【金版教程】高考数学(理)二轮复习考前冲刺攻略练习:三角函数平面向量含答案
2020届高考数学(理)二轮高分冲刺专题五:平面向量(7)平面向量的数量积及其应用(A)+Word版含答案

平面向量(7)平面向量的数量积及其应用(A )1、已知向量2(2,sin ),(cos ,2cos )a x b x x ==r r ,则函数()f x a b =⋅r r 的最小正周期是( ) A.π2 B.π C.2π D.4π2、在ABC △中,135,1BAC AB AC ∠=︒==,D 是边BC 上的一点(包括端点),则AD BC⋅u u u r u u u r 的取值范围是( )A .[]3,0-B .1,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦C .[]0,2D .[]3,2-3、在Rt ABC △中,90C ∠︒=,3AC =,则AB AC ⋅u u u r u u u r 等于( )A .-3B .-6C .9D .64、已知2a b ==,且10,(),2a b c a b d c ⋅==+-,,则d 的取值范围是( )A. B.[0,2] C. D.[0,1]5、向量(,1),(1,2)a x b ==-r r ,且a b ⊥r r ,则a b -r r 等于( )A B C .D .106、在ABC ∆中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c 若cos cos cos a B b A C +=,CB u u u r 则CB u u u r 在CA u u u r 方向上的投影为( )A .1B .2C .3D .47、设a b r r ,是单位向量,且a b r r ,的夹角为60o ,则3c a b =+r r r 的模为( )B.13C.4D.168、已知向量132a b m ==r r (,),(,),且a r 与b r 的夹角为45o ,则m =( )A.-4B.1C.-4或1D.-1或49、已知向量a =r ,则下列向量中与a r 成45︒的夹角的是( )A. (0,0,2)B. (2,0,0)C.D.10、设平面向量(1,2),(2,)a b y ==-r r ,若//a b r r ,则|2|a b -r r 等于( )A.4B.5C.D.11、设()5,2a -r =,()6,2b r =,则212|a|a b 2-⋅r r r =______________. 12、已知向量(1,),(3,1),(1,2)a b c λ===r r r ,若向量2a b -r r 与c r 共线,则向量a r 在向量c r 方向上的投影为__________.13、已知(1,1)a =r ,(2,)b m =r ,()a a b ⊥-r r r ,则||b =r .14、已知向量)2(1=,a ,)1(1=-,b ,()//-c a b ,()⊥+a b c ,则c 与a 夹角的余弦值为 。
2020届高考数学大二轮专题复习冲刺方案-理数(经典版)文档:第二编 专题二 第3讲 平面向量 Word版含解析

第3讲 平面向量「考情研析」1.考查平面向量的基本定理及基本运算,多以熟知的平面图形为背景进行考查,多为选择题、填空题,难度为中低档. 2.考查平面向量的数量积,以选择题、填空题为主,难度为低档;向量作为工具,还常与三角函数、解三角形、不等式、解析几何结合,以解答题形式出现.核心知识回顾1.平面向量的数量积(1)若a ,b 为非零向量,夹角为θ,则a ·b =□01|a ||b |·cos θ. (2)设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ·b =□02x 1x 2+y 1y 2. 2.两个非零向量平行、垂直的充要条件 若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则(1)a ∥b ⇔□01a =λb (b ≠0)⇔□02x 1y 2-x 2y 1=0. (2)a ⊥b ⇔□03a ·b =0⇔□04x 1x 2+y 1y 2=0. 3.利用数量积求长度(1)若a =(x ,y ),则|a |=□01a ·a =□02 x 2+y 2.(2)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB →| =□03 (x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2.4.利用数量积求夹角若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),θ为a 与b 的夹角,则cos θ=□01a ·b |a ||b |=□02x1x 2+y 1y 2x 21+y 21x 22+y 22. 5.三角形“四心”向量形式的充要条件设O 为△ABC 所在平面上一点,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,则 (1)O 为△ABC 的外心⇔□01|OA →|=|OB →|=|OC →|=a 2sin A . (2)O 为△ABC 的重心⇔□02OA →+OB →+OC →=0. (3)O 为△ABC 的垂心⇔□03OA →·OB →=OB →·OC →=OC →·OA →.(4)O 为△ABC 的内心⇔□04aOA →+bOB →+cOC →=0.热点考向探究考向1 平面向量的概念及运算例1 (1)已知向量a =(1,2),b =(-2,3),若m a -n b 与2a +b 共线(其中m ,n ∈R 且n ≠0),则mn =( )A .-2B .2C .-12 D.12答案 A解析 因为m a -n b =(m +2n,2m -3n ),2a +b =(0,7),m a -n b 与2a +b 共线,所以m +2n =0,即mn =-2.故选A.(2)(2019·云南第二次统考)已知点O (0,0),A (-1,3),B (2,-4),OP →=OA →+mAB →.若点P 在y 轴上,则实数m 的值为( )A.13B.14C.15D.16 答案 A解析 由题意,可得OA →=(-1,3),AB →=(3,-7), 所以OP →=OA →+mAB →=(3m -1,3-7m ), 点P 在y 轴上,即3m -1=0,m =13.故选A.(3)(2019·贵州南白中学(遵义县一中)高一联考)已知D 是△ABC 的边AB 上的中点,则向量CD →等于( )A.BC →+12BA →B .-BC →-12BA →C.BC →-12BA →D .-BC →+12BA →答案 D解析 ∵D 是△ABC 的边AB 的中点,∴CD →=12(CA →+CB →),CA →=BA →-BC →,CD →=12(BA →-BC →-BC →)=-BC →+12BA →.故选D.平面向量的线性运算有几何运算和坐标运算两种形式,几何运算主要是利用三角形法则和平面向量的基本定理,坐标运算主要是利用向量加、减、数乘运算的法则进行求解.解题过程中要注意方程思想的运用及正确使用运算法则.1.(2019·四川巴中高三诊断)向量AB →=(2,3),AC →=(4,7),则BC →=( ) A .(-2,-4) B .(2,4) C .(6,10) D .(-6,-10)答案 B解析 BC →=AC →-AB →=(2,4).故选B.2.(2019·四川宜宾高三二诊)在平行四边形ABCD 中,M 是DC 的中点,向量DN →=2NB →,设AB →=a ,AD →=b ,则MN →=( )A.16a -23b B .-16a +13b C.16a +76b D.16a -13b 答案 A解析 根据题意画图,如图所示,则DM →=12DC →=12AB →=12a ,DN →=23DB →=23(AB →-AD →)=23AB →-23AD →=23a -23b ,∴MN →=DN →-DM →=23a -23b -12a =16a -23b ,故选A.3.(2019·陕西高三一模)如图,在▱OACB 中,E 是AC 的中点,F 是BC 上的一点,且BC =3BF ,若OC →=mOE →+nOF →,其中m ,n ∈R ,则m +n 的值为( )A .1 B.32 C.75 D.73 答案 C解析 在平行四边形中OA →=BC →,OB →=AC →,OC →=OA →+OB →,因为E 是AC 的中点,所以AE →=12AC →=12OB →,所以OE →=OA →+AE →=OA →+12OB →,因为BC =3BF ,所以BF →=13BC →=13OA →,所以OF →=OB →+BF →=OB →+13OA →,因为OC →=mOE →+nOF →,所以OC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫m +13n OA →+⎝ ⎛⎭⎪⎫12m +n OB →,在▱OACB 中,OC →=OA →+OB →,所以 ⎩⎪⎨⎪⎧m +13n =1,12m +n =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧m =45,n =35,所以m +n =75.故选C.考向2 平面向量的数量积例2 (1)(2019·辽宁鞍山一中三模)设a ,b 是夹角为60°的单位向量,则2a +b 和3a -2b 的夹角为( )A .30°B .60°C .120°D .150°答案 B解析 由题意,因为a ,b 是夹角为60°的单位向量,∴a ·b =|a ||b |cos60°=12,则(2a +b )·(3a -2b )=6a 2-2b 2-a ·b =6-2-12=72,|2a +b |=(2a +b )2=4a 2+4a ·b +b 2=4+2+1=7,|3a -2b |=(3a -2b )2=9a 2-12a ·b +4b 2=9-12×12+4=13-6=7,设2a +b 和3a -2b 的夹角为α,则cos α=(2a +b )·(3a -2b )|2a +b ||3a -2b |=727×7=12,即α=60°.故选B.(2)如图,在△ABC 中,AB =BC =4,∠ABC =30°,AD 是BC边上的高,则AD →·AC →=( )A .0B .4C .8D .-4答案 B解析 因为AB =BC =4,∠ABC =30°,AD 是BC 边上的高,所以AD =4sin30°=2,所以AD →·AC →=AD →·(AB →+BC →)=AD →·AB →+AD →·BC →=AD →·AB →=2×4×12=4.故选B.(3)(2019·安徽黄山高三二模)已知向量a ,b 满足|a |=2,|b |=2,且a ⊥(a +2b ),则b 在a 方向上的投影为( )A .1B .- 2 C. 2 D .-1 答案 D解析 因为a ⊥(a +2b ),所以a ·(a +2b )=0,∴4+2a ·b =0,a ·b =-2,因此b 在a方向上的投影为a ·b|a |=-1.选D.(1)向量数量积有两种不同形式的计算公式:一是夹角公式a ·b =|a ||b |cos θ;二是坐标公式a ·b =x 1x 2+y 1y 2.(2)用数量积求长度的方法:|a |=a ·a ;|a ±b |=a 2±2a ·b +b 2;若a =(x ,y ),则|a |=x 2+y 2.(3)用数量积公式求夹角:cosθ=a ·b |a ||b |.1.已知向量a 与b 的夹角为30°,且|a |=2,|2a -b |=2,则|b |=( ) A .2 3 B. 3 C. 2 D .3 2答案 A解析 ∵a ·b =|a ||b |cos30°=3|b |,|2a -b |2=4a 2-4a ·b +b 2=16-43|b |+|b |2=4,∴|b |=2 3.故选A.2.(2019·贵州省南白中学(遵义县一中)高二联考)已知|AB →|=1,|BC →|=2,若AB →·BC →=0,AD →·DC →=0,则|BD →|的最大值为( )A.255 B .2 C. 5 D .2 5 答案 C解析 由题意可知,AB ⊥BC ,CD ⊥AD ,故四边形ABCD 为圆内接四边形,且圆的直径为AC ,由勾股定理可得AC =AB 2+BC 2=5,因为BD 为上述圆的弦,而圆的最长的弦为其直径,故|BD →|的最大值为 5.故选C.3.如图,在△ABC 中,O 为BC 的中点,若AB =1,AC =4,〈AB →,AC →〉=60°,则|OA →|=________.答案212解析 因为〈AB →,AC →〉=60°,所以AB →·AC →=|AB →|·|AC →|cos60°=1×4×12=2.又AO →=12(AB →+AC →),所以AO →2=14(AB →+AC →)2=14(AB →2+2AB →·AC →+AC →2),即AO →2=14×(1+4+16)=214,所以|OA →|=212.考向3 平面向量与三角函数例3 (1)(2019·贵州遵义航天高级中学四模)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,B =π4,cos A =35,BA →·BC →=28,则b 的值为( )A .3 B.52 C .4 D .5答案 D解析 由题意可知,BA →·BC →=28,∴ac =282,在△ABC 中,∵cos A =35,∴sin A =1-cos 2A =45,sin C =sin(π-A -B )=sin(A +B )=sin A cos B +cos A sin B =7210,由正弦定理可得,a sin A =b sin B =c sin C ,即a 45=b 22=c 7210,∴a =425b ,c =75b ,代入ac =282中,得⎝ ⎛⎭⎪⎫425b·⎝ ⎛⎭⎪⎫75b =282,得b 2=25, ∴b =5.故选D.(2)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,设m =⎝ ⎛⎭⎪⎫2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+A ,cos2A -cos2B ,n =⎝ ⎛⎭⎪⎫1,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-A ,且m ∥n . ①求角B 的值;②若△ABC 为锐角三角形,且A =π4,外接圆半径R =2,求△ABC 的周长. 解 ①由m ∥n ,得cos2A -cos2B =2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+A ·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-A ,即2sin 2B -2sin 2A=2⎝ ⎛⎭⎪⎫34cos 2A -14sin 2A ,化简得sin B =32,故B =π3或2π3.②易知B =π3,则由A =π4,得C =π-(A +B )=5π12.由正弦定理a sin A =b sin B =c sin C =2R ,得a =4sin π4=22,b =4sin π3=23,c =4sin 5π12=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+π6=4×⎝ ⎛⎭⎪⎫22×32+12×22=6+2,所以△ABC 的周长为6+23+3 2.平面向量作为解决问题的工具,具有代数形式和几何形式的“双重型”,高考常在平面向量与三角函数的交汇处命题,通过向量运算作为题目条件,通常利用向量的平行与垂直进行转化.1.(2019·安徽宣城二调)在直角三角形ABC 中,∠A =90°,AB =2,AC =4,P 在△ABC 斜边BC 的中线AD 上,则AP →·(PB →+PC →)的最大值为( )A.258B.52C.254D.252 答案 B解析 以A 为坐标原点,以AB →,AC →方向分别为x 轴、y 轴正方向建立平面直角坐标系,则B (2,0),C (0,4),中点D (1,2),设P (x,2x ),所以AP →=(x,2x ),PD →=(1-x,2-2x ),AP →·(PB →+PC →)=AP →·(2PD →)=2[x (1-x )+2x ·(2-2x )]=-10(x 2-x ),当x =12时,AP →·(PB →+PC →)的最大值为52.故选B.2.(2019·贵州南白中学(遵义县一中)高一下学期第一次联考)已知在△ABC 中,C =2A ,cos A =34,且2BA →·CB →=-27.(1)求cos B 的值; (2)求△ABC 的周长.解 (1)∵C =2A ,∴cos C =cos2A =2cos 2A -1=18, ∴sin C =378,sin A =74,∴cos B =-cos(A +C )=sin A sin C -cos A cos C =916. (2)∵AB sin C =BC sin A ,∴AB =32BC , ∵2BA →·CB →=-27,cos B =916, ∴BC ·AB =24,∴BC =4,AB =6, ∴AC =BC 2+AB 2-2BC ·AB ·cos B =16+36-2×4×6×916=5,∴C △ABC =AB +AC +BC =15, ∴△ABC 的周长为15.真题押题『真题模拟』1. (2019·山西吕梁模拟)如图,|OA →|=2,|OB →|=2,|OC →|=4,OA →与OB →的夹角为135°,若OC →=λOA →+4OB →,则λ=( )A .1B .2C .3D .4答案 B解析 ∵|OA →|=2,|OB →|=2,|OC →|=4,OA →与OB →的夹角为135°,∴OA →·OB →=2×2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-22=-2,若OC →=λOA →+4OB →,则OC →2=λ2OA →2+16OB→2+8λOA →·OB →∴16=4λ2+16×2+8λ×(-2),∴λ=2,故选B.2.(2019·厦门模拟)已知△ABC 是正三角形,O 是△ABC 的中心,D 和E 分别为边AB 和AC 的中点,若OA →=xOD →+yOE →,则x +y =( )A .-4B .4C .2D .-2答案 B解析 ∵O 是△ABC 的中心,D 和E 分别是边AB ,AC 的中点,∴OA →=OD →+DA →=OD →+12BA →=OD →+12(OA →-OB →),∴OA →=2OD →-OB →,同理可得:OA →=2OE →-OC →.∴2OA →=2OD →+2OE →-(OB →+OC →),∵O A →+O B →+O C →=0,∴OA →=2OD →+2OE →-(OB →+OC →+OA →)=2OD →+2OE →,∴x =y =2,∴x +y =4.3.(2019·贵州遵义航天高级中学四模)已知向量a =(2,-1),b =(1,7),则下列结论正确的是( )A .a ⊥bB .a ∥bC .a ⊥(a -b )D .a ⊥(a +b ) 答案 D解析 a ·b =-5≠0,A 不正确;a =(2,-1),b =(1,7),2×7+1=15≠0,B 不正确;a ·(a -b )=(2,-1)·(1,-8)=10≠0,C 不正确;a +b =(3,6),a ·(a +b )=6-6=0,即a ⊥(a +b ).故选D.4.(2019·安徽宣城二调)已知平面向量a ,b ,满足|a |=2,|b |=1,a 与b 的夹角为60°,若(a +λb )⊥b ,则实数λ的值为________.答案 -1解析 ∵|a |=2,|b |=1,a 与b 的夹角为60°,∴a ·b =|a ||b |cos60°=1.∵(a +λb )⊥b ,∴b ·(a +λb )=0,∴λ|b |2+a ·b =0,即λ+1=0,解得λ=-1.5.(2019·全国卷Ⅲ)已知a ,b 为单位向量,且a ·b =0,若c =2a -5b ,则cos 〈a ,c 〉=________.答案 23解析 由题意,得cos 〈a ,c 〉=a ·(2a -5b )|a |·|2a -5b |=2a 2-5a ·b|a |·|2a -5b |2=21×4+5=23.6.(2019·浙江高考)已知正方形ABCD 的边长为1,当每个λi (i =1,2,3,4,5,6)取遍±1时,|λ1AB →+λ2BC →+λ3CD →+λ4DA →+λ5AC →+λ6BD →|的最小值是_______,最大值是_______.答案 0 2 5解析 如图,以A 为原点,AB 所在直线为x 轴,AD 所在直线为y 轴建立平面直角坐标系,则AB →=(1,0),AD →=(0,1).设a =λ1AB →+λ2BC →+λ3CD →+λ4DA →+λ5AC →+λ6BD →=λ1AB →+λ2AD →-λ3AB →-λ4AD →+λ5(AB →+AD →)+λ6(AD →-AB →) =(λ1-λ3+λ5-λ6)AB →+(λ2-λ4+λ5+λ6)AD →=(λ1-λ3+λ5-λ6,λ2-λ4+λ5+λ6). 故|a |=(λ1-λ3+λ5-λ6)2+(λ2-λ4+λ5+λ6)2.∵λi (i =1,2,3,4,5,6)取遍±1,∴当λ1-λ3+λ5-λ6=0,λ2-λ4+λ5+λ6=0时, |λ1AB →+λ2BC →+λ3CD →+λ4DA →+λ5AC →+λ6BD →|取得最小值0.考虑到λ5-λ6,λ5+λ6有相关性,要确保所求模最大,只需使|λ1-λ3+λ5-λ6|,|λ2-λ4+λ5+λ6|尽可能取到最大值,即当λ1-λ3+λ5-λ6=2,λ2-λ4+λ5+λ6=4或λ1-λ3+λ5-λ6=4,λ2-λ4+λ5+λ6=2时可取到最大值,∴|λ1AB →+λ2BC →+λ3CD →+λ4DA →+λ5AC →+λ6BD →|的最大值为4+16=2 5.『金版押题』7.已知AB →⊥AC →,|AB →|=1t ,|AC →|=t ,若点P 是△ABC 所在平面内的一点,且AP →=AB →|AB →|+4AC→|AC →|,则PB →·PC →的最大值等于( ) A .13 B .15 C .19 D .21答案 A解析 建立如图所示的直角坐标系,则B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t ,0,C (0,t ),AB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫1t ,0,AC →=(0,t ),AP →=AB →|AB →|+4AC →|AC →|=t ⎝ ⎛⎭⎪⎫1t ,0+4t (0,t )=(1,4),即P (1,4),PB →·PC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫1t -1,-4·(-1,t -4)=17-⎝ ⎛⎭⎪⎫1t +4t ≤17-21t ·4t =13,当且仅当t =12时取“=”.8.已知在△ABC 中,D 是BC 的中点,过点D 的直线分别交直线AB ,AC 于E ,F 两点,若AB →=λAE →(λ>0),AC →=μAF →(μ>0),则1λ+4μ的最小值是________.答案 92解析 由题意得,AB →+AC →=2AD →=λAE →+μAF →,所以AD →=λ2AE →+μ2AF →,又D ,E ,F 在同一条直线上,可得λ2+μ2=1.所以1λ+4μ=⎝ ⎛⎭⎪⎫λ2+μ2·⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ+4μ=52+2λμ+μ2λ≥52+2=92,当且仅当2λ=μ时取等号.配套作业一、选择题1.(2019·安徽毛坦厂中学高三校区4月联考)如图所示,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,CD →=-2AB →,点E 是AD 的中点,若AB →=a ,CE →=b ,则BE →=( )A .-3a -bB .2a -bC .-3a -2bD .2a -2b答案 A解析 ∵CD →=-2AB →,∴DC →=2AB →,∵点E 是AD 的中点,∴AE →=ED →.∴BE →=AE →-AB →=ED →-AB →=CD →-CE →-AB →=-2a -b -a =-3a -b .故选A.2.(2019·陕西榆林三模)已知向量a 与向量b 的模均为2,若|a -3b |=27,则向量a 与向量b 的夹角是( )A .60°B .30°C .120°D .150°答案 A解析 ∵|a -3b |2=|a |2-6a ·b +9|b |2=40-24cos 〈a ,b 〉=28,∴cos 〈a ,b 〉=12,∴〈a ,b 〉=60°,故选A.3.如图,在△OAB 中,P 为线段AB 上的一点,OP →=xOA →+yOB →,且BP →=2P A →,则( )A .x =23,y =13 B .x =13,y =23 C .x =14,y =34 D .x =34,y =14 答案 A解析 由题意知OP →=OB →+BP →,又BP →=2P A →,所以OP →=OB →+23BA →=OB →+23(OA →-OB →)=23OA →+13OB →,易知x =23,y =13.4.(2019·新疆维吾尔族自治区二模)O 是△ABC 的外接圆圆心,且OA →+AB →+AC →=0,|OA →|=|AB →|=1,则CA →在BC →方向上的投影为( )A .-12B .-32 C.12D.32答案 B解析 由OA →+AB →+AC →=0,得OB →=CA →,所以四边形ABOC 是平行四边形.又O 是△ABC 的外接圆圆心,所以OA =OB =OC ,所以四边形ABOC 是菱形,且∠ACO =60°,CB 平分∠ACO ,所以∠ACB =30°,即CA →与BC →的夹角为150°,因为|OA →|=|AB →|=1,所以CA →在BC →方向上的投影为|CA →|cos150°=-32.故选B.5.已知AB →=(2,1),点C (-1,0),D (4,5),则向量AB →在CD →方向上的投影为( ) A .-3 5 B .-355 C.322 D .3 5答案 C解析 ∵点C (-1,0),D (4,5),∴CD →=(5,5).又AB →=(2,1),∴向量AB →在CD →方向上的投影为|AB →|cos 〈AB →,CD →〉=AB →·CD →|CD →|=1552=322.6.在△ABC 中,(BC →+BA →)·AC →=|AC →|2,则△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 答案 C解析 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°,选C.7.(2019·山东师范大学附属中学五模)已知O 是△ABC 所在平面上的一定点,若动点P 满足OP →=OA →+λ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫AB →|AB |sin B +AC →|AC |sin C ,λ∈(0,+∞),则点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A .内心B .外心C .重心D .垂心答案 C解析 ∵|AB |sin B =|AC |sin C ,设它们等于t ,∴OP →=OA →+λ·1t (AB →+AC →),如图,设BC 的中点为D ,则AB →+AC →=2AD →,λ·1t (AB →+AC →)表示与AD →共线的向量AP →,而点D 是BC 的中点,即AD 是△ABC 的中线,所以点P 的轨迹一定通过三角形的重心.故选C.8.平面向量a ,b 满足|a |=4,|b |=2,a +b 在a 上的投影为5,则|a -2b |为( ) A .2 B .4 C .8 D .16答案 B解析 根据条件,|a +b |cos 〈(a +b ),a 〉=|a +b |·(a +b )·a |a +b ||a |=a 2+a ·b |a |=16+a ·b 4=5,所以a ·b =4,所以(a -2b )2=a 2-4a ·b +4b 2=16-16+16=16,所以|a -2b |=4.故选B.二、填空题9.(2019·辽宁沈阳郊联体高三一模)若平面向量e 1,e 2满足|e 1|=|3e 1+e 2|=2,则e 1在e 2方向上的投影的最大值为________.答案 -423解析 因为|e 1|=|3e 1+e 2|=2,所以|e 1|2=4,9|e 1|2+|e 2|2+6e 1·e 2=4, e 1在e 2方向上的投影为e 1·e 2|e 2|=2cos θ,其中θ为e 1,e 2的夹角.又36+|e 2|2+12|e 2|cos θ=4,故|e 2|2+12|e 2|cos θ+32=0. 设t =|e 2|,则t 2+12t cos θ+32=0有非负解, 故⎩⎨⎧cos θ<0,144cos 2θ-128≥0,故cos θ≤-223, 故e 1·e 2|e 2|≤-423,即e 1在e 2方向上的投影的最大值为-423.10.向量a ,b 满足|a |=2,|b |=1,且|a -2b |∈(2,23],则a ,b 的夹角θ的取值范围是________.答案 ⎝ ⎛⎦⎥⎤π3,2π3解析 ∵|a -2b |∈(2,23],∴(a -2b )2∈(4,12],即a 2+4b 2-4a ·b =4+4-8cos θ∈(4,12], ∴cos θ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫-12,12,故θ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π3,2π3.11.(2019·四川成都外国语学校高三一模)如图所示,在△ABC 中,AD =DB ,点F 在线段CD 上,设AB →=a ,AC →=b ,AF →=x a +y b ,则1x +4y +1的最小值为_______,此时x =________.答案 3+222-1解析 AF →=x a +y b =2xAD →+yAC →. ∵C ,F ,D 三点共线,∴2x +y =1.即y =1-2x .由图可知x >0. ∴1x +4y +1=1x +21-x =x +1x -x 2.令f (x )=x +1x -x 2,得f ′(x )=x 2+2x -1(x -x 2)2,令f ′(x )=0,得x =2-1或x =-2-1(舍去). 当0<x <2-1时,f ′(x )<0,当x >2-1时,f ′(x )>0. ∴当x =2-1时,f (x )取得最小值 f (2-1)=2(2-1)-(2-1)2=3+2 2.三、解答题12.已知向量a =(sin x ,cos x ),b =⎝ ⎛⎭⎪⎫cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6+sin x ,cos x ,函数f (x )=a ·b .(1)求f (x )的单调递增区间;(2)若α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,且cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π12=13,求f (α).解 (1)f (x )=sin x cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6+1=32sin x cos x -12sin 2x +1=34sin2x +14cos2x +34=12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6+34.令2k π-π2≤2x +π6≤2k π+π2,k ∈Z , 解得k π-π3≤x ≤k π+π6,k ∈Z .故f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π3,k π+π6,k ∈Z .(2)f (α)=12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π6+34=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π12cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π12+34,又cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π12=13,且α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π12=223,∴f (α)=229+34.13.已知△ABC 的面积为S ,且BA →·BC →=S . (1)求tan2B 的值;(2)若cos A =35,且|CA →-CB →|=2,求BC 边上的中线AD 的长.解 (1)由已知BA →·BC →=S 有ac cos B =12ac sin B ,可得tan B =2,所以tan2B =2tan B 1-tan 2B=-43. (2)由|CA →-CB →|=2可得|BA →|=2,由(1)知tan B =2,解得sin B =255,cos B =55,又cos A =35,所以sin A =45,sin C =sin(A +B )=sin A cos B +cos A sin B =255.因为sin B =sin C ,所以B =C ,所以AB =AC =2, 所以中线AD 也为BC 边上的高, 所以AD =AB sin B =2×255=455.14.(2019·湘赣十四校高三第二次联考)在△ABC 中,已知内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,a =32,b =3,cos A =cos2B .(1)求边c 的长;(2)若D 为直线BC 上的一点,且|CD →|=2|BD →|,求|AD →|. 解 (1)解法一:∵a =32,b =3, ∴sin A =2sin B . ① 又cos A =cos2B , ②所以①与②平方相加得2sin 2B +cos 22B =1, 即cos 22B -cos2B =0,∴cos2B =0或cos2B =1. 又a >b ,∴B 为锐角,∴0°<2B <180°, ∴cos2B =0,B =45°.∴sin A =2sin B =1,∴A =90°,所以△ABC 为等腰直角三角形,∴c =b =3. 解法二:∵a >b ,∴B 为锐角,∴0°<2B <180°, ∵cos A =cos2B ,∴A =2B . ∴sin A =sin2B =2sin B cos B ,由正弦定理与余弦定理得,a =2b ·a 2+c 2-b 22ac , 又∵a =32,b =3,∴c 2-6c +9=0,即c =3. (2)解法一:①当CD →=-2BD →时,AD →=AC →+CD →=AC →+23CB →=AC →+23AB →-23AC →=23AB →+13AC →, ∴|AD →|=49AB →2+2·23AB →·13AC →+19AC →2=5;②当CD →=2BD →时,AD →=AC →+CD →=AC →+2CB →=AC →+2AB →-2AC →=2AB →-AC →, ∴|AD →|=4AB →2-2·2AB →·AC →+AC →2=3 5.解法二:①当CD →=-2BD →时,在△ACD 中,AC =3,CD =22,∠ACD =45°,∴AD 2=AC 2+CD 2-2AC ·CD cos45°=5,∴|AD →|=5;②当CD →=2BD →时,在△ACD 中,AC =3,CD =62,∠ACD =45°,∴AD 2=AC 2+CD 2-2AC ·CD cos45°=45,|AD →|=3 5.15.已知向量a =⎝ ⎛⎭⎪⎫2cos ωx 2,3,b =⎝ ⎛⎭⎪⎫3cos ωx 2,sin ωx ,ω>0,设函数f (x )=a ·b-3的部分图象如图所示,A 为图象的最低点,B ,C 为图象与x 轴的交点,且△ABC 为等边三角形,其高为2 3.(1)求ω的值及函数f (x )的值域;(2)若f (x 0)=835,且x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-103,23,求f (x 0+1)的值.解 (1)由已知可得f (x )=a ·b -3=6cos 2ωx2+3sin ωx -3=23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx +π3, 由正△ABC 的高为23,可得BC =4, 所以函数f (x )的最小正周期T =4×2=8, 即2πω=8,得ω=π4,故f (x )=23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 4+π3,所以函数f (x )的值域为[-23,23]. (2)由(1)有f (x 0)=23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π3,又f (x 0)=835,故sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π3=45,由x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-103,23,得πx 04+π3∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2,所以cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π3=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫452=35, 故f (x 0+1)=23sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π4+π3=23sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫πx 04+π3+π4 =23×22⎣⎢⎡⎦⎥⎤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π3+cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 04+π3=6×⎝ ⎛⎭⎪⎫45+35=765.。
2020届高考数学(理)二轮高分冲刺专题五:平面向量(9)平面向量的数量积及其应用(C)+Word版含答案

平面向量(9)平面向量的数量积及其应用(C )1、在锐角ABC △中,π1cos(),7,67A AB AC +=-==,则AB BC ⋅=u u u r u u u r ( ) A.-40 B.40 C.-34 D.342、已知,a b r r 是单位向量,且满足(2)0b a b ⋅+=v v v ,则a r 与b r 的夹角为( )A .π6B .π3C .5π6D .2π3 3、若向量a b ,满足2a b ==,a 与b 的夹角为60︒,则||a b +等于( )A .B .C .4D .124、在边长为1的正三角形ABC 中,,,0,0BD xBA CE yCA x y ==>>u u u r u u u r u u u r u u u r ,且1x y +=,则CD BE ⋅u u u r u u u r 的最大值为( ) A.58- B.38- C.32- D.34- 5、已知()2sin13,2sin77a =︒︒r , 1a b -=r r , a r 与a b -r r 的夹角为π3,则a b ⋅=r r ( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 56、平面向量a r 与b r 的夹角为60°,(2,0)a =r ,||1b =r ,则|2|a b +=r r ( )A. B.12 C.4 D.7、已知3,12b a b →→→=⋅=-,则向量a →在b →方向上的投影为( )A.-4B.-2C.2D.48、已知向上满足2,1,()a b a b b ==-r r r r r ⊥,则向量a r 与的b r 夹角为( ) A .π6 B .π3 C .π2 D .2π39、已知2a =r ,向量a r 在向量b r a r 与b r 的夹角为( ) A.π3 B.π6 C.2π3 D.π210、已知1,==a b ,且()⊥-a a b ,则向量a 与向量b 的夹角为( )A. 6πB. 4πC. 3πD. 23π11、已知向量(3,)a b m ==,且b 在a 方向上的投影为-3,则a 与b 的夹角为______.12、设向量(,1)a m =r ,(1,2)b =r ,且222a b a b +=+r r r r ,则m = 。
2020年高考数学(理)二轮专项复习专题06 平面向量(含答案)

2020年高考数学(理)二轮专项复习专题06 平面向量平面向量是工具性的知识,向量的坐标化使得向量具有代数和几何两种形式,它把“数”和“形”很好地结合在一起,体现了重要的数学思想方法,在高考中,除了对向量本身的概念与运算的知识进行考察外,向量还与平面几何、三角几何、解析几何、立体几何等知识综合在一起考查,本专题应该掌握向量的基本概念、向量的运算方法与公式以及向量的应用.§6-1 向量的概念与运算【知识要点】1.向量的有关概念与表示(1)向量:既有方向又有大小的量,记作向量c b a ,,,自由向量:数学中所研究的向量是可以平移的,与位置无关,只要是长度相等,方向相同的向量都看成是相等的向量.(2)向量的模:向量的长度,记作:|||,|a AB向量的夹角:两个非零向量a ,b ,作b a ==OB OA ,,则(AOB 称为向量a ,b 的夹角,记作:〈a ,b 〉 零向量:模为0,方向任意的向量,记作:0单位向量:模为1,方向任意的向量,与a 共线的单位向量是:)0(||=/±a a a(3)相等向量:长度相等,且方向相同的向量叫相等向量. 相反向量:长度相等,方向相反的向量.向量共线:方向相同或相反的非零向量是共线向量,零向量与任意向量共线;共线向量也称为平行向量.记作a ∥b向量垂直;〈a ,b )=90°时,向量a 与b 垂直,规定:0与任意向量垂直. 2.向量的几何运算(注意:运算法则、运算律)(1)加法:平行四边形法则、三角形法则、多边形法则. (2)减法:三角形法则. (3)数乘:记作:λ a .它的长度是:|λ a |=|λ |·|a | 它的方向:①当λ >0时,λ a 与a 同向 ②当λ <0时,λ a 与a 反向 ③当λ =0时,λ a =0 (4)数量积:①定义:a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉其物理背景是力在位移方向所做的功. ②运算律:1.(交换律)a ·b =b ·a2.(实数的结合律)λ (a ·b )=(λ a )·b =a ·(λ b ) 3.(分配律)(a +b )·c =a ·c +b ·c ③性质:设a ,b 是非零向量,则:a ·b =0⇔a ⊥ba 与b 同向时,a ·b =|a |·|b | a 与b 反向时,a ·b =-|a |·|b | 特殊地:a ·a =|a |2或a a a ⋅=||夹角:||||,cos b a ba b a ⋅>=<|a ·b |≤|a | |b |3.向量的坐标运算若在平面直角坐标系下,a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2) (1)加法:a +b =(x 1+x 2,y 1+y 2) (2)减法:a -b =(x 1-x 2,y 1-y 2) (3)数乘:λ a =(λ x 1,λ y 1) (4)数量积:a ·b =x 1x 2+y 1y 2 (5)若a =(x ,y ),则22||y x +=a(6)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则222221212121||||,cos yx yx y y x x +++=>=<⋅⋅b a ba b a(7)若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则221221)()(||y y x x AB -+-=(8)a 在b 方向上的正射影的数量为22222121||,cos ||y x y y x x ++=>=<⋅b b a b a a 4.重要定理(1)平行向量基本定理:若a =λ b ,则a ∥b ,反之:若a ∥b ,且b ≠0,则存在唯一的实数λ 使得a =λ b (2)平面向量基本定理:如果e 1和e 2是平面内的两个不共线的向量,那么该平面内的任一向量a ,存在唯一的一对实数a 1,a 2使a =a 1e 1+a 2e 2(3)向量共线和垂直的充要条件:若在平面直角坐标系下,a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2) 则:a ∥b ⇔x 1y 2-x 2y 1=0,a ⊥b ⇔x 1x 2+y 1y 2=0(4)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则⎪⎩⎪⎨⎧==⇔=2121y y x x b a【复习要求】1.准确理解相关概念及表示,并进行简单应用;2.掌握向量的加法、减法、数乘运算的方法、几何意义和坐标运算,了解向量的线性运算的法则、性质;会选择合适的方法解决平面向量共线等相关问题;3.熟练掌握向量的数量积的运算、性质与运算律,会利用向量的数量积解决有关长度、角度、垂直、平行等问题.【例题分析】例1 向量a 、b 、c 是非零的不共线向量,下列命题是真命题的个数有( )个 (1)(b ·c )a -(c ·a )b 与c 垂直,(2)若a ·c =b ·c ,则a =b , (3)(a ·b )c =a (b ·c ), (4)a ·b ≤|a ||b | A .0 B .1 C .2 D .3【分析】(1)真命题,注意:向量的数量积是一个实数,因此[(b ·c )a -(c ·a )b ]·c =(b ·c )(a ·c )-(c ·a )(b ·c )=0,所以c (b ·c )a -(c ·a )b 与c 垂直;(2)假命题.a ·c =b ·c ≠a =b ;即向量的数量积不能两边同时消掉相同的向量,比如:向量a 与向量b 都是与向量c 垂直且模长不等的向量,可以使得左边的式子成立,但是a 、b 这两个向量不相等;(3)假命题.(a ·b )c ≠a (b ·c ),实际上(a ·b )c 是与向量c 方向相同或相反的一个向量,a (b ·c )是与a 方向相同或相反的一个向量,向量a 、c 的方向可以不同,左右两边的向量就不等;(4)真命题.a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉,且cos 〈a ,b 〉≤1,所以a ·b ≤|a ||b |. 解答:选C .【评析】(1)我们在掌握向量的有关概念时要力求准确和完整,比如平行向量(共线向量)、零向量等,注意积累像这样的容易错误的判断并纠正自己的认识;(2)向量的加减运算与数乘运算的结果仍然是一个向量,而向量的数量积运算结果是一个实数,要熟练掌握向量的运算法则和性质.例2 已知向量a =(1,2),b =(2,-3).若向量c 满足(c +a )∥b ,c ⊥(a +b ),则c =( )A .)37,97(B .)97,37(--C .)97,37(D .)37,97(--【分析】知道向量的具体坐标,可以进行向量的坐标运算;向量的平行与垂直的关系也可以用坐标体现,因此用待定系数法通过坐标运算求解.解:不妨设c =(m ,n ),则a +c =(1+m ,2+n ),a +b =(3,-1),对于(c +a )∥b ,则有-3(1+m )=2(2+n );又c ⊥(a +b ),则有3m -n =0,则有37,97-=-=n m 故选择D 【评析】平面向量的坐标运算,通过平面向量的平行和垂直关系的考查,很好地体现了平面向量的坐标运算在解决具体问题中的应用.此外,待定系数法是在解决向量的坐标运算中常用的方法.例3 (1)已知向量)10,(),5,4(),12,(k OC OB k OA -===,且A 、B 、C 三点共线,求实数k 的值. (2)已知向量a =(1,1),b =(2,-3),若k a -2b 与a 垂直,求实数k 的值. 【分析】(1)向量a 与b (b ≠0)共线⇔存在实数m 使a =m b . 当已知向量的坐标时,a ∥b ⇔x 1y 2-x 2y 1=0.(2)利用向量的数量积能够巧妙迅速地解决有关垂直的相关问题. a ·b =0⇔a ⊥b ⇔x 1x 2+y 1y 2=0解:(1)∵)10,(),5,4(),12,(k OC OB k OA -===, ∴)5,4(),7,4(-+=--=k k , ∵A 、B 、C 三点共线,∴CB AB //,即(4-k )(-5)-(4+k )(-7)=0,解得:⋅-=32k (2)由(k a -2b )⊥a ,得(k a -2b )·a =k a 2-2b ·a =2k -2·(2-3)=0,所以k =-1.【评析】①向量a 与b (b ≠0)共线的充要条件是存在实数m 使a =m b ;当已知向量的坐标时,a ∥b ⇔x 1y 2-x 2y 1=0.若判断(或证明)两个向量是否共线,只要判断(或证明)两个向量之间是否具有这样的线性关系即可;反之,已知两个向量具有平行关系时,也有线性等量关系成立.②利用向量的共线定理来解决有关求参数、证明点共线或线段平行,以及利用向量的数量积解决垂直问题等是常见的题型,注意在解题过程中适当选择方法、正确使用公式,并注意数形结合.例4 已知:|a |=2,|b |=5,〈a ,b 〉=60°,求:①a ·b ;②(2 a +b )·b ;③|2a +b |;④2 a +b 与b 的夹角θ 的余弦值【分析】利用并选择合适的公式来求数量积、模、夹角等:a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉=x 1x 2+y 1y 2a a a a a a ⋅⋅=⇒=||||2,若a =(x ,y ),则22||y x +=a222221212121||||,cos yx yx y y x x +++=>=<⋅⋅b a ba b a解:①∵|a |=2,|b |=5,〈a ,b 〉=60°,∴a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉=5; ②(2a +b )·b =2a ·b +b ·b =10+25=35; ③;6125201644)2(|2|222=++=++=+=+⋅⋅b b a a b a b a④⋅==++=++>=+<⋅⋅⋅⋅6161756135||)2()2(|||2|)2(,2cos 2b b a b b a b b a b b a b b a【评析】向量的数量积是一个非常好的工具,利用向量的数量积可以解决求长度、角度、距离等相关问题,同时用向量的数量积解决垂直相关问题也是常见的题型,注意使用正确的公式.例5 已知向量a =(sin θ ,cos θ -2sin θ ),b =(1,2). (Ⅰ)若a ∥b ,求tan θ 的值;(Ⅱ)若|a |=|b |,0<θ <π,求θ 的值.【分析】已知向量的坐标和平行关系与模长,分别用坐标公式刻画. 解:(Ⅰ)因为a ∥b ,所以2sin θ =cos θ -2sin θ ,于是4sin θ =cos θ ,故41tan =θ. (Ⅱ)由|a |=|b |知,sin 2θ +(cos θ -2sin θ )2=5,所以1-2sin2θ +4sin 2θ =5. 从而-2sin2θ +2(1-cos2θ )=4,即sin2θ +cos2θ =-1, 于是22)4π2sin(-=+θ又由0<θ <π知,49π4π24π<+<θ,所以45π4π2=+θ,或47π4π2=-θ 因此2π=θ,或43π=θ.例6 设a 、b 、c 是单位向量,且a ·b =0,则(a -c )·(b -c )的最小值为( ) (A)-2(B)22-(C)-1(D)21-【分析】由向量的模长以及夹角,考虑从数量积的运算寻找解决问题的突破口解:∵a ,b ,c 是单位向量,∴(a -c )·(b -c )=a ·b -(a +b )·c +c 221〉,〈cos 121-≥+-=⋅⋅c b a故选D .例7 在△ABC ,已知23||.||32BC ==⋅,求角A ,B ,C 的大小. 【分析】熟悉向量的数量积的形式,再结合三角公式来解决问题 解:设BC =a ,AC =b ,AB =c由||||32⋅⋅=得bc A bc 3cos 2=,所以23cos =A 又A ∈(0,π),因此6π=A 由23||||3BC AC AB =⋅得23a bc =,于是43sin 3sin sin 2==⋅A B C 所以43)sin 23cos 21(sin ,43)6π5sin(sin =+=-⋅⋅C C C C C ,因此02cos 32sin ,3sin 32cos sin 22=-=+⋅C C C C C ,即0)3π2sin(=-C由6π=A 知6π50<<C ,所以34π3π2,3π<--C ,从而03π2=-C ,或π3π2=-C ,即6π=C ,或32π=C ,故 6π,32π,6π===C B A ,或⋅===32π,6π,6πC B A【评析】向量往往是一步工具性的知识应用,继而转化为三角函数、不等式、解三角形等知识,因此,熟练准确掌握向量的基本概念、基本运算法则、性质,以及灵活选择合适的公式非常必要.练习6-1一、选择题1.平面向量a ,b 共线的充要条件是( ) A .a ,b 方向相同B .a ,b 两向量中至少有一个为零向量C .∃λ ∈R ,b =λ aD .存在不全为零的实数λ 1,λ 2,λ 1a +λ 2b =02.已知平面向量a =(1,-3),b =(4,-2),λ a +b 与a 垂直,则λ 是( ) A .-1 B .1 C .-2 D .2 3.已知四边形ABCD 的三个顶点A (0,2),B (-1,-2),C (3,1),且2=,则顶点D 的坐标为( ) A .)27,2(B .)21,2(-C .(3,2)D .(1,3)4.设△ABC 的三个内角A ,B ,C ,向量)cos 3,(cos ),sin ,sin 3(A B B A ==n m ,若m ·n =1+cos(A +B ),则C =( ) A .6π B .3π C .32π D .65π 二、填空题5.设a =(2k +2,4),b =(8,k +1),若a 与b 共线,则k 值为______. 6.已知向量),3(),2,1(m OB OA =-=,若AB OA ⊥,则 m =______. 7.已知M (3,-2),N (-5,-1),MN MP 21=,则P 点坐标为______. 8.已知a 2=1,b 2=2,(a -b )·a =0,则a 和b 的夹角是______. 三、解答题9.已知向量a =(x +3,x 2-3x -4)与AB 相等,其中A (1,2),B (3,2),求实数x 的值.10.已知向量a 与b 同向,b =(1,2),a ·b =10.(1)求向量a 的坐标;(2)若c =(2,-1),求(b ·c )a .11.若向量a 与b 的夹角为60°,|b |=4,(a +2b )·(a -3b )=-72,求向量a 的模.§6-2 向量的应用【知识要点】1.向量的基本概念与运算与平面几何联系解决有关三角形的形状、解三角形的知识; 2.以向量为载体考查三角函数的知识;3.在解析几何中用向量的语言来表达平行、共线、垂直、中点以及定比分点等信息,实际上还是考查向量的运算方法与公式. 【复习要求】会用向量方法解决某些简单的平面几何问题、力学问题与其他一些实际问题,体会向量是一种处理几何问题、物理问题等的工具,发展运算能力和解决实际问题的能力.例1若·==⋅⋅,求证三角形ABC 是正三角形, 【分析】给出的是一个连等的等式,考虑移项进行向量的运算,进而得到正三角形的某些判定的结论. 证明0)()(=+=-=-⋅⋅⋅⋅,即BC 与BC 边上的中线垂直,所以AB =AC ,同理BC =BA ,可以得到该三角形是等边三角形;例2 已知四边形ABCD 中,若⋅⋅⋅⋅===,判断四边形ABCD 的形状. 【分析】已知向量的数量积的对称式,可以从运算和几何意义上分别研究. 解答1从几何意义上设k ====⋅⋅⋅⋅若k >0,则∠ABC ,∠BCD ,∠CDA ,∠DAB 都是钝角,与四边形内角和为360°矛盾,舍;同理k <0时,也不可能,故k =0,即四边形ABCD 为矩形.解答2从运算上,0)()(=+=-=-⋅⋅⋅⋅DC AB BC CD AB BC CD BC BC AB 同理;0)()(=+=-=-⋅⋅⋅⋅ 于是BC AD //,同理CD AB //,得到四边形ABCD 是平行四边形;∴02)()(==+=-=-⋅⋅⋅⋅⋅ ∴BC AB ⊥,∴四边形ABCD 为矩形.【评析】利用数量积解决三角形的形状时,常常涉及向量的夹角问题,注意向量的数量积的正负对向量夹角的约束,另外,一些对称式告诉我们几何图形应该具有一个规则的形状,不因为改变字母而变化形状,我们可以直观判断形状.例3 已知a ,b ,c 为△ABC 的三个内角A ,B ,C 的对边,向量)1,3(-=m ,n =(cos A ,sin A ).若m ⊥n ,且a cos B +b cos A =c sin C ,求角A ,B 的大小.【分析】在三角形中,借助垂直向量的条件可以得到A 角的三角方程,从而求出三角形的内角A ,已知的等式左右两边是边的齐次式,可以借助三角形的正弦定理、三角公式等知识求三角形的其余内角.解:∵ 0sin cos 3=-=⊥⋅∴A A n m n m ,即3tan =A ,∴三角形内角;3π=A ∵a cosB +b cos A =c sinC ,∴sin A cos B +sin B cos A =sin 2C ,即sin(A +B )=sin 2C ,sin C =1,,2π=C ∴⋅=6πB 【评析】向量的知识经常被用在三角形或者解析几何等知识里,结合相关的知识点进行考查,常见的有中点的表达(比如221OB OA OM AB AM 、MBAM +===、等都说明M 是AB 中点)、定比分点的表达、平行(或共线)或垂直的表达等,要注意分析并积累向量语言表达的信息.例4 已知△ABC 的三个顶点的直角坐标分别为A (3,4)、B (0,0)、C (c ,0).(1)若0=⋅AC AB ,求c 的值;(2)若c =5,求sin ∠A 的值.【分析】(1)利用点的坐标求向量的坐标,利用向量数量积的坐标公式转化为代数问题进行运算求解即可.(2)向量的数量积有代数和几何两种运算公式,为我们沟通了更多的等量关系,我们不仅可以数形结合,还可以利用解三角形的其他知识,如①利用数量积AC AB ⋅求出cos A 进而求sin A ;②余弦定理正弦定理解:(1))4,3(),4,3(--=--=c AC AB 由0=⋅AC AB 可得-3(c -3)+16=0解得325=c (2)[法一]当c =5时,可得AB =5,52=AC ,BC =5,△ABC 为等腰三角形, 过B 作BD ⊥AC 交AC 于D ,可求得52=BD 故,552sin ==ABBD A[法二].cos ||||),4,2(),4,3(A ⋅=-=--=⋅=∈=+-=⨯∴∴∴552sin ],π,0[,55cos 166cos 525A A A A 【评析】向量的数量积有代数和几何两种运算公式,为我们沟通了更多的等量关系,使用时不仅可以数形结合,还可以和解三角形的其他知识——余弦定理、正弦定理一起来解决有关三角形的问题.例5 若等边△A B C 的边长为32,平面内一点M 满足CA CB CM 3261+=,则 =⋅______.解析:建立直角坐标系,因为三角形是正三角形,故设C (0,0),)3,3(),0,32(B A ,利用向量坐标运算,求得)21,233(M ,从而求得)25,23(),21,23(--=-=,运用数量积公式解得为-2.另外,还可以通过向量的几何运算求解.解:),3265()6131()()(--=--=⋅⋅⋅ 660cos 3232,32||||=⨯===⋅⋅ ,得到.2-=⋅【评析】注意向量有两套运算公式,有坐标时用代数形式运算,没有坐标时用向量的几何形式运算,同时注意向量在解三角形中的几何运用,以及向量的代数化手段的重要性.例6 已知向量a =(cos a ,sin a ),b =(cos β ,sin β ),c =(-1,0) (Ⅰ)求向量b +c 的长度的最大值;(Ⅱ)设4π=α,且a ⊥(b +c ),求cos β 的值. 【分析】关于向量的模一方面有坐标的计算公式和平方后用向量的数量积运算的公式,另一方面有几何意义,可以数形结合;解:(1)解法1:b +c =(cos β -1,sin β ),则 |b +c |2=(cos β -1)2+sin 2β =2(1-cos β ).∵-1≤cos β ≤1,∴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 的长度的最大值为2. 解法2:∵|b |=1,|c |=1,|b +c |≤|b |+|c |=2 当cos β =-1时,有|b +c |=(-2,0),即|b +c |=2, b +c 的长度的最大值为2.(2)解法1:由已知可得b +c =(cos β -1,sin β ),a ·(b +c )=cos α cos β +sin α sin β -cos α =cos(α -β )-cos α . ∵a ⊥(b +c ),∴a ·(b +c )=0,即cos(α -β )=cos α .由4π=α,得4πcos )4πcos(=-β,即).(4ππ24πZ ∈±=-k k β ∴4ππ2+=k β或β =2k π,(k ∈Z ),于是cos β =0或cos β =1.解法2:若4π=α,则)22,22(=a ,又由b =(cos β ,sin β ),c =(-1,0)得,22sin 22cos 22)sin ,1(cos )22,22()(-+=-⋅=+⋅ββββc b a ∵a ⊥(b +c ),∴a ·(b +c )=0,即cos β (cos β -1)=0∴sin β =1-cos β ,平方后sin 2β =(1-cos β )2=1-cos 2β ,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即为所求例7 已知△ABC 的角A 、B 、C 所对的边分别是a 、b 、c ,设向量m =(a ,b ),n =(sin B ,sin A ),p =(b -2,a -2).(1)若m ∥n ,求证:△ABC 为等腰三角形;(2)若m ⊥p ,边长c =2,角,3π=C 求△ABC 的面积. 【分析】已知向量的坐标和位置关系,考虑用坐标运算入手,结合三角形的条件解决问题证明:(1)∵m ∥n ,∴a sin A =b sin B , 即Rbb R a a 22⋅⋅=,其中R 是三角形ABC 外接圆半径,a =b , ∴△ABC 为等腰三角形.解(2)由题意可知m ⊥p ,m ·p =0,即a (b -2)+b (a -2)=0,∴a +b =ab , 由余弦定理可知,4=a 2+b 2-ab =(a +b )2-3ab , 即(ab )2-3ab -4=0,∴ab =4(舍去ab =-1) ∴33πsin 421sin 21===⋅⋅C ab S 例8 已知向量)2sin ,2(cos ),23sin ,23(cos xx x x -==b a ,其中].2π,0[∈x(1)求a ·b 及|a +b |;(2)若f (x )=a ·b -2λ |a +b |的最小值是23-,求λ 的值. 【分析】只要借助向量的数量积以及模的坐标公式代入,继而转化为三角函数与函数的有关知识. 解:(1)x xx x x 2cos 2sin 23sin2cos 23cos =-=⋅b a ]2π,0[,cos 22cos 22)(||2∈=+=+=+x x x b a b a或]2π,0[,cos 22cos 22)2sin 23(sin )2cos 23(cos||22∈=+=-++=+x x x x x x x b a (2)f (x )=a ·b -2λ |a +b |=cos2x -4λ cos x =2cos 2x -4λ cos x -1=2(cos x -λ )2-2λ 2-1 ∵],1,0([cos ]2π,0[x x ∴∈①当λ ≤0时;f (x )的最小值是-1,不可能是23-,舍; ②当0<λ <1时,f (x )的最小值是23122-=--λ,解得;21=λ③当λ ≥1时,f (x )的最小值是2341-=-λ,解得185<=λ,舍;∴⋅=21λ【评析】向量的知识经常和三角函数、函数、不等式等的知识联系在一起进行考查,向量仅仅是一步坐标运算,继而转化为其他知识,因此使用公式时要准确,为后续解题做好准备.练习6-2一、选择题1.若为a ,b ,c 任意向量,m ∈R ,则下列等式不一定成立的是( ) A .(a +b )+c =a +(b +c ) B .(a +b )·c =a ·c +b ·c C .m (a +b )=m a +m b D .(a ·b )c =a (b ·c ) 2.设)31,(cos ),sin ,23(αα==b a ,且a ∥b ,则α 的值是( ) A .)(,4ππ2Z ∈+=k k α B .)(,4ππ2Z ∈-=k k α C .)(,4ππZ ∈+=k k α D .)(,4ππZ ∈-=k k α3.在△ABC 中,b a ==,,且a ·b >0,则△ABC 的形状为( ) A .锐角三角形 B .直角三角形C .钝角三角形D .等腰直角三角形4.已知:△ABC 的三个顶点A 、B 、C 及平面内一点P ,且=++,则点P 与△ABC 的位置关系是( ) A .P 在△ABC 内部B .P 在△ABC 外部 C .P 在AB 边上或其延长线上D .P 在AC 边上二、填空题5.若向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,且a 与b 的夹角为3π,则|a +b |=______. 6.已知向量a =(cos θ ,sin θ ),向量)1,3(-=b ,则|2a -b |的最大值是______. 7.若)1,2(),3,1(x ==b a ,且(a +2b )⊥(2a -b ),则x =______.8.已知向量)5,3(),6,4(==OB OA ,且OB AC OA OC //,⊥,则向量=______ 三、解答题9.平面向量a 与b 的夹角为60°,a =(2,0),|b |=1,求|a +2b |.10.P 在y 轴上,Q 在x 轴的正半轴上,H (-3,0),M 在直线PQ 上,,0=⋅MQ 23-=.当点P 在y 轴移动时,求点M 的轨迹C 方程.11.已知向量a =(sin θ ,1),2π2π),cos ,1(<<-=θθb (1)若a ⊥b ,求θ ;(2)求|a +b |的最大值.习题6一、选择题1.已知平面向量a =(1,2),b =(-2,m ),且a ∥b ,则2 a +3b =( ) A .(-5,-10) B .(-4,-8) C .(-3,-6) D .(-2,-4) 2.给出下列五个命题: ①|a |2=a 2;②ab a b a 2=⋅;③(a ·b )2=a 2·b 2; ④(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2;⑤若a ·b =0,则a =0或b =0;其中正确命题的序号是( ) A .①②③ B .①④ C .①③④D .②⑤3.函数y =2x +1的图象按向量a 平移得到函数y =2x +1的图象,则( ) A .a =(-1,-1) B .a =(1,-1) C .a =(1,1) D .a =(-1,1) 4.若a 2=1,b 2=2,(a -b )·a =0,则a 与b 的夹角为( ) A .30° B .45° C .60° D .90° 5.已知在△ABC 中,,⋅⋅⋅==则O 为△ABC 的( ) A .内心 B .外心 C .重心 D .垂心 二、填空题6.已知p =(1,2),q =(-1,3),则p 在q 方向上的正射影长为______; 7.如图,正六边形ABCDEF 中,有下列四个命题:①.2=+ ②.AF AB AD 22+= ③.AB AD AD AC ⋅⋅=④.)()(⋅=⋅其中真命题的代号是______(写出所有真命题的代号).8.给定两个长度为1的平面向量OA 和OB ,它们的夹角为120°.如图所示,点C 在以O 为圆心的圆弧AB 上变动.若y x +=,其中x ,y ∈R ,则x +y 的最大值是______.9.已知向量a =(2,4),b =(1,1),若向量b ⊥(a +λ b ),则实数λ 的值______;若b ba aa a c )(⋅⋅-=,则向量a 与c 的夹角为______;10.已知|a |=3,|b |=4,a ·b =-2,则|a +b |=______. 三、解答题11.已知).1,3(),3,1(-==b a(1)证明:a ⊥b ;(2)若k a -b 与3a -k b 平行,求实数k ; (3)若k a -b 与k a +b 垂直,求实数k .12.设向量a =(cos23°,cos67°),b =(cos68°,cos22°),u =a +t b ,(t ∈R ).(1)求a ·b(2)求u 的模的最小值.13.在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,.73tan =C(1)求cos C ; (2)若25=⋅,且a +b =9,求c .14.已知函数f (x )=kx +b 的图象与x ,y 轴相交于点A ,B ,j i j i ,(22+=,分别是与x ,y 轴正半轴同方向的单位向量)函数g (x )=x 2-x -6,(1)求k ,b 的值;(2)当x 满足f (x )>g (x )时,求函数)(1)(x f x g +的最小值.15.已知向量a =(x 2,x +1),b =(1-x ,t ),若f (x )=a ·b 在区间(-1,1)上是增函数,求t 的取值范围.专题06 平面向量参考答案练习6-1一、选择题1.D 2.A 3.A 4.C 二、填空题5.3或-5 6.4 7.)23,1(-- 8.45° 三、解答题9.由已知)0,2(==a ,所以⎩⎨⎧=--=+043232x x x ,得x =-1.10.(1)由已知设a =(λ ,2λ )且λ >0,a ·b =λ +4λ =10,λ =2,所以a =(2,4); (2)(b ·c )a =(2-2)a =0. 11.6.练习6-2一、选择题1.D . 2.C . 3.C . 4.D . 二、填空题5.7 6.4 7.-6或9 8.)214,72(- 三、解答题9.32 由已知|a |=2,|a +2b |2=a 2+4a ·b +4b 2=4+4×2×1×cos60°+4=12 ∴32|2|=+b a .10.解答:设M (x ,y ),∵M 在直线PQ 上, ),0,32(),2,0(,23x Q y P --=∴ ∵)2,(),2,3(,0y y x PM yHP PM HP +=-==⋅ ∴02323.=-yy x ,即y 2=4x .(除原点.) 11.解:(Ⅰ)若a ⊥b ,则sin θ +cos θ =0,由此得)2π2π(1tan <<--=θθ,所以;4π-=θ(Ⅱ)由a =(sin θ ,1),b =(1,cos θ )得)cos (sin 23)cos 1()1(sin ||22θθθθ++=++=+b a,)4πsin(223++=θ当1)4πsin(=+θ时,|a +b |取得最大值,即当4π=θ时,|a +b |最大值为.12+习题6一、选择题1.B 2.B 3.A 4.B 5.D 二、填空题6.2107.①、②、④ 8.2 9.λ =-3;90° 10.21 三、解答题11.(2)k =±3;(3)k =±1. 12.答案:(1)22=⋅b a ,(2)22||min =u13.解答:(1)∵73tan =C ,∴73cos sin =C C ,又∵sin 2C +cos 2C =1 解得⋅±=81cos C ∵tan C >0,∴C 是锐角. ∴⋅=81cos C(2)∵20,25cos ,25===⋅∴∴ab C ab .又∵a +b =9 ∴a 2+2ab +b 2=81.∴a 2+b 2=41.∴c 2=a 2+b 2-2ab cos C =36.∴c =6.14.略解:(1)由已知得)0,(k b A -,B (0,b ),则),(b k b AB =,于是.2,2==b kb∴k =1,b =2. (2)由f (x )>g (x ),得x +2>x 2-x -6,即(x +2)(x -4)<0,得-2<x <4,521225)(1)(2-+++=+--=+x x x x x x f x g由于x +2>0,则3)(1)(-≥+x f x g ,其中等号当且仅当x +2=1,即x =-1时成立∴)(1)(x f x g +的最小值是-3. 15.略解:解法1:依定义f (x )=x 2(1-x )+t (x +1)=-x 3+x 2+tx +t ,则f '(x =-3x 2+2x +t .若f (x )在(-1,1)上是增函数,则在(-1,1)上可设f '(x )≥0.∴f '(x )≥0⇔t ≥3x 2-2x ,在区间(-1,1)上恒成立,考虑函数g (x )=3x 2-2x ,由于g (x )的图象是对称轴为31=x ,开口向上的抛物线,故要使t ≥3x 2-2x 在区间(-1,1)上恒成立⇔t ≥g (-1),即t ≥5.而当t ≥5时,f '(x )在(-1,1)上满足f ′(x )>0,即f (x )在(-1,1)上是增函数.故t 的取值范围是t ≥5. 解法2:依定义f (x )=x 2(1-x )+t (x +1)=-x 3+x 2+tx +t ,f '(x )=-3x 2+2x +t . 若f (x )在(-1,1)上是增函数,则在(-1,1)上可设f '(x )≥0. ∵f '(x )的图象是开口向下的抛物线,∴当且仅当f '(1)=t -1≥0,且f '(-1)=t -5≥0时,f '(x )在(-1,1)上满足f '(x )>0,即f (x )在(-1,1)上是增函数.故t 的取值范围是t ≥5.。
备战高考高考数学二轮复习 专题1.3 三角函数与平面向

专题1.3 三角函数与平面向量(一)选择题(12*5=60分)1.已知倾斜角为α的直线l 过x 轴上一点A (非坐标原点O ),直线l 上有一点()00cos130,sin 50P ,且030APO ∠=,则α等于( )A .100° B.160° C.100°或160° D.130° 【答案】C2. 2002年在北京召开的国际数学家大会,会标是以我国古代数学家赵爽的弦图为基础设计的.弦图是由四个全等直角三角形与一个小正方形拼成的一个大正方形(如图).如果小正方形的面积为1,大正方形的面积为25,直角三角形中较小的锐角为θ,那么sin 2θ的值为( )A .13 B .32 C .2324 D .2425【答案】D【解析】设θ所对直角边长为,x 由题意得22(1)253x x x ++=⇒=,所以3424sin ,cos ,sin 25525θθθ===,选D.3.【2018广西贺州桂梧联考】若函数()f x 与()g x 的图象有一条相同的对称轴,则称这两个函数互为同轴函数.下列四个函数中,与()212f x x x =-互为同轴函数的是( ) A. ()()cos 21g x x =- B. ()sin g x x π= C. ()tan g x x = D. ()cos g x x π= 【答案】D【解析】由题意可得, ()212f x x x =-的图象都关于直线1x =对称,所以()cos g x x π=与()212f x x x =-的图象都关于直线1x =对称.选D.4.已知向量(1,2)a =r , (3,2)b =-r ,若()//(3)ka b a b +-r r r r,则实数k 的值为( )A .13-B .13C .3-D .3 【答案】A【解析】1()//(3)(3,22)//(10,4)10(22)4(3)3ka b a b k k k k k +-⇒-+-⇒+=--⇒=-r r r r ,选A5.【2018广西贺州桂梧联考】设向量a v , b v 满足1a =v , 2b =v ,且()a ab ⊥+v v v ,则向量a v在向量2a b+v v 方向上的投影为( ) A. 1313-B. 1313C. 113-D. 113【答案】A6.已知,A B 是圆22:4O x y +=上的两个动点,522,,33AB OC OA OB ==-u u u vu u u v u u u v u u u v.若M 是线段AB 的中点,则OM ⋅的值为( ). A .3 B .23.2 D .-3 【答案】A【解析】因为点M 是线段AB 的中点,所以()+=21,2===AB OB OA ,所以ABC ∆是等边三角形,即060,>=<,260cos 220=⨯⨯=⋅OB OAOM ⋅+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⋅2131652121323522322123126522=⨯+⨯-⨯=,故选A. 7.已知点O 在△ABC 内部一点,且满足2340OA OB OC ++=u u u r u u u r u u u r r,则△AOB ,△BOC ,△AOC 的面积之比依次为( )A .4:2:3B .2:3:4C .4:3:2D .3:4:5 【答案】AACBO8.【2018全国名校联考】设向量,,a b c v v v满足2a b ==vv , 2a b ⋅=-v v , (),60a c b c --=︒v v v v ,则c v 的最大值等于( )A. 4B. 2C. 2D. 1 【答案】A【解析】因为2a b ==v v, 2a b ⋅=-v v ,所以1cos ,2a b a b a b⋅==-v v v n v v v ,,120a b =︒v v .如图所以,设,,OA a OB b OC c ===u u u r u u u r u u u r v rv ,则CA a c =-u u u r r v ,CB b c =-u u u r v r ,120AOB ∠=︒.所以60ACB ∠=︒,所以180AOB ACB ∠+∠=︒,所以,,,A O B C 四点共圆.不妨设为圆M ,因为AB b a =-u u u r v v ,所以222212AB a a b b =-+=u u u r v v v v n .所以23AB =u u u r ,由正弦定理可得AOB n 的外接圆即圆M的直径为2R 4AB sin AOB==∠u u u r .所以当OC u u u r 为圆M 的直径时, c v取得最大值4.故选A.9.设向量(cos ,sin )a x x =-r ,(cos(),cos )2b x x π=--r ,且a tb =r r ,0t ≠,则sin 2x 的值等于( )A .1B .1-C .1±D .0 【答案】C10.设当θ=x 时,函数x x y cos 2sin -=取得最大值,则θcos =( )A.55-B.55C.552-D.552 【答案】C【解析】()()525sin 2cos 55f x x x x x x α⎫=-==-⎪⎪⎭,其中255sin αα==,因为当θ=x 时,函数x x y cos 2sin -=取得最大值,所以()sin 1θα-=,即sin 2cos 5θθ-=22sin cos 1θθ+=,联立方程组可得25cos 5θ=-,故选C. 11.【2018全国名校联考】某新建的信号发射塔的高度为AB ,且设计要求为:29米AB <<29.5米.为测量塔高是否符合要求,先取与发射塔底部B 在同一水平面内的两个观测点,C D ,测得60BDC ∠=︒,75BCD ∠=︒, 40CD =米,并在点C 处的正上方E 处观测发射塔顶部A 的仰角为30°,且1CE =米,则发射塔高AB =( )A. ()2021米 B. ()2061米 C. ()4021米 D. ()4061米 【答案】A12.【2018安徽阜阳一中二模】已知,则下列结论中正确的是()A. 函数的周期为B. 将的图像向左平移个单位后得到的图像C. 函数的最大值为D. 的一个对称中心是【答案】D【解析】选项A:,则周期,故A不对;选项B:将的图像向左平移个单位后得到的函数解析式为,得不到的图像,故B不对;选项C:由A可得,因为的最大值为1,所以的最大值为,故C不对;选项D:,根据正弦函数的对称性,令,得,当时,,故D正确.故选D(二)填空题(4*5=20分)13.某中学举行升旗仪式,在坡度为15°的看台E点和看台的坡脚A点,分别测得旗杆顶部的仰角分别为30°和60°,量的看台坡脚A点到E点在水平线上的射影B点的距离为10cm,则旗杆的高CD的长是__________m.【答案】(1033【解析】由题意得4530DEA ADE ∠=∠=oo,,所以sin 452sin 30cos15AE ABAD ==o o o,因此10sin 602sin 6010(33)cos(4530)CD AD ===--o o o o14.如图,在平行四边形ABCD 中,E 和F 分别在边CD 和BC 上,且3 3DC DE BC BF ==u u u r u u u r u u u r u u u r,,若AC mAE nAF =+u u u r u u u r u u u r,其中 m n R ∈,,则m n += .【答案】3215.【2018河南天一联考】在中,角所对的边分别为,若,且,记为边上的高,则的取值范围为__________.【答案】【解析】由得,所以,16.【河南省长葛市一中2018届12月月考】若函数()()sin (0,)2f x x πωφωφ=+><的图象相邻的两个对称中心为51,0,,066⎛⎫⎛⎫-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,将()f x 的图象纵坐标不变,横坐标缩短为原来的12,得到()g x 的图象,则()g x =_________.【答案】sin 26x ππ⎛⎫-⎪⎝⎭.(三)解答题(10+5*12=70分)17.已知函数)2||,0,0)(sin()(πϕωϕω<>>+=A x A x f 的图象(部分)如图所示.(1)求函数)(x f 的解析式; (2)若),(30πα∈,且34)(=παf ,求αcos .【解析】(1)由图得:2=A . 由213165424=-==ωπT ,解得πω=.由2)3sin(2)31(=+=ϕπf ,可得223ππϕπ+=+k ,解得62ππϕ+=k ,又2πϕ<,可得6πϕ=,∴)6sin(2)(ππ+=x x f . (2)由(1)知34)6sin(2)(=+=παπαf ,∴32)6sin(=+πα,由α∈(0,3π),得6πα+∈(6π,2π),∴35)32(1)6cos(2=-=+πα.∴ ]6)6cos[(cos ππαα-+==6sin )6sin(6cos )6cos(ππαππα+++ =21322335⨯+⨯=6215+. 18.在ABC ∆中,角C B A ,,所对的边分别为c b a ,,,已知12=c ,64=b ,O 为ABC ∆的外接圆圆心.(1)若54cos =A ,求ABC ∆的面积S ; (2)若点D 为BC 边上的任意一点,1134DO DA AB AC -=+u u u ru u u ru u ur u u u r ,求B sin 的值.19.已知在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且cos a C ,cos b A ,cos c A 成等差数列. (1)求角A 的大小;(2)若3a =,1()2AD AB AC =+u u u r u u u r u u u r,求||AD u u u r 的最大值.【解析】(1)由题意知2cos cos cos b A a C c A =+,由正弦定理知sin cos sin cos 2sin cos A C C A B A +=,即sin()sin 2sin cos A C B B A +==,又sin 0B ≠,故1cos 2A =,∴3A π=. (2)由1()2AD AB AC =+u u u r u u u r u u u r ,得2221(2)4AD AB AB AC AC =+⋅+u u u r u u u r u u u r u u u r u u u r 221(2cos )4c b cb A =++221()4c b cb =+-,又由余弦定理得222222cos 9a c b cb A c b cb =+-=+-=,故221||(92)4AD AD cb ==+u u u r u u u r ,由2292c b cb cb cb cb +-=≥-=,当且仅当c b =时取等号,故2127||(918)44AD ≤+=u u u r ,∴||AD u u u r 的最大值为33. 20.【2018安徽阜阳一中二模】若 的最小值为.(1)求的表达式;(2)求能使的值,并求当 取此值时,的最大值.21.已知函数b x a x x x f ++-++=cos )6sin()6sin()(ππ(R b a ∈,,且均为常数). (1)求函数)(x f 的最小正周期; (2)若)(x f 在区间]0,3[π-上单调递增,且恰好能够取到)(x f 的最小值2,试求b a ,的值.【解析】(1)b x a x b x a x x x f ++=++-++=cos 6cos sin 2cos )6sin()6sin()(πππb x a b x a x +++=++=)sin(3cos sin 32θ(其中3tan a=θ),所以函数)(x f 的最小正周期为π2.(2)由(1)可知,)(x f 的最小值为b a ++-32,所以232=++-b a ① 另外,由)(x f 在区间)0,3(π-上单调递增,可知)(x f 在区间)0,3(π-上的最小值为)3(π-f ,所以2)3(=-πf ,得72=+b a ②,联立①②解得4,1=-=b a .22.【辽宁省沈阳市2018质监(三)】已知函数()()2sin 2()2f x x πϕϕ=+<部分图象如图所示.(Ⅰ)求φ值及图中0x 的值;(Ⅱ)在ABC ∆中, A B C ,,的对边分别为a b c ,,,已知7c =, ()2f C =-, sin 2sin B A =,求a 的值.。
高考数学二轮复习(浙江专用)习题 专题二 三角函数与平面向量 第1讲 Word版含答案

一、选择题1.(2016·山东卷)函数f (x )=(3sin x +cos x )(3cos x -sin x )的最小正周期是( )A.π2B.πC.3π2D.2π 解析 ∵f (x )=2sin x cos x +3(cos 2x -sin 2x )=sin 2x +3cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3,∴T =π,故选B.答案 B2.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎪⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则将y =f (x )的图象向右平移π6个单位后,得到的图象的解析式为( )A.y =sin 2xB.y =cos 2xC.y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +2π3D.y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π6 解析 由图象知A =1,34T =11π12-π6=3π4,T =π,∴ω=2,由sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×π6+φ=1,|φ|<π2得π3+φ=π2⇒φ=π6⇒f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6,则图象向右平移π6个单位后得到的图象的解析式为y =sin ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤2⎝⎛⎭⎪⎫x -π6+π6=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6. 答案 D3.(2016·温州模拟)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0,0<φ<π)的图象关于直线x=π3对称,且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫7π12=0,则ω取最小值时,φ的值为( ) A.π6 B.π3C.2π3D.5π6解析 由7π12-π3=π4≥14×2πω,解得ω≥2,故ω的最小值为2. 此时sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×7π12+φ=0,即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+φ=0,又0<φ<π,所以φ=5π6. 答案 D4.(2016·北京卷)将函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3图象上的点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,t 向左平移s (s >0)个单位长度得到点P ′.若P ′位于函数y =sin 2x 的图象上,则( )A.t =12,s 的最小值为π6B.t =32,s 的最小值为π6C.t =12,s 的最小值为π3D.t =32,s 的最小值为π3解析 点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,t 在函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3图象上, 则t =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2×π4-π3=sin π6=12. 又由题意得y =sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2(x +s )-π3=sin 2x , 故s =π6+k π,k ∈Z ,所以s 的最小值为π6.答案A5.(2016·唐山期末)已知函数f (x )=sin ωx +3cos ωx (ω>0),f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=0,且f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,π2上递减,则ω=( ) A.3B.2C.6D.5解析 ∵f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π3,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=0. ∴当x =π6+π22=π3时,f (x )=0.∴π3ω+π3=k π,k ∈Z ,∴ω=3k -1,k ∈Z ,排除A 、C ;又f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,π2上递减, 把ω=2,ω=5代入验证,可知ω=2.答案 B二、填空题6.(2016·浙江卷)已知2cos 2x +sin 2x =A sin(ωx +φ)+b (A >0),则A =________,b =________.解析 ∵2cos 2x +sin 2x =cos 2x +1+sin 2x =2⎝ ⎛⎭⎪⎫22cos 2x +22sin 2x +1=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4+1 =A sin(ωx +φ)+b (A >0),∴A =2,b =1.答案 2 17.(2016·江苏卷)定义在区间[0,3π]上的函数y =sin 2x 的图象与y =cos x 的图象的交点个数是________.解析 在区间[0,3π]上分别作出y =sin 2x 和y =cos x 的简图如下:由图象可得两图象有7个交点.答案 78.(2015·天津卷)已知函数f (x )=sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .若函数f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数y =f (x )的图象关于直线x =ω对称,则ω的值为________.解析 f (x )=sin ωx +cos ωx =2sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π4,因为f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数图象关于直线x =ω对称,所以f (ω)必为一个周期上的最大值,所以有ω·ω+π4=2k π+π2,k ∈Z ,所以ω2=π4+2k π,k ∈Z .又ω-(-ω)≤2πω2,即ω2≤π2,则ω2=π4,所以ω=π2. 答案π2三、解答题9.已知函数f (x )=4sin 3x cos x -2sin x cos x -12cos 4x . (1)求函数f (x )的最小正周期及单调递增区间;(2)求f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4上的最大值和最小值. 解 f (x )=2sin x cos x ()2sin 2x -1-12cos 4x=-sin 2x cos 2x -12cos 4x =-12sin 4x -12cos 4x =-22sin ⎝⎛⎭⎪⎫4x +π4. (1)函数f (x )的最小正周期T =2π4=π2.令2k π+π2≤4x +π4≤2k π+3π2,k ∈Z ,得k π2+π16≤x ≤k π2+5π16,k ∈Z .所以f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π2+π16,k π2+5π16,k ∈Z . (2)因为0≤x ≤π4,所以π4≤4x +π4≤5π4. 此时-22≤sin ⎝⎛⎭⎪⎫4x +π4≤1,所以-22≤-22sin ⎝⎛⎭⎪⎫4x +π4≤12,即-22≤f (x )≤12. 所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4上的最大值和最小值分别为12,-22. 10.设函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3+33sin 2x -33cos 2x . (1)求f (x )的最小正周期及其图象的对称轴方程;(2)将函数f (x )的图象向右平移π3个单位长度,得到函数g (x )的图象,求g (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,π3上的值域. 解 (1)f (x )=12sin 2x +32cos 2x -33cos 2x =12sin 2x +36cos 2x =33sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6. 所以f (x )的最小正周期为T =2π2=π.令2x +π6=k π+π2(k ∈Z ),得对称轴方程为x =k π2+π6(k ∈Z ),(2)将函数f (x )的图象向右平移π3个单位长度,得到函数g (x )=33sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝⎛⎭⎪⎫x -π3+π6=-33cos 2x 的图象,即g (x )=-33cos 2x . 当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,π3时,2x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π3,2π3, 可得cos 2x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,1, 所以-33cos 2x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-33,36, 即函数g (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,π3上的值域是⎣⎢⎡⎦⎥⎤-33,36. 11.已知向量a =(m ,cos 2x ),b =(sin 2x ,n ),函数f (x )=a ·b ,且y =f (x )的图象过点⎝ ⎛⎭⎪⎫π12,3和点⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3,-2. (1)求m ,n 的值;(2)将y =f (x )的图象向左平移φ(0<φ<π)个单位后得到函数y =g (x )的图象,若y =g (x )图象上各最高点到点(0,3)的距离的最小值为1,求y =g (x )的单调递增区间.解 (1)由题意知f (x )=a ·b =m sin 2x +n cos 2x .因为y =f (x )的图象经过点⎝ ⎛⎭⎪⎫π12,3和⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3,-2, 所以⎩⎪⎨⎪⎧3=m sin π6+n cos π6,-2=m sin 4π3+n cos 4π3, 即⎩⎪⎨⎪⎧3=12m +32n ,-2=-32m -12n ,解得m =3,n =1.(2)由(1)知f (x )= 3 sin 2x +cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6. 由题意知g (x )=f (x +φ)=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +2φ+π6. 设y =g (x )的图象上符合题意的最高点为(x 0,2),由题意知x 20+1=1,所以x 0=0,即到点(0,3)的距离为1的最高点为(0,2).将其代入y =g (x )得sin ⎝⎛⎭⎪⎫2φ+π6=1, 因为0<φ<π,所以φ=π6.因此g (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π2=2cos 2x . 由2k π-π≤2x ≤2k π,k ∈Z ,得k π-π2≤x ≤k π,k ∈Z ,所以函数y =g (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π2,k π,k ∈Z .。
高考数学二轮复习专题二三角函数与平面向量第3讲平面向量练习理
【2019最新】精选高考数学二轮复习专题二三角函数与平面向量第3讲平面向量练习理一、选择题1.(2014·新课标全国Ⅱ卷)设向量a ,b 满足|a +b|=,|a -b|=,则a ·b =( )A.1B.2C.3D.5解析 由|a +b|=得|a +b|2=10,即a2+2a·b+b2=10,①又|a -b|=,所以a2-2a·b+b2=6,②由①-②得4a·b=4,则a·b=1.答案 A2.已知点A(-1,1)、B(1,2)、C(-2,-1)、D(3,4),则向量在方向上的投影为( )A. B.3152 C.- D.-3152 解析 =(2,1),=(5,5),||=5,故在方向上的投影为== . 答案 A3.已知a 与b 均为单位向量,其夹角为θ,有下列四个命题p1:|a +b|>1⇔θ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,2π3p2:|a +b|>1⇔θ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤2π3,π p3:|a -b|>1⇔θ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π3 p4:|a -b|>1⇔θ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π3,π 其中的真命题是( )A.p1,p4B.p1,p3C.p2,p3D.p2,p4解析 |a|=|b|=1,且θ∈[0,π],若|a +b|>1,则(a +b)2>1,∴a2+2a·b+b2>1,即a·b>-,∴cos θ==a·b>-, ∴θ∈;若|a -b|>1,同理求得a·b<,∴cos θ=a ·b <,∴θ∈,故p1,p4正确,应选A.答案 A4.已知a ,b 均为单位向量,(2a +b)·(a -2b)=-,则向量a ,b 的夹角为( )A.B. C. D.5π6解析 因为a ,b 均为单位向量,所以(2a +b)·(a-2b)=2-2-3a·b=-,解得a·b=,所以cos 〈a ,b 〉==,又〈a ,b 〉∈[0,π],所以〈a ,b 〉=.答案 A5.若两个非零向量a ,b 满足|a +b|=|a -b|=2|a|,则向量b 与a +b 的夹角为( )A. B.C. D.2π3解析法一由已知,得|a+b|=|a-b|,将等式两边分别平方,整理可得a·b=0.①由已知,得|a+b|=2|a|,将等式两边分别平方,可得a2+b2+2a·b=4a2.②将①代入②,得b2=3a2,即|b|=|a|.而b·(a+b)=a·b+b2=b2,故cos〈b,a+b〉==b23|a|·2|a|==.又〈b,a+b〉∈[0,π],所以〈b,a+b〉=.故选A.法二如图,作=a,=b,以OA,OB为邻边作平行四边形OACB,则=a+b,=a-b.由|a+b|=|a-b|=2|a|,可得||=||=2||,所以平行四边形OACB是矩形,→==a.BC从而||=2||.由Rt△BOC中,||23||,BC=故cos∠BOC==,所以∠BOC=.从而〈b,a+b〉=∠BOC=,故选A.答案A二、填空题6.(2014·新课标全国Ⅰ卷)已知A,B,C为圆O上的三点,若=(+),则与的夹角为________.解析由=(+),可得O为BC的中点,故BC为圆O的直径,所以与的夹角为90°.答案90°7.△ABC是边长为2的等边三角形,已知向量a,b满足=2a,=2a +b,则下列结论中正确的是________(写出所有正确结论的编号).①a为单位向量;②b为单位向量;③a⊥b;④b∥;⑤(4a+b)⊥.解析∵2=4|a|2=4,∴|a|=1,故①正确;∵=-=(2a+b)-2a=b,又△ABC为等边三角形,∴||=|b|=2,故②错误;∵b=-,∴a·b=·(-)=×2×2×cos 60°-×2×2=-1≠0,故③错误;∵=b,故④正确;∵(+)·(-)=2-2=4-4=0,∴(4a+b)⊥,故⑤正确.答案①④⑤8.如图,在△ABC 中,C =90°,且AC =BC =3,点M满足=2,则·=________.解析 法一 如图,建立平面直角坐标系.由题意知:A(3,0),B(0,3),设M(x ,y),由=2,得解得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =1,即M 点坐标为(2,1),所以·=(2,1)·(0,3)=3.法二 ·=(+)·=2+·=2+·(-)=13CB →2=3. 答案 3三、解答题9.已知向量a =,b =,且x ∈.(1)求a·b 及|a +b|;(2)若f(x)=a·b-2λ|a +b|的最小值是-,求λ的值.解 (1)a·b=cos cos -sin sin =cos 2x ,|a +b|=⎝ ⎛⎭⎪⎫cos 3x 2+cos x 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 3x 2-sin x 22==2,因为x∈,所以cos x≥0,所以|a +b|=2cos x.(2)由(1),可得f(x)=a·b-2λ|a +b|=cos 2x -4λcos x ,即f(x)=2(cos x-λ)2-1-2λ2.因为x∈,所以0≤cos x≤1.②当λ<0时,当且仅当cos x=0时,f(x)取得最小值-1,这与已知矛盾;②当0≤λ≤1时,当且仅当cos x=λ时,f(x)取得最小值-1-2λ2,由已知得-1-2λ2=-,解得λ=;③当λ>1时,当且仅当cos x=1时,f(x)取得最小值1-4λ,由已知得1-4λ=-,解得λ=,这与λ>1相矛盾.综上所述λ=.10.设向量a=(sin x,sin x),b=(cos x,sin x),x∈.(1)若|a|=|b|,求x的值;(2)设函数f(x)=a·b,求f(x)的最大值.解(1)由|a|2=(sin x)2+(sin x)2=4sin2x,|b|2=(cos x)2+(sin x)2=1,及|a|=|b|,得4sin2x=1.又x∈,从而sin x=,所以x=.(2)f(x)=a·b=sin x·cos x+sin2x=sin 2x-cos 2x+=sin+,当x=∈时,sin取最大值1.所以f(x)的最大值为.11.△ABC的内角A,B,C 所对的边分别为a,b,c.向量m=(a,b)与n =(cos A ,sin B)平行.(1)求A ;(2)若a =,b =2,求△ABC 的面积.解 (1)因为m∥n,所以asin B -bcos A =0, 由正弦定理,得sin Asin B -sin Bcos A =0, 又sin B≠0,从而tan A =,由于0<A <π,所以A =.(2)法一 由余弦定理,得a2=b2+c2-2bccos A , 而a =,b =2,A =,得7=4+c2-2c ,即c2-2c -3=0,因为c >0,所以c =3,故△ABC 的面积为S =bcsin A =.法二 由正弦定理,得=,从而sin B =,又由a >b ,知A >B ,所以cos B =,故sin C =sin(A +B)=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫B +π3 =sin Bcos +cos Bsin =.所以△ABC 的面积为S =absin C =.。
高考数学二轮复习 专题一 平面向量、三角函数与解三角形 第一讲 小题考法——平面向量课件 理
平面向量 、三角函数与解三 (xiàngliàng) 角形
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[全国卷3年考情分析]
12/13/2021
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答案:C
12/13/2021
第十九页,共三十五页。
2.(2018·全国卷Ⅱ)已知向量a ,b 满足|a |=1,a ·b =-1,则
a ·(2a -b )=
()
A.4
B.3
C.2
D.0
解析: a ·(2a -b )=2a 2-a ·b =2|a |2-a ·b .
∵|a |=1,a ·b =-1,∴原式=2×12+1=3.
―C→D 平行且同向,故可设―A→B =λ―C→D (λ>0),则(a,1)=λ(4,a),
所以a1==4aλλ,,
a=2, 解得λ=12.
故所求实数 a=2.
法二:由已知得―A→B =(a,1),―C→D =(4,a),由―A→B ∥―C→D ,得
a2-4=0,解得 a=±2.又向量―A→B 与―C→D 同向,易知 a=-2 不
第一讲 小题考法
——平面向量
2021/12/13
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考点 一与有关定理 ( (kǎo diǎn)
向) 量的线性运算(yùn suàn)
主要考查平面向量的线性运算以及向量共线、 平面向量基本定理的应用.
12/13/2021
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[典例感悟]
[典例] (1)(2018·福州模拟)如图,在直角
高考数学二轮限时训练 三角函数、平面向量 10 理
第三部分:三角函数、平面向量(10) (限时:时间45分钟,满分100分) 一、选择题
1.(2012冀州中学一模)为得到函数y=
cos(x+π3)的图象,只需将函数y=sinx的图象( )
A.向左平移π6个长度单位 B.向右平移π6个长度单位 C.向左平移5π6个长度单位 D.向右平移5π6个长度单位 【解析】 y=sinx=cos(π2-x)= cos(x-π2), 令x-π2=0,得x1=π2, 再令x+π3=0得到x2=-π3, ∴向左平移了|-π3-π2|=5π6个长度单位. 【答案】 C 2.已知函数f(x)的部分图象如图所示,则f(x)的解析式可能为( ) 【解析】 由图象知周期T=4π,则 ω=12,排除B、D,由f(0)=1,可排除A. 【答案】 C 3.(2011年珠海模拟)函数y=cos2ωx-sin2ωx(ω>0)的最小正周期是π,则函数
f(x)=2sin(ωx+π4)的一个单调递增区间是( )
A.-π2,π2 B.5π4,9π4 C.-π4,3π4 D.π4,5π4 【解析】 由y=cos2ωx, ∴2π2ω=π,∴ω=1,
∴f(x)=2sin(x+π4). ∵-π2+2kπ≤x+π4≤π2+2kπ(k∈Z), ∴-3π4+2kπ≤x≤π4+2kπ(k∈Z). 当k=1时,5π4≤x≤9π4, ∴f(x)的一个递增区间是5π4,9π4. 【答案】 B 4.(2011年华中师大附中模拟)关于函数f(x)=sin(2x-π4),有下列命题
①其表达式可写成f(x)=cos(2x+π4); ②直线x=-π8是f(x)图象的一条对称轴; ③f(x)的图象可由g(x)=sin2x的图象向右平移π4个单位得到; ④存在α∈(0,π),使f(x+α)= f(x+3α)恒成立. 则其中真命题为( ) A.②③ B.①② C.②④ D.③④ 【解析】 对于①,f(x)=sin(2x-π4)=cos[π2-(2x-π4)]=cos(2x-34π),故①错. 对于②,当x=-π8时,f(-π8) =sin[2×(-π8)-π4]=sin-π2=-1,故②正确. 对于③,g(x)=sin2x的图象向右平移π4个单位得到的图象解析式为y=sin2x-π4=sin2x-π2,故③错.对于④, ∵f(x)的周期为π,故当α=π2时, f(x+α)=f(x+3α),所以④正确. 【答案】 C
2020高考理科数学二轮考前复习方略练习:第三部分回顾3三角函数与平面向量Word版含解析
回首 3 三角函数与平面向量[ 必记知识 ]1. 引诱公式公式 一 二 三 四 五 六 角2k π+ α(k ∈ Z)π+ α- απ- α π π-α+ α2 2 正弦 sin α - sin α - sin α sin α cos α cos α 余弦 cos α - cos α cos α -cos α sin α- sin α正切 tan αtan α- tan α- tan α口诀 函数名不变,符号看象限函数名改变, 符号看象限[提示 ]奇变偶不变 ,符号看象限“ 奇、偶 ” 指的是 π,2的倍数是奇数 ,仍是偶数 ,“ 变与不变 ” 指的是三角函数名称的变化“ 变 ” 是指正弦变余弦 ( 或余弦变正弦 ).“ 符号看象限 ” 的含义是:把角 α 看作锐角 ,看πn 2·±α(n ∈ Z)是第几象限角 ,进而获得等式右边是正号仍是负号.2. 三种三角函数的性质函数 y = sin x y = cos x图象ππ在 -2+ 2k π, 2+ 2k π在 [- π+2k π, 2k π](k ∈ Z)(k ∈ Z) 上单一递加;上单一递加;在 [2k π, π 单一性π3π+ 2k π](k ∈ Z)上单一递减在 + 2k π, 2 + 2k π2y = tan xππ在 - 2+ k π, 2+k π(k ∈ Z)上单一递加(k ∈ Z) 上单一递减对称中心: (k π,0)(k ∈ Z);对称性π对称轴: x =2+ k π(k ∈ Z)π对称中心: 2+ k π, 0(k ∈ Z);对称轴: x =k π(k ∈ Z)对称中心:k π (k ∈ Z), 02[提示 ] 求函数 f(x)= Asin(ωx+ φ)的单一区间时 ,要注意 A 与 ω 的符号 ,当 ω< 0 时,需把ω的符号化为正当后求解.3.三角函数图象的变换由函数 y= sin x 的图象变换获得y= sin( ωx+φ)(A>0,ω> 0)的图象的两种方法[提示 ] 图象变换的实质是点的坐标的变换,所以三角函数图象的伸缩、平移变换能够利用两个函数图象上的特点点之间的对应确立变换的方式,一般选用离y 轴近来的最高点或最低点,自然也能够选用在原点左边或右边的第一个对称中心点,依据这些点的坐标即可确定变换的方式、平移的单位与方向等.4.两角和与差的正弦、余弦、正切公式sin(α±β)= sin αcos β±cos αsin β.cos(α±β)= cos αcos β?sin αsin β.tan α± tan βtan(α±β)=.1?tan αtan βsin(α+β)sin(α-β)= sin2α- sin2β(平方正弦公式).cos(α+β)cos(α-β)= cos2α- sin2β.5.二倍角、协助角及半角公式(1)二倍角公式sin 2α= 2sin αcos α.cos 2α= cos2α- sin 2α= 2cos2α- 1= 1- 2sin2α.2tan αtan 2α=1-tan2α.①1+ sin 2α= (sin α+cos α)2.②1- sin 2α= (sin α-cos α)2.(2)协助角公式y= asin x+ bcos x= a2+ b2(sin xcos φ+ cos xsin φ)= a2+ b2sin(x+φ),此中角φ的终边所在象限由 a, b 的符号确立,角φ的值由 tan φ=ba(a≠ 0)确立.6.正、余弦定理及其变形定理内容变形正弦定理a=b=c=2Rsin A sin B sin C(1)a= 2Rsin A, b= 2Rsin B, c= 2Rsin C;a b c(2)sin A=2R, sin B=2R, sin C=2R;(3)a∶ b∶c= sin A∶ sin B∶ sin C;(4)asin B= bsin A, bsin C= csin B, asin C= csin A;a+ b+c a= 2R=(5)sin A+ sin B+ sin C sin A余弦定理a2= b2+ c2- 2bccos A;b2= a2+ c2- 2accos B;c2= a2+ b2- 2abcos Ccos A=b2+ c2- a2;2bccos B=c2+a2- b2;2accos C=a2+ b2- c22ab[提示 ] 在已知两边和此中一边的对角时,要注意查验解能否知足“ 大边对大角”,避免增解 .7.平面向量数目积的坐标表示已知非零向量a= ( x1, y1), b=(x2, y2),θ为向量 a, b 的夹角.结论几何表示坐标表示模|a|= a·a |a|=2 2 x1+ y1数目积a·b= |a||b|cos θa·b= x1 x2+ y1y2cos θ=a·b x x + y y2夹角cos θ= 1 2 12 2 2 2|a||b| x1+ y1·x2+ y2 a⊥ b 的充要条件a·b= 0 x x + y y = 01 2 1 2|a·b|与 |a||b|的关系|a·b|≤ |a||b|(当且仅当 a∥ b 时等号成|x1x2+ y1y2|≤ 2 2 2 2x1+ y1·x2+ y2 立 )[提示 ] (1)要特别注意零向量带来的问题:0 的模是 0,方向随意,其实不是没有方向;0 与随意非零向量平行.(2)a·b> 0 是〈 a, b〉为锐角的必需不充分条件;a·b< 0 是〈 a, b〉为钝角的必需不充分条件.[ 必会结论 ]1. 降幂、升幂公式(1)降幂公式1- cos 2α1+ cos 2α1① sin 2α=2;② cos 2α=2;③ sin αcos α= sin 2α.2(2)升幂公式① 1+ cos α=2cos2 αα= 2sin 2 αα α2;② 1- cos ;③ 1+ sin α= sin + cos;④ 1- sin α=2 222αα2sin 2- cos 2.2. 常有的协助角结论π(1)sin x ± cos x = 2sinx ±4.(2)cos x ± sin x = 2cos π.x?4π (3)sin x ±3cos x = 2sin x ± .3π(4)cos x ± 3sin x = 2cos x?3 .π(5) 3sin x ± cos x = 2sinx ±6 .π(6) 3cos x ± sin x = 2cos x?6 .[ 必练习题 ]1.已知 tan α=3,则cos(π-α)的值为 ( )cos α- π21B .- 3A .- 31C .3D . 3分析:选 A . cos(π- α) - cos α 11 π = sin α =- tan =- .α 3cos α-22.已知 x ∈ (0, π),且 cos 2x - π = sin 2x ,则 tan x - π 2 等于()4 1 1 A . 3 B .- 3 C .3D .- 3π=sin 2x 得 sin 2x = sin 2x ,由于 x ∈ (0, π),所以 tan x = 2,所分析: 选 A .由 cos 2x - 2以 tan x-πtan x- 1 1 4==3.1+tan x3.函数 y= cos 2x+ 2sin x 的最大值为 ()3A .4 B. 13C.2 D. 2分析:选 C.y= cos 2x+ 2sin x=- 2sin2x+ 2sin x+ 1.设 t= sin x(- 1≤ t≤ 1),则原函数能够化为2+ 2t+ 1=- 2 t-1 23,所以当 t y=- 2t 2 +2=1时,函数获得最大值3.2 24.已知函数 f(x)= Asin(ωx+φ)(A> 0,ω> 0,0<φ<π),其导函数 f ′(x)的图象如下图,π则 f 2的值为( )A.2 2 B. 22 2C.-2 D.-42π分析:选 D .依题意得f′(x)=Aωcos(ωx+φ),联合函数y=f′(x)的图象可知, T=ω=3π π 1 3π 3π7π3π4 8-8=π,ω= 2.又Aω= 1,所以A=2.由于 0<φ<π,4<4+φ<4 ,且f′8=3π3ππ 1 ππ 1 π 1 cos 4+φ=- 1,所以4+φ=π,所以φ=4,f(x)=2sin 2x+4,f 2 =2sin π+4 =-2×2 22 =-4,应选 D.π5.已知 x=12是函数 f( x)= 3sin(2 x+φ)+ cos(2x+φ)(0 <φ< x)图象的一条对称轴,将函3ππ π数 f(x)的图象向右平移4个单位长度后获得函数g(x)的图象,则函数 g(x) 在-4,6 上的最小值为 ( )A.- 2 B.- 1C.- 2 D.- 3分析:选 B.由于 x=ππππ12是 f(x)=2sin 2x+6+φ图象的一条对称轴,所以3+φ= kπ+2 ππππ π(k∈ Z),由于0<φ<π,所以φ=6,则 f(x)= 2sin,2x+3,所以 g(x)=- 2sin 2x-6在-4 6π上的最小值为g 6=- 1.6.已知△ ABC 的内角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,若 cos C=2 2,bcos A+ acos B 3=2,则△ ABC 的外接圆面积为 ()A . 4πB. 8πC.9πD. 36π分析:选 C.由题意知 c= bcos A+ acos B=2,由 cos C=2 2 13 得 sin C=3,再由正弦定理可得 2R=c= 6,所以△ ABC 的外接圆面积为πR2= 9 π,应选 C.sin C7.已知非零单位向量 a,b 知足 |a+ b|= |a- b|,则 a 与 b- a 的夹角可能是 ( ) ππA .6 B.3π3πC.4 D.4分析:选 D.由 |a+ b|= |a-b|可得 (a+ b)2= (a- b)2,即 a·b= 0,而 a·(b- a)= a·b - a2=- |a|2< 0,即 a 与 b- a 的夹角为钝角,应选 D .8.已知向量a= (1 ,3), b= (- 2,k),且 (a+ 2b)∥ (3a- b) ,则实数k=________.分析: a+ 2b= (- 3, 3+2k), 3a- b= (5, 9- k),由题意可得- 3(9- k)= 5(3+ 2k),解得 k=- 6.答案:-69.已知向量a= (1, 0), |b|=2, 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________.分析:依题意得|a|= 1, a·b= 1×2×cos 45 °= 1, |d|=(a- b)2=a2+ b2-2a·b= 1,c ·d = a 2 -b 2=- 1,所以 c 在 d 方向上的投影等于c ·d|d| =- 1.答案: -1π10.已知函数 f(x)= sin ωx+3 (ω> 0),A ,B 是函数 y = f(x)图象上相邻的最高点和最低点,若 |AB|= 2 2,则 f(1)= ________.分析: 设 f(x)的最小正周期为 T ,则由题意 ,得22+ T 2= 2 2,解得 T = 4,所以 ω22π 2π π π ππ π5π 1,所以 f(x)=sin,所以 f(1)= sin6 =2.=T =4=22x +32+ 3 = sin1答案: 2△c = ______. 11.在△ ABC 中, A = 60°, b = 1, S ABC =3,则sin C1 3b 2+c 2- 2bccos A =分析: 依题意得 ,2bcsin A = 4 c = 3,则 c = 4.由余弦定理得a = a =13 =239c = 239 13,所以 sin Asin 60 °3 .由正弦定理得 sin C 3.答案: 2 393。
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1.已知平面向量a,b满足:a=(1,-2),|b|=25,a·b=-10,
则向量b的坐标是( )
A.(2,-4) B.(-2,4)
C.(1,2) D.(-1,2)
答案 B
解析 由题意知|a|=5,设a与b的夹角为θ,则a·b=|a||b|cosθ
=10cosθ=-10,cosθ=-1,θ=π,又|b|=2|a|,因此b=-2a=(-2,4).
2.已知向量a,b,且|a|=3,a与b的夹角为π6,a⊥(2a-b),则|b|
=( )
A.2 B.4
C.3 D.3
答案 B
解析 解法一:由a⊥(2a-b)知,a·(2a-b)=2a2-a·b=0,故a·b
=2a2=2×(3)2=6,a·b=|a|×|b|cos〈a,b〉=3×|b|×cosπ6=6,解
得|b|=4.故选B.
解法二:如图,作OA→=a,OB→=b,〈a,b〉=π6,作OC→=2a,则BC
→
=2a-b.由a⊥(2a-b)可知,OC⊥BC.在Rt△OCB中,OC=2|a|=23,
cos〈a,b〉=OCOB=23|b|=32,解得|b|=4.故选B.
3.[2015·西安八校联考]若函数y=cosωx+π6(ω∈N*)图象的一个对
称中心是π6,0,则ω的最小值为( )
A.1 B.2
C.4 D.8
答案 B
解析 πω6+π6=kπ+π2(k∈Z)⇒ω=6k+2(k∈Z)⇒ωmin=2,故选B.
4.[2015·河北五个一名校联盟]已知θ∈(0,π),且sinθ-π4=210,
tan2θ=( )
A.43 B.34
C.-247 D.247
答案 C
解析 由sinθ-π4=210得22(sinθ-cosθ)=210,sinθ-cosθ=15.
解方程组 sinθ-cosθ=15sin2θ+cos2θ=1,得 sinθ=45cosθ=35或 sinθ=-35cosθ=-45.
因为θ∈(0,π),所以sinθ>0,所以 sinθ=-35cosθ=-45不合题意,舍去,
所以tanθ=43,所以tan2θ=2tanθ1-tan2θ=2×431-432=-247,故选C.
5.已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所
示,则经过点P(φ,0),斜率为A的直线的方程为( )
A.y=2x-3π4
B.y=2x-π4
C.y=3x-π3
D.y=3x-2π3
答案 A
解析 由题中图象可知,三角函数的最小正周期T满足T2=π4-
-π12=π3,则T=2π3,则ω=3,又3×
-
π
12
+φ=π2+2kπ(k∈Z),解
得φ=3π4+2kπ(k∈Z),又0<φ<π,故φ=3π4,又Asin3π4=1,解得A=2,
故所求直线的方程为y=2x-3π4,选A.
6.已知点P是△ABC内一点,且BA→+BC→=6BP→,则S△ABPS△ACP=( )
A.12 B.13
C.14 D.15
答案 C
解析 设点D为AC的中点,在△ABC中,BA→+BC→=2BD→,即2BD
→
=6BP→,所以BD→=3BP→,即P为BD的三等分点,所以S△ABPS△APD=12,又
S
△
APD
S
△
APC
=12,所以S△ABPS△ACP=14.
7.将函数f(x)=23cos2x-2sinxcosx-3的图象向左平移t(t>0)个单
位长度,所得图象对应的函数为奇函数,则t的最小值为( )
A.2π3 B.π6
C.π2 D.π3
答案 B
解析 由题意知,f(x)=3cos2x-sin2x=2cos2x+π6,将f(x)的图
象向左平移t(t>0)个单位长度所得图象对应的函数为g(x)=
2cos2x+2t+π6,又g(x)为奇函数,所以2t+π6的最小值为π2,解得t
min
=π6.选B.
8.[2015·大连双基]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的夹角是( )
A.π6 B.π3
C.2π3 D.5π6
答案 C
解析 在直角三角形中,如果直角边为斜边的一半,则该直角边所
对的角为π6,如图,所求的夹角为2π3,故选C.
9.已知向量a=(2,3),b=(x,-2),且a与2a-b共线,则实数x
的值为________.
答案 -43
解析 解法一:因为向量a与2a-b共线,所以2a-b=ka(k∈R),
则(4-x,8)=k(2,3),可得方程组 4-x=2k8=3k,消去k,解得x=-43.
解法二:2a-b=(4-x,8),由向量a与2a-b共线,可得2×8=3×(4
-x),解得x=-43.
10.若函数f(x)=2sin(2x+φ),且fπ4=f-π12,则函数f(x)图象的对
称轴为________.
答案 x=kπ2+π12(k∈Z)
解析 易知函数f(x)的最小正周期为π,而fπ4=f-π12,所以f(x)
图象的一条对称轴为x=π12,故函数f(x)图象的对称轴为x=kπ2+π12(k
∈Z).
11.已知函数f(x)=2sinx-π3cosx+sinxcosx+3sin2x(x∈R).
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)在△ABC中,B为锐角,角A,B,C的对边分别为a,b,c,
且f(B)=3,M为BC边的中点,AM=23,求a+c的最大值.
解 (1)f(x)=212sinx-32cosxcosx+sinxcosx+3sin2x=2sinxcosx
-3(cos2x-sin2x)=sin2x-3cos2x=2sin2x-π3.
由-π2+2kπ≤2x-π3≤π2+2kπ,得-π12+kπ≤x≤5π12+kπ(k∈Z).
∴f(x)单调递增区间是
kπ-π12,kπ+
5
12
π
,k∈Z.
(2)由f(B)=3,得sin2B-π3=32.又0从而2B-π3=π3,∴B=π3.
设∠BAM=θ,其中0<θ<2π3,由正弦定理可得csinθ+π3=AMsinπ3=12asinθ,
∴c=4sinθ+π3,a=8sinθ,
∴a+c=8sinθ+4sinθ+π3=8sinθ+2sinθ+23cosθ=10sinθ+
23cosθ=47sin(θ+φ)≤47.
∵θ+φ可以取到π2,∴a+c的最大值为47.
12.[2015·辽宁五校联考]已知函数f(x)=2cos2x-sin2x-7π6.
(1)求函数f(x)的最大值,并写出f(x)取最大值时x的取值集合;
(2)已知△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若f(A)=32,
b+c=2.求实数a的取值范围.
解 (1)f(x)=2cos2x-sin2x-7π6
=(1+cos2x)-sin2xcos7π6-cos2xsin7π6
=1+32sin2x+12cos2x
=1+sin2x+π6.
∴函数f(x)的最大值为2.
当且仅当sin2x+π6=1,即2x+π6=2kπ+π2,k∈Z,即x=kπ+π6,
k∈Z时取到.
∴函数取最大值时x的取值集合为
x x=kπ+π6,k∈Z.
(2)由题意,f(A)=sin2A+π6+1=32,
化简得sin2A+π6=12.
∵A∈(0,π),∴2A+π6∈π6,13π6,∴2A+π6=5π6,
∴A=π3.
在△ABC中,a2=b2+c2-2bccosπ3=(b+c)2-3bc.
由b+c=2,知bc≤b+c22=1,即a2≥1,当b=c=1时取等号.
又由b+c>a得a<2,∴a的取值范围是[1,2).