x,y)=λ(0,2)+μ(1,0)=(μ,2λ),所以x=μ,y=2λ,所以==.8.解析(1)∵m⊥n,∴m·n=0,故sin x-cos x=0,∴tan x=1.(2)∵m与n的夹角为,∴cos<m,n>===,故sin=.又x∈,∴x-∈,则x-=,即x=,故x的值为.9.解析(1)证明:∵-=(0,2sin x),∴(-)·=0×+2sin x×0=0,∴(-)⊥.(2)△ABC是等腰三角形,则AB=BC,∴(2sin x)2=(3cos x-)2+sin2x,整理得2cos2x-cos x=0,解得cos x=0或cos x=.∵x∈,∴cos x=,x=.B组提升题组1.D 由|a+b|=|a-b|可知a⊥b,设=b,=a,如图,作矩形ABCD,连接AC,BD,可知=a+b,=a-b,设AC与BD的交点为O,结合题意可知OA=OD=AD,∴∠AOD=,∴∠DOC=,又向量a+b与a-b的夹角为与的夹角,故所求夹角为,选D.2.答案解析由=2得=+,所以·=·(λ-)=λ·-+λ-·,又·=3×2×cos 60°=3,=9,=4,所以·=λ-3+λ-2=λ-5=-4,解得λ=.3.解析(1)因为(2a-3b)·(2a+b)=61,所以4|a|2-4a·b-3|b|2=61.又|a|=4,|b|=3,所以64-4a·b-27=61,所以a·b=-6,所以cos θ===-.又0≤θ≤π,所以θ=π.(2)|a+b|2=(a+b)2=|a|2+2a·b+|b|2=42+2×(-6)+32=13.所以|a+b|=.(3)因为与的夹角θ=π,所以∠ABC=π-=.又||=|a|=4,||=|b|=3,所以S△ABC=||||·sin∠ABC=×4×3×=3.4.解析(1)由m·n=-,得cos(A-B)cos B-sin(A-B)sin B=-,所以cos A=-,因为0<A<π,所以sin A===.(2)由正弦定理,得=,则sin B===,因为a>b,所以A>B,且B是△ABC一内角,则B=.由余弦定理得(4)2=52+c2-2×5c×,解得c=1,c=-7(舍去),故向量在方向上的投影为||cos B=ccos B=1×=.。
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平面向量的数量积与应用举例专题训练
A组基础题组
1.已知向量a=(2,1),b=(1,m),c=(2,4),且(2a-5b)⊥c,则实数m=( )
A.-
B.-
C.
D.
2.已知向量a=(1,0),|b|=,a与b的夹角为45°,若c=a+b,d=a-b,则c在d方向上的投影为( )
A. B.- C.1 D.-1
3.向量a,b满足|a+b|=2|a|,且(a-b)·a=0,则a,b的夹角的余弦值为( )
A.0
B.
C.
D.
4.如图,已知平面四边形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC与BD交于点O.记
I1=·,I2=·,I3=·,则( )
A.I1<I2<I3
B.I1<I3<I2
C.I3<I1<I2
D.I2<I1<I3
5.若O为△ABC所在平面内任一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC的形状为( )
A.等腰三角形
B.直角三角形
C.正三角形
D.等腰直角三角形
6.已知a=(1,2),b=(3,4),若a+kb与a-kb垂直,则实数k= .
7.如图所示,在等腰直角三角形AOB中,OA=OB=1,=4,则·(-)= .
8.已知平面向量m,n的夹角为,且|m|=,|n|=2,在△ABC中,=2m+2n,=2m-6n,=,则
||= .
9.已知向量a=(2,-1),b=(1,x).
(1)若a⊥(a+b),求|b|的值;
(2)若a+2b=(4,-7),求向量a与b夹角的大小.
10.已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-∈[0,π].
(1)若a∥b,求x的值;
(2)记f(x)=a·b,求f(x)的最大值和最小值以及对应的x的值.
B组提升题组
1.已知a、b均为单位向量,且a·b=0.若|c-4a|+|c-3b|=5,则|c+a|的取值范围是( )
A.[3,]
B.[3,5]
C.[3,4]
D.[,5]
2.非零向量m,n的夹角为,且满足|n|=λ|m|(λ>0),向量组x1,x2,x3由一个m和两个n排列而成,向量组
y1,y2,y3由两个m和一个n排列而成,若x1·y1+x2·y2+x3·y3的所有可能值中的最小值为4|m|2,则λ
= .
3.在平面直角坐标系xOy中,已知点A(-1,-2),B(2,3),C(-2,-1).
(1)求以线段AB,AC为邻边的平行四边形的两条对角线的长;
(2)设实数t满足(-t)·=0,求t的值.
4.在如图所示的平面直角坐标系中,已知点A(1,0)和点B(-1,0),||=1,且∠AOC=θ,其中O为坐标原点.
(1)若θ=π,设点D为线段OA上的动点,求|+|的最小值;
(2)若θ∈,向量m=,n=(1-cos θ,sin θ-2cos θ),求m·n的最小值及对应的θ的值.
答案精解精析
A组基础题组
1.D 因为2a-5b=2(2,1)-5(1,m)=(-1,2-5m),又(2a-5b)⊥c,所以(2a-5b)·c=0,即
(-1,2-5m)·(2,4)=-2+4(2-5m)=0,解得m=,故选D.
2.D 依题意得|a|=1,a·b=1××cos 45°=1,|d|=-=-·=1,c·d=a2-b2=-1,因此c在d方向上的投影等于·=-1,故选D.
3.B (a-b)·a=0⇒a2=b·a,|a+b|=2|a|⇒a2+b2+2a·b=12a2⇒b2=9a2,所以cos<a,b>=·
·=
·
=.
故选B.
4.C 因为AB=BC,AB⊥BC,∴∠BCO=45°.过B作BE⊥AC于E,则∠EBC=45°.因为AD<DC,所以D、A在BE 所在直线的同侧,从而∠DBC>45°,又∠BCO=45°,
∴∠BOC为锐角.
从而∠AOB为钝角,所以∠DOC为钝角.故I1<0,I3<0,I2>0.
又OA<OC,OB<OD,故可设=-λ1(λ1>1),=-λ2(λ2>1),
从而I3=·=λ1λ2·=λ1λ2I1,
又λ1λ2>1,I1<0,∴I3<I1<0,∴I3<I1<I2.故选C.
5.A (-)·(+-2)=0,即·(+)=0,∵-=,∴(-)·(+)=0,即||=||,∴△ABC是等腰三角形,故选A.
6.答案±
解析已知a=(1,2),b=(3,4),
若a+kb与a-kb垂直,则(a+kb)·(a-kb)=0,即a2-k2b2=0,即5-25k2=0,即k2=,所以k=±.
7.答案-
解析由已知得||=,||=,
则·(-)=(+)·=·+·=cos +×=-.
8.答案 2
解析因为=,
所以点D为BC的中点,
所以=(+)=2m-2n,
又因为|m|=,|n|=2,平面向量m,n的夹角为,所以
||=2|m-n|=2-=2-=2.
9.解析(1)由题意得a+b=(3,-1+x).
由a⊥(a+b),可得6+1-x=0,
解得x=7,即b=(1,7),
所以|b|=
(2)a+2b=(4,2x-1)=(4,-7),
故x=-3,所以b=(1,-3),所以cos<a,b>=·==,
因为<a,b>∈[0,π],所以a与b的夹角是.
10.解析(1)因为a=(cos x,sin x),b=(3,-),a∥b,
所以-cos x=3sin x.
若cos x=0,则sin x=0,与sin2x+cos2x=1矛盾,故cos x≠0.
于是tan x=-.又x∈[0,π],所以x=.
(2)f(x)=a·b=(cos x,sin x)·(3,-)=3cos x-sin x=2cos.
因为x∈[0,π],所以x+∈,
从而-1≤cos≤.
于是,当x+=,即x=0时, f(x)取到最大值3;
当x+=π,即x=时, f(x)取到最小值-2.
B组提升题组
1.B ∵a、b均为单位向量,且a·b=0,
∴设a=(1,0),b=(0,1),c=(x,y),
代入|c-4a|+|c-3b|=5,得-+-=5,即(x,y)到A(4,0)和B(0,3)的距离和为5,令c 的起点为坐标原点O,则c的终点轨迹是点(4,0)和(0,3)之间的线段(如图),
又|c+a|=表示M(-1,0)到线段AB上点的距离,
最小值是点(-1,0)到直线3x+4y-12=0的距离,∴|c+a|min=--=3.
又最大值为|MA|=5,
∴|c+a|的取值范围是[3,5].故选B.
2.答案
解析由题意知,x 1·y1+x2·y2+x3·y3的运算结果有以下两种可能:
①|m|2+m·n+|n|2=|m|2+λ|m|·|m|cos+λ2|m|2=·|m|2;
②m·n+m·n+m·n=3λ|m|·|m|cos=|m|2,
又λ2++1-=λ2-λ+1=-+>0,所以|m|2=4|m|2,即=4,解得λ=.
3.解析(1)由题设知=(3,5),=(-1,1),则+=(2,6),-=(4,4).
所以|+|=2-|=4
故两条对角线的长分别为2,4.
(2)由题设知=(-2,-1),-t=(3+2t,5+t).
由(-t)·=0,
得(3+2t,5+t)·(-2,-1)=0,
所以5t=-11,所以t=-.
4.解析(1)设D(t,0)(0≤t≤1),由题易知C-,所以+=-,
所以|+|2=-t+t2+=t2-t+1=-+(0≤t≤1),
所以当t=时,|+|2最小,最小值为.
(2)由题意得C(cos θ,sin θ),m==(cos θ+1,sin θ),
则m·n=1-cos2θ+sin2θ-2sin θcos θ=1-cos 2θ-sin 2θ=1-sin.因为θ∈,所以≤2θ+≤,
所以-≤sin≤1,所以1-≤1-sin≤2,
所以当2θ+=,即θ=时,m·n的最小值为1-.。