2022版《优化方案》高中数学人教A版必修四文档:第二章§3.1数乘向量 Word版含答案

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2022高中数学 2.2.2 向量减法、数乘运算及其几何意义同步练习 新人教A版必修4

2022高中数学 2.2.2 向量减法、数乘运算及其几何意义同步练习 新人教A版必修4

第2课时向量减法、数乘运算及其几何意义
一、选择题
1.化简错误!=错误!与n的长度恰好相等,则有
A.A,B,C三点必在一条直线上
B.△ABC必为等腰三角形且∠B为顶角
C.△ABC必为直角三角形且∠B为直角
D.△ABC必为等腰直角三角形
[答案] C
[解析] 以错误!=错误!,n的长度相等可知,两对角线相等,因此平行四边形一定是矩形.∴选C
6.已知向量a与b反向,且|a|=r,|b|=R,b=λa,则λ的值等于
B.-错误!
C.-错误!
[答案] C
[解析] ∵b=λa,∴|b|=|λ|·|a|
又∵a与b反向,∴λ=-错误!
7.已知O是△ABC所在平面内一点,D为BC边中点,且2错误!、N分别是DC和AB的中点,已知错误!、N,设错误!、
N分别为▱ABCD的边BC、CD的中点,故以错误!、N分别是边BC、CD的中点,∴错误!=错误!+错误!错误!,∴错误!
解得错误!=错误!a-错误!b,错误!=错误!b-错误!a。

高中人教A版数学必修4:习题课(三) Word版含解析

高中人教A版数学必修4:习题课(三) Word版含解析

一、选择题1.对于非零向量ab 下列说法不正确的是( )A .若a =b 则|a |=|b |B .若a ∥b 则a =b 或a =-bC .若a ⊥b 则a ·b =0D .a ∥b 与ab 共线是等价的答案:B解析:根据平面向量的概念和性质可知a ∥b 只能保证a 与b 的方向相同或相反但模长不确定因此B 错误.2.设向量ab 满足|a +b |=10|a -b |=6则a ·b =( )A .1B .2C .3D .5答案:A解析:将已知两式左右两边分别平方得⎩⎪⎨⎪⎧ a 2+2a ·b +b 2=10a 2-2a ·b +b 2=6两式相减并除以4可得a ·b =1 3.设xy ∈R 向量a =(x 1)b =(1y )c =(2-4)且a ⊥cb ∥c 则|a +b |等于( )A 5B 10C .2 5D .10答案:B解析:∵a ⊥c ∴2x -4=0x =2又b ∥c ∴2y +4=0∴y =-2∴a +b =(x +11+y )=(3-1). ∴|a +b |=10 4.对于非零向量αβ定义一种向量积:α°β=α·ββ·β已知非零向量ab 的夹角θ∈⎝⎛⎭⎫π4,π2且a °bb °a 都在集合⎩⎨⎧⎭⎬⎫ ⎪⎪n 2n ∈N 中则a °b =( ) A 52或32 B 12或32C .1D 12答案:D解析:a °b =a ·b b ·b =|a |·|b |cos θ|b |2=|a |cos θ|b |=n 2n ∈N ①同理可得b °a =b ·a a ·a =|a |·|b |cos θ|a |2=|b |cos θ|a |=m 2m ∈N ②再由a 与b 的夹角θ∈⎝⎛⎭⎫π4,π2可得cos 2θ∈⎝⎛⎭⎫0,12①②两式相乘得cos 2θ=mn 4mn ∈N ∴m =n =1∴a °b =n 2=12选D 二、填空题7.若向量OA →=(1-3)|OB →|=|OA →|OA →·OB →=0则|AB →|=________答案:2 5解析:因为|AB →|2=|OB →-OA →|2=|OB →|2+|OA →|2-2OA →·OB →=10+10-0=20所以|AB →|=20=2 58.已知向量ab 满足|a |=1|b |=3a +b =(31)则向量a +b 与向量a -b 的夹角是________.答案:2π3解析:因为|a -b |2+|a +b |2=2|a |2+2|b |2所以|a -b |2=2|a |2+2|b |2-|a +b |2=2+6-4=4故|a -b |=2因此cos 〈a -ba +b 〉=(a -b )·(a +b )|a -b |·|a +b |=1-34=-12故所求夹角是2π3 9.设正三角形ABC 的面积为2边ABAC 的中点分别为DEM 为线段DE 上的动点则MB →·MC →+BC →2的最小值为________. 答案:532 解析:设正三角形ABC 的边长为2a 因为正三角形ABC 的面积为2所以a 2=233设MD =x (0≤x ≤a )则ME =a -xMB →·MC →+BC →2=(MD →+DB →)·(ME →+EC →)+BC →2=MD →·ME →+MD →·EC →+DB →·ME →+DB →·EC →+BC →2=-x (a -x )+xa cos120°+(a -x )a cos120°+a 2cos60°+4a 2=x 2-ax +4a 2当x =a 2时MB →·MC →+BC →2取得最小值⎝⎛⎭⎫a 22-a ×a 2+4a 2=154a 2=532三、解答题10.已知|a |=4|b |=8a 与b 的夹角是120°(1)求a ·b 及|a +b |的值;(2)当k 为何值时(a +2b )⊥(k a -b )?解:(1)a ·b =|a ||b |cos120°=-16|a +b |=(a +b )2=a 2+b 2+2a ·b=4 3(2)由题意知(a +2b )·(k a -b )=k a 2+(2k -1)a ·b -2b 2=0即16k -16(2k -1)-2×64=0解得k =-711.如图在△OAB 中P 为线段AB 上一点且OP →=xOA →+yOB →(1)若AP →=PB →求xy 的值;(2)若AP →=3PB →|OA →|=4|OB →|=2且OA →与OB →的夹角为60°求OP →·AB →的值.解:(1)若AP →=PB →则OP →=12OA →+12OB → 故x =y =12(2)若AP →=3PB →则OP →=14OA →+34OB → OP →·AB →=错误!·(错误!-错误!)=-14OA →2-12OA →·OB →+34OB →2 =-14×42-12×4×2×cos60°+34×22 =-3能力提升12.已知A (10)B (5-2)C (84)D (46)那么四边形ABCD 为( )A .正方形B .菱形C .梯形D .矩形答案:D解析:AB →=(4-2)BC →=(36).AB →·BC →=4×3+(-2)×6=0故AB →⊥BC →又DC →=(4-2)故 AB →=DC →又|AB →|=20=2 5|BC →|=45=3 5故|AB →|≠|BC →|所以四边形ABCD 为矩形.13.在平面直角坐标系中已知三点A (40)B (t 2)C (6t )t ∈R O 为坐标原点.(1)若△ABC 是直角三角形求t 的值;(2)若四边形ABCD 是平行四边形求|OD →|的最小值.解:(1)由题意得AB →=(t -42)AC →=(2t )BC →=(6-tt -2)若∠A =90°则AB →·AC →=0即2(t -4)+2t =0∴t =2;若∠B =90°则AB →·BC →=0即(t -4)(6-t )+2(t -2)=0∴t =6±22;若∠C =90°则AC →·BC →=0即2(6-t )+t (t -2)=0无解∴满足条件的t 的值为2或6±2 2(2)若四边形ABCD 是平行四边形则AD →=BC →设点D 的坐标为(xy )即(x -4y )=(6-tt -2)∴⎩⎪⎨⎪⎧x =10-t y =t -2即D (10-tt -2) ∴|OD →|=(10-t )2+(t -2)2=2t 2-24t +104∴当t =6时|OD →|取得最小值4 2。

高中数学人教A版选修2-1优化练习:第三章 3.1 3.1.5 空间向量运算的坐标表示 Word版含解析

高中数学人教A版选修2-1优化练习:第三章 3.1 3.1.5 空间向量运算的坐标表示 Word版含解析

[课时作业] [A 组 基础巩固]1.已知a =(1,-2,1),a -b =(-1,2,-1),则b 等于( ) A .(2,-4,2) B .(-2,4,-2) C .(-2,0,-2)D .(2,1,-3)解析:b =a -(-1,2,-1)=(1,-2,1)-(-1,2,-1)=(2,-4,2),故选A. 答案:A2.若非零向量a =(x 1,y 1,z 1),b =(x 2,y 2,z 2),则x 1x 2=y 1y 2=z 1z 2是a 与b 同向或反向的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件解析:若x 1x 2=y 1y 2=z 1z 2,则a 与b 同向或反向,反之不成立. 答案:A3.以正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点D 为坐标原点O ,如图建立空间直角坐标系,则与DB 1→共线的向量的坐标可以是( ) A .(1,2,2) B .(1,1,2) C .(2,2,2) D .(2,2,1)解析:设正方体的棱长为1, 则由图可知D (0,0,0),B 1(1,1,1), ∴DB 1→=(1,1,1),∴与DB 1→共线的向量的坐标可以是(2,2,2). 答案:C4.已知点A (1,-2,11),B (4,2,3),C (6,-1,4),则△ABC 的形状是( ) A .等腰三角形 B .等边三角形 C .直角三角形D .等腰直角三角形解析:AB →=(3,4,-8),AC →=(5,1,-7),BC →=(2,-3,1), ∴|AB →|=32+42+82=89, |AC →|=52+12+72=75, |BC →|=22+32+1=14, ∴|AC →|2+|BC →|2=75+14=89=|AB →|2. ∴△ABC 为直角三角形. 答案:C5.已知向量a =(2,-1,2),b =(2,2,1),则以a ,b 为邻边的平行四边形的面积为( ) A.652 B.65 C .4D .8解析:cos 〈a ,b 〉=a ·b |a ||b |=49,sin 〈a ,b 〉=1-cos 2〈a ,b 〉=1-(49)2=659,S =|a ||b |sin 〈a ,b 〉=3×3×659=65.答案:B6.已知a =(λ+1,0,2λ),b =(6,2μ-1,2),且a ∥b ,则λ+μ=________. 解析:∵a ∥b ,∴a =t b.∴⎩⎨⎧λ+1=6t ,0=t (2μ-1),2λ=2t .∴⎩⎪⎨⎪⎧λ=t =15,μ=12.∴λ+μ=15+12=710. 答案:7107.已知点A (λ+1,μ-1,3),B (2λ,μ,λ-2μ),C (λ+3,μ-3,9)三点共线,则实数λ+μ=________.解析:∵AB →=(λ-1,1,λ-2μ-3),AC →=(2,-2,6).若A ,B ,C 三点共线,则AB →∥AC →, 即λ-12=-12=λ-2μ-36,解得λ=0,μ=0,所以λ+μ=0. 答案:08.已知a =(1,0,1),b =(-2,-1,1),c =(3,1,0),则|a -b +2c |=________. 解析:∵a =(1,0,1),b =(-2,-1,1),c =(3,1,0), ∴a -b +2c =(1,0,1)-(-2,-1,1)+(6,2,0) =(9,3,0),∴|a -b +2c |=92+32=90=310. 答案:3109.已知空间三点A (0,2,3),B (-2,1,6),C (1,-1,5). (1)若AP →∥BC →,且|AP →|=214,求点P 的坐标; (2)求以AB →,AC →为邻边的平行四边形的面积. 解析:(1)∵AP →∥BC →,∴可设AP →=λBC →,又BC →=(3,-2,-1),∴AP →=(3λ,-2λ,-λ), 又|AP →|=214,∴(3λ)2+(-2λ)2+(-λ)2=214,∴λ=±2,∴AP →=(6,-4,-2)或AP →=(-6,4,2). 设点P 的坐标为(x ,y ,z ),∴AP →=(x ,y -2,z -3).∴⎩⎨⎧ x =6,y -2=-4,z -3=-2,或⎩⎨⎧ x =-6,y -2=4,z -3=2.解得⎩⎨⎧x =6,y =-2,z =1,或⎩⎨⎧x =-6,y =6,z =5.故所求点P 的坐标为(6,-2,1)或(-6,6,5).(2)由题中条件可知:AB →=(-2,-1,3),AC →=(1,-3,2). ∴cos 〈AB →,AC →〉=AB →·AC →|AB →||AC →|=-2+3+614×14=714=12,∴sin 〈AB →,AC →〉=32.∴以AB →,AC →为邻边的平行四边形的面积 S =|AB →||AC →|sin 〈AB →,AC →〉=14×32=7 3.10.如图,已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各条棱长都相等,P 为A 1B 上的点,A 1P →=λA 1B →,且PC ⊥AB .求: (1)λ的值;(2)异面直线PC 与AC 1所成角的余弦值.解析:(1)设正三棱柱的棱长为2,建立如图所示的空间直角坐标系,则A (0,-1,0),B (3,0,0),C (0,1,0),A 1(0,-1,2),B 1(3,0,2), C 1(0,1,2),于是AB →=(3,1,0),CA 1→= (0,-2,2),A 1B →=(3,1,-2). 因为PC ⊥AB ,所以CP →·AB →=0,即(CA 1→+A 1P →)·AB →=0, 也即(CA 1→+λA 1B →)·AB →=0. 故λ=-CA 1→·AB →A 1B →·AB→=12.(2)由(1)知CP →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-32,1,AC 1→=(0,2,2),cos 〈CP →,AC 1→〉=CP →·AC 1→|CP →||AC 1→|=-3+22×22=-28,所以异面直线PC 与AC 1所成角的余弦值是28.[B 组 能力提升]1.已知A (1,0,0),B (0,-1,1),O (0,0,0),OA →+λOB →与OB →的夹角为120°,则λ的值为( )A .±66B .66C .-66 D .±6 解析:∵OA →=(1,0,0),OB →=(0,-1,1), ∴OA →+λOB →=(1,-λ,λ), ∴(OA →+λOB →)·OB →=λ+λ=2λ,|OA →+λOB →|=1+λ2+λ2=1+2λ2,|OB →|= 2. ∴cos 120°=2λ2·1+2λ2=-12,∴λ2=16. 又2λ2·1+2λ2<0 ,∴λ=-66. 答案:C2.如图所示,在空间直角坐标系中有直三棱柱ABC -A 1B 1C 1,CA =CC 1=2CB ,则直线BC 1与直线AB 1夹角的余弦值为( ) A.55 B.53 C.255D.35解析:设|CB |=a ,则|CA |=|CC 1|=2a , A (2a,0,0),B (0,0,a ),C 1(0,2a,0),B 1(0,2a ,a ), ∴AB 1→=(-2a,2a ,a ),BC 1→=(0,2a ,-a ), ∴cos 〈AB 1→,BC 1→〉=AB 1→·BC 1→|AB 1→||BC 1→|=55,故选A.答案:A3.若A (3cos α,3sin α,1),B (2cos θ,2sin θ,1),则|AB →|的取值范围是_____.解析:|AB →|=(3cos α-2cos θ)2+(3sin α-2sin θ)2+(1-1)2 =9+4-12(cos αcos θ+sin αsin θ) =13-12cos (α-θ), ∴1≤|AB →|≤5. 答案:[1,5]4.已知a =(1,2,3),b =(3,0,-1),c =⎝ ⎛⎭⎪⎫-15,1,-35,给出下列等式: ①|a +b +c |=|a -b -c |;②(a +b )·c =a ·(b +c ); ③(a +b +c )2=a 2+b 2+c 2;④(a ·b )·c =a ·(b ·c ). 其中正确的等式是________(只填序号)解析:对①,a +b +c =(195,3,75)=15(19,15,7), a -b -c =(-95,1,235)=15(-9,5,23), |a +b +c |=15 192+152+72=15635, |a -b -c |=15 (-9)2+52+232=15635.∴①正确.对②,(a +b )·c =(4,2,2)·(-15,1,-35)=25(2,1,1)·(-1,5,-3)=25×[2×(-1)+1×5+1×(-3)]=0, a ·(b +c )=(1,2,3)·(145,1,-85) =15(1,2,3)·(14,5,-8)=15[1×14+2×5+3×(-8)]=0, ∴②正确.对③,(a +b +c )2=|a +b +c |2=1275,a 2+b 2+c 2=12+22+32+32+02+(-1)2+(-15)2+12+(-35)2=1275, ∴③正确.对④,(a ·b )·c =0·c =0,a ·(b ·c )=(1,2,3)×0=0, ∴④正确. 答案:①②③④5.在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是D 1D ,BD 的中点,G 在棱CD 上,且CG =14CD ,H 为C 1G 的中点,应用空间向量方法求解下列问题: (1)求EF 与C 1G 所成角的余弦值; (2)求FH 的长.解析:如图所示,建立空间直角坐标系D -xyz ,D 为坐标原点, 则有E ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12,F ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0,C (0,1,0),C 1(0,1,1),G ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34,0.(1)因为C 1G →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34,0-(0,1,1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-14,-1, EF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0-⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,-12.所以|C 1G →|=174,|EF →|=32,EF →·C 1G →=12×0+12×⎝ ⎛⎭⎪⎫-14+⎝ ⎛⎭⎪⎫-12×(-1)=38.所以cos 〈EF →,C 1G →〉=EF →·C 1G →|EF →||C 1G →|=5117.即异面直线EF 与C 1G 所成角的余弦值为5117. (2)因为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0,H ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,78,12,所以FH →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,38,12,所以|FH →|=⎝ ⎛⎭⎪⎫-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫382+⎝ ⎛⎭⎪⎫122=418, 即FH 的长为418.6.如图所示,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是一直角梯形,∠BAD =90°,AB ∥DC ,P A ⊥底面ABCD ,且P A =AD =DC =12AB =1.(1)证明:平面P AD ⊥平面PCD ;(2)设AB ,P A ,BC 的中点依次为M 、N 、T ,求证:PB ∥平面MNT ; (3)求异面直线AC 与PB 所成角的余弦值.解析:∠BAD =90°且P A ⊥底面ABCD ,以A 为坐标原点,分别以AD ,AB ,AP 为x ,y ,z 轴建立如图所示坐标系. ∴A (0,0,0),P (0,0,1),B (0,2,0),D (1,0,0),C (1,1,0),M (0,1,0),N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12,T ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,0. (1)证明:DC →=(0,1,0),AD →=(1,0,0),AP →=(0,0,1). ∴DC →·AD →=0,DC →·AP →=0, ∴DC ⊥AD ,DC ⊥AP .又∵AP ∩AD =A ,∴DC ⊥平面P AD , DC ⊂平面PCD ,∴平面P AD ⊥平面PCD . (2)证明:PB →=(0,2,-1),NM →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1,-12,∴NM →=12PB →, ∴PB ∥NM ,又∵NM ⊂平面MNT ,PB ⊄平面MNT , ∴PB ∥平面MNT .(3)AC →=(1,1,0), PB →=(0,2,-1), ∴|AC →|=2,|PB →|=5,AC →·PB →=2,∴cos 〈AC →,PB →〉=AC →·PB →|AC →||PB →|=22×5=105.所以异面直线AC 与PB 所成角的余弦值为105.。

高中数学人教A版必修四课时训练:2.4平面向量的数量积2.4.1Word版含答案

高中数学人教A版必修四课时训练:2.4平面向量的数量积2.4.1Word版含答案

(2) 规定:零向量与任一向量的数量积为 ____. (3) 投影:设两个非零向量 a、 b 的夹角为 θ,则向量 a 在 b 方向的投影是 ____________,向 量 b 在 a 方向上的投影是 ______________. 2.数量积的几何意义 a·b 的几何意义是数量积 a·b 等于 a 的长度 |a|与 b 在 a 的方向上的投影 ________________ 的 乘积.
6. D [ a 在 b 方向上的投影是 |a |cos θ= 2× cos 120 =°- 1.]
7.④ 解析 因为两个非零向量 a、b 垂直时, a·b= 0,故①不正确; 当 a= 0,b⊥c 时,a·b= b·c= 0,但不能得出 a=c,故②不正确; 向量 (a·b)c 与 c 共线, a( b·c) 与 a 共线,故③不正确; ④正确, a·[b (a·c)- c(a·b )] =( a·b)( a·c)- (a·c)(a·b)= 0.
a+ b 方向上的投影为
1 2.
14. 解 ∵ |n|= |m|=1 且 m 与 n 夹角是 60°,
∴m·n= |m||n|cos
60
=°1× 1×12=
1 2.
|a |= |2m+ n|= 2m+ n 2= 4× 1+ 1+4m·n=
4× 1+1+ 4×1= 7, 2
|b|= |2n- 3m|= 2n- 3m 2= 4× 1+ 9× 1- 12m·n=
∴a·b= |a||b|cos 60 =°4× 3× 1= 6. 2
12. 解
a·b=
|a||b|cos
θ=5×

12=
25 2.
|a+ b|= a+ b 2= |a|2+ 2a·b+ |b|2= 25+ 2×225+ 25=5 3.

2022人教版高中数学必修四课堂10分钟达标 2.3.1 平面向量基本定理 Word版含答案

2022人教版高中数学必修四课堂10分钟达标 2.3.1 平面向量基本定理 Word版含答案

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课堂10分钟达标1.若a ,b 不共线,且λa +μb =0(λ,μ∈R),则 ( ) A.a =b ,b =0 B.λ=μ=0 C.λ=0,b =0 D.a =0,μ=0【解析】选B.假设λ≠0则a =-μλb ,故a 与b 共线,与已知冲突,因此λ=0,同理μ=0. 2.在正方形ABCD 中,A C →与C D →的夹角等于 ( ) A.45° B.90° C.120° D.135° 【解析】选D.如图A C →与C D →的夹角为θ=135°.3.设e 1,e 2是同一平面内两个不共线的向量,以下各组向量中不能作为基底的是 ( )A.e 1,e 2B.e 1+e 2,3e 1+3e 2C.e 1,5e 2D.e 1,e 1+e 2【解析】选B.由于不共线,则e 1,5e 2不共线;e 1,e 1+e 2不共线,故A,C,D 中的向量都可以作为基底;由于3e 1+3e 2=3(e 1+e 2),所以e 1+e 2,3e 1+3e 2不能作基底. 4.若A D →是△ABC 的中线,已知A B →=a ,A C →=b ,若a ,b 为基底,则A D →=______.【解析】A D →=A B →+12BC →=A B →+12(A C →-A B →)=a +12(b -a )=12(a +b ).答案:12a +12b5.已知e 1,e 2是平面内两个不共线的向量,a =3e 1-2e 2,b =-2e 1+e 2,c=2e 1-3e 2,试用a ,b 表示c .【解析】设c =x a +y b ,则2e 1-3e 2=x(3e 1-2e 2)+y(-2e 1+e 2),故{3x −2y =2,−2x +y =−3,即{x =4,y =5,所以c =4a +5b .6.【力量挑战题】如图所示,平面内的两条直线OP 1和OP 2将平面分割成四个部分Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ(不包括边界),若O P →=a O P 1→+b O P 2→,且点P 落在第Ⅰ部分,则实数a,b 满足 ( )A.a>b,b>0B.a>0,b<0C.a<0,b>0D.a<0,b<0【解析】选C.当点P 落在第Ⅰ部分,O P →按向量O P 1→与O P 2→分解时,一个与O P 1→反向,一个与O P2→同向,故a<0,b>0. 关闭Word文档返回原板块。

向量的数乘2 学案 高中数学 必修四 苏教版 Word版

向量的数乘2 学案 高中数学 必修四 苏教版 Word版

第5课时 向量的数乘2【学习目标】1.理解向量数乘的含义及向量数乘的运算律;2.理解两向量共线(平行)的条件,并会判断两个向量是否共线3.培养学生在学习向量数乘的过程中能够相互合作,在不断探求新知识中,培养学生抽象概括能力和逻辑思维能力.【知识要点】一、向量的数乘一般地,我们规定___________________是一个向量,这种运算称做向量的数乘记作a λr ,它的长度与方向规定如下:(1)||a λr =___________________________________;(2)当_________时,a λr 的方向与a r 的方向相同;当_______时,a λr 的方向与a r 方向相反,当_________时,a λr =O u r .二、向量共线定理 1.若存在实数λ,使 ,那么b r 与a r 是共线向量,反之b r 与a r ()0a ≠r r 是共线向量那么 .2.①a r 、b r 同向,则b μa r r =,②若a r 、b r 反向,则记b μa r r =-,总而言之,存在实数λ(λμ=或λμ=-)使b λa r r =.【课堂探究】 例1.已知D ,E 分别为ABC ∆的边AB 、AC 的中点,求证:BC uu u r 与DE uuu r 共线,并将DE uuu r 用BC uu u r 线性表示例2、已知两个向量1e u r 和2e u r 不共线,12AB e e =-u u u r u r u r ,1228BC e e =-u u u r u r u r ,1233CD e e =+u u u r u r u r ,求证:A 、B 、D 三点共线.练习:设两非零向量1e →和2e →不共线,已知12121228,3,2,AB e e CB e e CD e e →→→→→→→→→=-=+=- 试问A,B,D 三点是否共线?A,B,C 三点是否共线?说明理由例3.如图,在三角形ABC 中,C 为直线AB 上一点,(1)AC CB λλ=≠-u u u r u u r 。

高中数学人教A版选修2-1优化练习:第三章 3.1 3.1.5 空间向量运算的坐标表示 Word版含解析

高中数学人教A版选修2-1优化练习:第三章 3.1 3.1.5 空间向量运算的坐标表示 Word版含解析

[课时作业] [A 组 基础巩固]1.已知a =(1,-2,1),a -b =(-1,2,-1),则b 等于( ) A .(2,-4,2) B .(-2,4,-2) C .(-2,0,-2)D .(2,1,-3)解析:b =a -(-1,2,-1)=(1,-2,1)-(-1,2,-1)=(2,-4,2),故选A. 答案:A2.若非零向量a =(x 1,y 1,z 1),b =(x 2,y 2,z 2),则x 1x 2=y 1y 2=z 1z 2是a 与b 同向或反向的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充分必要条件D .既不充分也不必要条件解析:若x 1x 2=y 1y 2=z 1z 2,则a 与b 同向或反向,反之不成立. 答案:A3.以正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的顶点D 为坐标原点O ,如图建立空间直角坐标系,则与DB 1→共线的向量的坐标可以是( ) A .(1,2,2) B .(1,1,2) C .(2,2,2) D .(2,2,1)解析:设正方体的棱长为1, 则由图可知D (0,0,0),B 1(1,1,1), ∴DB 1→=(1,1,1),∴与DB 1→共线的向量的坐标可以是(2,2,2). 答案:C4.已知点A (1,-2,11),B (4,2,3),C (6,-1,4),则△ABC 的形状是( ) A .等腰三角形 B .等边三角形 C .直角三角形D .等腰直角三角形解析:AB →=(3,4,-8),AC →=(5,1,-7),BC →=(2,-3,1), ∴|AB →|=32+42+82=89, |AC →|=52+12+72=75, |BC →|=22+32+1=14, ∴|AC →|2+|BC →|2=75+14=89=|AB →|2. ∴△ABC 为直角三角形. 答案:C5.已知向量a =(2,-1,2),b =(2,2,1),则以a ,b 为邻边的平行四边形的面积为( ) A.652 B.65 C .4D .8解析:cos 〈a ,b 〉=a ·b |a ||b |=49,sin 〈a ,b 〉=1-cos 2〈a ,b 〉=1-(49)2=659,S =|a ||b |sin 〈a ,b 〉=3×3×659=65.答案:B6.已知a =(λ+1,0,2λ),b =(6,2μ-1,2),且a ∥b ,则λ+μ=________. 解析:∵a ∥b ,∴a =t b.∴⎩⎨⎧λ+1=6t ,0=t (2μ-1),2λ=2t .∴⎩⎪⎨⎪⎧λ=t =15,μ=12.∴λ+μ=15+12=710. 答案:7107.已知点A (λ+1,μ-1,3),B (2λ,μ,λ-2μ),C (λ+3,μ-3,9)三点共线,则实数λ+μ=________.解析:∵AB →=(λ-1,1,λ-2μ-3),AC →=(2,-2,6).若A ,B ,C 三点共线,则AB →∥AC →, 即λ-12=-12=λ-2μ-36,解得λ=0,μ=0,所以λ+μ=0. 答案:08.已知a =(1,0,1),b =(-2,-1,1),c =(3,1,0),则|a -b +2c |=________. 解析:∵a =(1,0,1),b =(-2,-1,1),c =(3,1,0), ∴a -b +2c =(1,0,1)-(-2,-1,1)+(6,2,0) =(9,3,0),∴|a -b +2c |=92+32=90=310. 答案:3109.已知空间三点A (0,2,3),B (-2,1,6),C (1,-1,5). (1)若AP →∥BC →,且|AP →|=214,求点P 的坐标; (2)求以AB →,AC →为邻边的平行四边形的面积. 解析:(1)∵AP →∥BC →,∴可设AP →=λBC →,又BC →=(3,-2,-1),∴AP →=(3λ,-2λ,-λ), 又|AP →|=214,∴(3λ)2+(-2λ)2+(-λ)2=214,∴λ=±2,∴AP →=(6,-4,-2)或AP →=(-6,4,2). 设点P 的坐标为(x ,y ,z ),∴AP →=(x ,y -2,z -3).∴⎩⎨⎧ x =6,y -2=-4,z -3=-2,或⎩⎨⎧ x =-6,y -2=4,z -3=2.解得⎩⎨⎧x =6,y =-2,z =1,或⎩⎨⎧x =-6,y =6,z =5.故所求点P 的坐标为(6,-2,1)或(-6,6,5).(2)由题中条件可知:AB →=(-2,-1,3),AC →=(1,-3,2). ∴cos 〈AB →,AC →〉=AB →·AC →|AB →||AC →|=-2+3+614×14=714=12,∴sin 〈AB →,AC →〉=32.∴以AB →,AC →为邻边的平行四边形的面积 S =|AB →||AC →|sin 〈AB →,AC →〉=14×32=7 3.10.如图,已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各条棱长都相等,P 为A 1B 上的点,A 1P →=λA 1B →,且PC ⊥AB .求: (1)λ的值;(2)异面直线PC 与AC 1所成角的余弦值.解析:(1)设正三棱柱的棱长为2,建立如图所示的空间直角坐标系,则A (0,-1,0),B (3,0,0),C (0,1,0),A 1(0,-1,2),B 1(3,0,2), C 1(0,1,2),于是AB →=(3,1,0),CA 1→= (0,-2,2),A 1B →=(3,1,-2). 因为PC ⊥AB ,所以CP →·AB →=0,即(CA 1→+A 1P →)·AB →=0, 也即(CA 1→+λA 1B →)·AB →=0. 故λ=-CA 1→·AB →A 1B →·AB→=12.(2)由(1)知CP →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-32,1,AC 1→=(0,2,2),cos 〈CP →,AC 1→〉=CP →·AC 1→|CP →||AC 1→|=-3+22×22=-28,所以异面直线PC 与AC 1所成角的余弦值是28.[B 组 能力提升]1.已知A (1,0,0),B (0,-1,1),O (0,0,0),OA →+λOB →与OB →的夹角为120°,则λ的值为( )A .±66B .66C .-66 D .±6 解析:∵OA →=(1,0,0),OB →=(0,-1,1), ∴OA →+λOB →=(1,-λ,λ), ∴(OA →+λOB →)·OB →=λ+λ=2λ,|OA →+λOB →|=1+λ2+λ2=1+2λ2,|OB →|= 2. ∴cos 120°=2λ2·1+2λ2=-12,∴λ2=16. 又2λ2·1+2λ2<0 ,∴λ=-66. 答案:C2.如图所示,在空间直角坐标系中有直三棱柱ABC -A 1B 1C 1,CA =CC 1=2CB ,则直线BC 1与直线AB 1夹角的余弦值为( ) A.55 B.53 C.255D.35解析:设|CB |=a ,则|CA |=|CC 1|=2a , A (2a,0,0),B (0,0,a ),C 1(0,2a,0),B 1(0,2a ,a ), ∴AB 1→=(-2a,2a ,a ),BC 1→=(0,2a ,-a ), ∴cos 〈AB 1→,BC 1→〉=AB 1→·BC 1→|AB 1→||BC 1→|=55,故选A.答案:A3.若A (3cos α,3sin α,1),B (2cos θ,2sin θ,1),则|AB →|的取值范围是_____.解析:|AB →|=(3cos α-2cos θ)2+(3sin α-2sin θ)2+(1-1)2 =9+4-12(cos αcos θ+sin αsin θ) =13-12cos (α-θ), ∴1≤|AB →|≤5. 答案:[1,5]4.已知a =(1,2,3),b =(3,0,-1),c =⎝ ⎛⎭⎪⎫-15,1,-35,给出下列等式: ①|a +b +c |=|a -b -c |;②(a +b )·c =a ·(b +c ); ③(a +b +c )2=a 2+b 2+c 2;④(a ·b )·c =a ·(b ·c ). 其中正确的等式是________(只填序号)解析:对①,a +b +c =(195,3,75)=15(19,15,7), a -b -c =(-95,1,235)=15(-9,5,23), |a +b +c |=15 192+152+72=15635, |a -b -c |=15 (-9)2+52+232=15635.∴①正确.对②,(a +b )·c =(4,2,2)·(-15,1,-35)=25(2,1,1)·(-1,5,-3)=25×[2×(-1)+1×5+1×(-3)]=0, a ·(b +c )=(1,2,3)·(145,1,-85) =15(1,2,3)·(14,5,-8)=15[1×14+2×5+3×(-8)]=0, ∴②正确.对③,(a +b +c )2=|a +b +c |2=1275,a 2+b 2+c 2=12+22+32+32+02+(-1)2+(-15)2+12+(-35)2=1275, ∴③正确.对④,(a ·b )·c =0·c =0,a ·(b ·c )=(1,2,3)×0=0, ∴④正确. 答案:①②③④5.在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别是D 1D ,BD 的中点,G 在棱CD 上,且CG =14CD ,H 为C 1G 的中点,应用空间向量方法求解下列问题: (1)求EF 与C 1G 所成角的余弦值; (2)求FH 的长.解析:如图所示,建立空间直角坐标系D -xyz ,D 为坐标原点, 则有E ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12,F ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0,C (0,1,0),C 1(0,1,1),G ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34,0.(1)因为C 1G →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,34,0-(0,1,1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-14,-1, EF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0-⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,-12.所以|C 1G →|=174,|EF →|=32,EF →·C 1G →=12×0+12×⎝ ⎛⎭⎪⎫-14+⎝ ⎛⎭⎪⎫-12×(-1)=38.所以cos 〈EF →,C 1G →〉=EF →·C 1G →|EF →||C 1G →|=5117.即异面直线EF 与C 1G 所成角的余弦值为5117. (2)因为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12,0,H ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,78,12,所以FH →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,38,12,所以|FH →|=⎝ ⎛⎭⎪⎫-122+⎝ ⎛⎭⎪⎫382+⎝ ⎛⎭⎪⎫122=418, 即FH 的长为418.6.如图所示,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是一直角梯形,∠BAD =90°,AB ∥DC ,P A ⊥底面ABCD ,且P A =AD =DC =12AB =1.(1)证明:平面P AD ⊥平面PCD ;(2)设AB ,P A ,BC 的中点依次为M 、N 、T ,求证:PB ∥平面MNT ; (3)求异面直线AC 与PB 所成角的余弦值.解析:∠BAD =90°且P A ⊥底面ABCD ,以A 为坐标原点,分别以AD ,AB ,AP 为x ,y ,z 轴建立如图所示坐标系. ∴A (0,0,0),P (0,0,1),B (0,2,0),D (1,0,0),C (1,1,0),M (0,1,0),N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,0,12,T ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,0. (1)证明:DC →=(0,1,0),AD →=(1,0,0),AP →=(0,0,1). ∴DC →·AD →=0,DC →·AP →=0, ∴DC ⊥AD ,DC ⊥AP .又∵AP ∩AD =A ,∴DC ⊥平面P AD , DC ⊂平面PCD ,∴平面P AD ⊥平面PCD . (2)证明:PB →=(0,2,-1),NM →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1,-12,∴NM →=12PB →, ∴PB ∥NM ,又∵NM ⊂平面MNT ,PB ⊄平面MNT , ∴PB ∥平面MNT .(3)AC →=(1,1,0), PB →=(0,2,-1), ∴|AC →|=2,|PB →|=5,AC →·PB →=2,∴cos 〈AC →,PB →〉=AC →·PB →|AC →||PB →|=22×5=105.所以异面直线AC 与PB 所成角的余弦值为105.。

人教A版精编高中数学必修4课时作业18向量数乘运算及其几何意义 Word版含答案

人教A版精编高中数学必修4课时作业18向量数乘运算及其几何意义 Word版含答案

课时作业18.向量数乘运算及其几何意义时间:45分钟..分值:100分一、选择题(每小题6分,共计36分)1.点C 在线段AB 上,且AC →=35AB →,则AC →=(..) A.32BC →B.23BC → C .-32BC →D .-23BC →解析:依题意,可得AC =32BC ,又AC →和BC →方向相反,所以AC →=-32BC →.答案:C2.在△ABC 中,AB →=c ,AC →=b .若点D 满足BD =2DC ,则AD →=(..)A.23b +13c B.53c -23b C.23b -13cD.13b +23c解析:如图,AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=c +23(b -c )=23b +13c .答案:A3.已知P ,A ,B ,C 是平面内四点,且P A →+PB →+PC →=AC →,则以下一定共线的是(..)A.PC →与PB →B.P A →与PB →C.P A →与PC→ D.PC→与AB → 解析:P A →+PB →+PC →=AC →可化为P A →+PB →+PC →+CA →=0,即-2P A →=PB →,所以P A →与PB→共线. 答案:B4.已知△ABC 和点M 满足MA →+MB →+MC →=0.若存在实数m 使得AB→+AC →=mAM →成立,则m 等于(..) A .2 B .3 C .4D .5解析:设BC 的中点为D ,由已知条件可得M 为△ABC 的重心,AB →+AC →=2AD →,又AM →=23AD →,故m =3. 答案:B5.点P 是△ABC 所在平面内一点,若CB →=λP A →+PB →,其中λ∈R ,则点P 一定在(..)A .△ABC 内部B .AC 边所在的直线上 C .AB 边所在的直线上D .BC 边所在的直线上解析:∵CB →=λP A →+PB →,∴CB →-PB →=λP A →. ∴CP →=λP A →.∴P 、A 、C 三点共线.∴点P 一定在AC 边所在的直线上. 答案:B6.已知四边形ABCD 是菱形,点P 在对角线AC 上(不包括端点A ,C ),则AP→=(..) A .λ(AB→+AD →),λ∈(0,1) B .λ(AB →+BC →),λ∈(0,22) C .λ(AB→-AD →),λ∈(0,1) D .λ(AB →-BC →),λ∈(0,22) 解析:由向量加法运算法则可知,AC→=AB →+AD →,又点P 在线段AC 上,故AP →与AC →同向,且|AP →|<|AC →|,故AP →=λ(AB →+AD →),λ∈(0,1).答案:A二、填空题(每小题8分,共计24分)7.化简25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b )=________.解析:25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b )=25a -25b -23a -43b +415a +2615b =(25-23+415)a +(-25-43+2615)b =0a +0b =0+0=0.答案:08.点C 在直线AB 上,且P A →=15PB →+kPC →,则实数k 的值为________.解析:由题意,k +15=1,解得k =45.答案:45 9.如图所示,在▱ABCD 中,AB→=a ,AD →=b ,AN →=3NC →,M 为BC 的中点,则MN→=________(用a ,b 表示). 解析:MN→=MB →+BA →+AN → =-12BC →+BA →+34AC →=-12AD →-AB →+34(AB →+AD →) =-12b -a +34(a +b ) =14b -14a =14(b -a ). 答案:14(b -a )三、解答题(共计40分,其中10题10分,11、12题各15分) 10.如图,四边形OADB 是以向量OA→=a ,OB →=b 为边的平行四边形.又BM →=13BC →,CN →=13CD →,试用a 、b 表示OM →、ON →、MN →. 解:BM →=13BC →=16BA →=16(OA →-OB →)=16(a -b ), 所以OM →=OB →+BM →=b +16a -16b =16a +56b . CN →=13CD →=16OD →,所以ON →=OC →+CN →=12OD →+16OD → =23OD →=23(OA →+OB →)=23(a +b ).MN →=ON →-OM →=23(a +b )-16a -56b =12a -16b . 11.已知两个非零且不共线的向量e 1、e 2,若AB →=5e 1+4e 2,CD →=-4e 1-75e 2,AC →=6e 1+3e 2,求证A 、B 、D 三点共线. 证明:∵CD →=-4e 1-75e 2,AC →=6e 1+3e 2, ∴AD →=AC →+CD →=6e 1+3e 2-4e 1-75e 2 =2e 1+85e 2=25(5e 1+4e 2)=25AB →.∴AB→∥AD →.又∵AB →、AD →有公共点A , ∴A 、B 、D 三点共线.12.如图,在△ABC 中,D 、E 分别为AC 、AB 边上的点,CD DA =AE EB =12,记BC →=a ,CA →=b . 求证:DE →=13(b -a ).证明:因为AE →=13AB →=13(CB →-CA →) =13(-a -b ),AD →=23AC →=-23b , 所以DE →=AE →-AD → =-13a -13b +23b =13(b -a ).。

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§3 从速度的倍数到数乘向量3.1 数 乘 向 量, )1.问题导航(1)若λa =0(λ∈R ),则λ=0是否成立?(2)实数与向量的数乘、数乘之间的和差运算等(比如化简3(3a +5b )-12(a -8b -c )+3b )与多项式的运算有什么相同之处?(3)若向量a ,b 不共线,且λa =μb ,则λ,μ的值如何?为什么? 2.例题导读P 83例1.通过本例学习,学会向量的线性运算. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 1你会吗?P 84例2,例3.通过此两例的学习,学会利用向量共线的判定与性质解决向量共线问题. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 2你会吗?1.数乘向量(1)一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa .它的长度为|λa |=|λ||a |,它的方向:当λ>0时,λa 与a 的方向相同;当λ<0时,λa 与a 的方向相反;当λ=0时,λa =0,方向任意.(2)几何意义λa 的几何意义就是将表示向量a 的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长(|λ|>1)或缩短(|λ|<1)为原来的|λ|倍.(3)运算律设a ,b 为向量,λ,μ为实数. ①λ(μ a )=(λμ)a ; ②(λ+μ)a =λa +μa ; ③λ(a +b )=λa +λb ; ④特殊地(-λ)a =-(λa ); λ(a -b )=λa -λb . (4)线性运算向量的加法、减法和实数与向量积的综合运算,通常叫作向量的线性运算(或线性组合). (5)a|a |表示a 方向上的单位向量. 2.向量共线定理判定定理 a 是一个非零向量,若存在一个实数λ,使得b =λa ,则向量b 与非零向量a 共线性质定理若向量b 与非零向量a 共线,则存在一个实数λ,使得b =λa1.推断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)实数与向量数乘,结果仍是一个向量.( ) (2)共线向量定理中,条件a ≠0可以去掉.( )(3)λa 的方向与a 的方向全都.( )(4)对于任意实数m 和向量a ,b 若m a =m b ,则a =b .( )解析:(1)正确.依据实数与向量数乘的定义,可知实数与向量数乘,结果仍是一个向量. (2)错误.若条件a ≠0去掉,当b ≠0,a =0时,λ不存在.(3)错误.当λ>0时,λa 的方向与a 的方向全都;当λ<0时,λa 的方向与a 的方向相反;当λ=0时,λa =0,方向任意.(4)错误.当m =0时,m a =m b ,a 与b 可以不相等. 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)×2.在四边形ABCD 中,若AB →=-12CD →,则此四边形是( )A .平行四边形B .菱形C .梯形D .矩形解析:选C.由于AB →=-12CD →,所以AB ∥CD ,且AB =12CD ,所以四边形ABCD 为梯形.3.已知向量a 与b 不共线,向量c =3a -b ,d =6a -2b ,则向量c 与d 的关系是________.(填“共线”或“不共线”)解析:d =6a -2b =2(3a -b )=2c ,所以向量c 与d 共线. 答案:共线 4.13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b )=________. 解析:13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b ) =16(2a +8b )-13(4a -2b ) =13a +43b -43a +23b =2b -a . 答案:2b -a1.从两个角度看数乘向量 (1)代数角度①λ是实数,a 是向量,它们的积仍旧是向量; ②λa =0的条件是λ=0或a =0. (2)几何角度①当|λ|>1时,有|λa |>|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(λ>1)或反方向(λ<-1)上伸长到|a |的|λ|倍;②当0<|λ|<1时,有|λa |<|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(0<λ<1)或反方向(-1<λ<0)上缩短到|a |的|λ|倍.2.对数乘向量的运算律的两点说明(1)数乘向量运算律满足的条件:三种运算律中的λ与μ都是实数. (2)对运算律λ(a +b )=λa +λb 的几点说明①当a ,b 中有一个等于0,或λ=0或1时,等式明显成立; ②若a ,b 都不等于0且λ≠1,λ≠0, 当λ>0且λ≠1时,如图,OA →=a ,AB →=b ,OA 1→=λa ,A 1B 1→=λb , OB →=a +b ,OB 1→=λa +λb ,由作法知AB →∥A 1B 1→,所以|A 1B 1→|=λ|AB →|,所以|OB 1→|=λ|OB →|, 且OB 1→与OB →方向也相同, 故有λ(a +b )=λa +λb 成立. 当λ<0时,同理可证.综上,λ(a +b )=λa +λb 成立.3.正确理解向量共线的判定定理和性质定理(1)向量共线的判定定理和性质定理实际上是由实数与向量的积推出的.两个定理分别从正、反两方面加以论述,即当a ≠0时,a ∥b ⇔b =λa .(2)定理中,之所以限定a ≠0,是由于若a =b =0,虽然λ仍旧存在,但λ不唯一,定理的正反两个方面不成立.(3)由于零向量的方向不确定,在处理有关向量共线问题时,一般规定零向量与任何一个向量平行.a ,b 都不是零向量时,若a =λb ,则λ>0时,a 与b 同向;λ<0时,a 与b 反向.(4)若a ,b 不共线,且λa =μb ,则必有λ=μ=0.(5)向量共线的推断(证明)可把两向量用共同的已知向量来表示,进而相互表示,从而推断共线;向量共线的应用是存在实数,使两向量可以相互表示,利用向量共线的条件列式,通过计算得出结论.向量的线性运算(1)计算下列各式: ①3(a -2b +c )-(2c +b -a ); ②25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b ). (2)设x ,y 是未知向量.①解方程5(x +a )+3(x -b )=0;②解方程组⎩⎨⎧12x -y =a ,x -12y =b .(链接教材P 83例1)[解] (1)①原式=3a -6b +3c -2c -b +a =4a -7b +c .②原式=25a -25b -23a -43b +415a +2615b =⎝⎛⎭⎫25-23+415a +⎝⎛⎭⎫-25-43+2615b =0×a +0×b =0. (2)①原方程可变为5x +5a +3x -3b =0,即8x =-5a +3b ,所以x =-58a +38b .②把第一个方程的左、右两边同乘-2,然后与其次个方程相加, 得32y =-2a +b ,从而y =-43a +23b . 代入原来其次个方程得x =-23a +43b .所以⎩⎨⎧x =-23a +43b ,y =-43a +23b .方法归纳向量线性运算的基本方法(1)类比方法:向量的数乘运算可类似于代数多项式的运算.例照实数运算中的去括号、移项、合并同类项、提取公因式等变形手段在数与向量的乘积中同样适用,但是在这里的“同类项”“公因式”指向量,实数看作是向量的系数.(2)方程方法:向量也可以通过列方程来解,把所求向量当作未知数,利用代数方程的方法求解,同时在运算过程中要多留意观看,恰当运用运算律,简化运算.1.(1)若2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0,其中a ,c ,b 为已知向量,则未知向量y =________. (2)化简4(a +b )-3(a -b )=________.解析:(1)由2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0得2y -23a -12c -12b +32y +b =0,即72y -23a -12c +12b =0, 所以y =421a -17b +17c .(2)4(a +b )-3(a -b )=4a -3a +4b +3b =a +7b .答案:(1)421a -17b +17c (2)a +7b向量共线的判定定理和性质定理设两个非零向量a 与b 不共线. (1)若AB →=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ),求证:A ,B ,D 三点共线; (2)已知k a +b 和a +k b 共线,求实数k 的值. (链接教材P 84例2,例3)[解] (1)证明:由于AB →=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ),所以BD →=BC →+CD →=2a +8b +3(a -b )=2a +8b +3a -3b =5(a +b )=5AB →.所以AB →,BD →共线.又由于它们有公共点B ,所以A ,B ,D 三点共线. (2)由于k a +b 与a +k b 共线,所以存在实数λ,使k a +b =λ(a +k b ), 即k a +b =λa +λk b . 所以(k -λ)a =(λk -1)b .由于a ,b 是不共线的两个非零向量,所以k -λ=λk -1=0,所以k 2-1=0.所以k =±1. 方法归纳(1)证明三点共线问题可用向量共线来解决,但应留意向量共线与三点共线的区分与联系,当两个向量共线且有公共点时,才能得出三点共线.(2)留意当两个向量共线时,通常只有非零向量才能表示与之共线的其他向量,要留意待定系数法的运用和方程思想的运用.2.(1)已知向量a ,b ,且AB →=a +2b ,BC →=-5a +6b ,CD →=7a -2b ,则肯定共线的三点是( ) A .B ,C ,D B .A ,B ,C C .A ,B ,D D .A ,C ,D(2)已知A ,B ,P 三点共线,O 为直线外任意一点,若OP →=xOA →+yOB →,则x +y =________.解析:(1)由于BD →=BC →+CD →=2a +4b =2AB →,所以向量BD →,BA →共线,故A ,B ,D 三点共线. (2)由于A ,B ,P 三点共线,所以向量AB →,AP →在同一条线上,由共线向量定理可知,必定存在实数λ使AP →=λAB →, 即OP →-OA →=λ(OB →-OA →),所以OP →=(1-λ)OA →+λOB →, 故x =1-λ,y =λ,即x +y =1. 答案:(1)C (2)1用已知向量表示其他向量(1)如图,ABCD 是一个梯形,AB →∥CD →且|AB →|=2|CD →|,M ,N 分别是DC ,AB 的中点,已知AB →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示下列向量.①AC →=________; ②MN →=________.(2)如图所示,已知▱ABCD 的边BC ,CD 的中点分别为K ,L ,且AK →=e 1,AL →=e 2,试用e 1,e 2表示BC →,CD →.(链接教材P 87习题2-3 A 组T 5,T 6)[解] (1)①由于AB →∥CD →,|AB →|=2|CD →|,所以AB →=2DC →,DC →=12AB →,所以AC →=AD →+DC →=e 2+12e 1.②MN →=MD →+DA →+AN →=-12DC →-AD →+12AB →=-14e 1-e 2+12e 1=14e 1-e 2. 故①填e 2+12e 1;②填14e 1-e 2.(2)设BC →=x ,则BK →=12x ,AB →=e 1-12x ,DL →=12DC →=12AB →=12e 1-14x .由AD →+DL →=AL →得x +12e 1-14x =e 2,解方程得x =43e 2-23e 1,即BC →=43e 2-23e 1.由CD →=-AB →,AB →=e 1-12x ,得CD →=12x -e 1=12⎝⎛⎭⎫43e 2-23e 1-e 1 =-43e 1+23e 2.本例(1)中,若BC →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示向量MN →. 解:由于MN →=MD →+DA →+AN →, MN →=MC →+CB →+BN →,所以2MN →=(MD →+MC →)+DA →+CB →+(AN →+BN →), 又由于M ,N 分别是DC ,AB 的中点,所以MD →+MC →=0,AN →+BN →=0.所以2MN →=DA →+CB →,所以MN →=12(-AD →-BC →)=-12e 2-12e 1.方法归纳用已知向量表示其他向量的两种方法 (1)直接法(2)方程法当直接表示比较困难时,可以首先利用三角形法则和平行四边形法则建立关于所求向量和已知向量的等量关系,然后解关于所求向量的方程.3.(1)如图所示,D ,E 分别是△ABC 中边AB ,AC 的中点,已知BC →=a ,BD →=b ,试用a ,b 分别表示DE →,CE →.(2)如图,四边形OADB 是以向量OA →=a ,OB →=b 为边的平行四边形.又BM →=13BC →,CN →=13CD →,试用a ,b 表示OM →,ON →,MN →.解:(1)由三角形中位线定理,知DE 綊12BC ,故DE →=12BC →,即DE →=12a .CE →=CB →+BD →+DE →=-a +b +12a =-12a +b .(2)由于BM →=13BC →=16BA →=16(OA →-OB →)=16(a -b ), 所以OM →=OB →+BM →=b +16a -16b =16a +56b .由于CN →=13CD →=16OD →,所以ON →=OC →+CN →=12OD →+16OD →=23OD →=23(OA →+OB →)=23(a +b ). 所以MN →=ON →-OM → =23(a +b )-16a -56b =12a -16b .规范解答利用向量共线定理解决与共线相关的问题BC ,AC 的中点,AE →=(本题满分12分)如图所示,在△ABC 中,D ,F 分别是23AD →,AB →=a ,AC →=b . (1)用a ,b 表示向量AD →,AE →,AF →,BE →,BF →; (2)证明:B ,E ,F 三点共线.[解] (1)如图所示,延长AD 到G ,使AD →=12AG →,连接BG ,CG ,得到四边形ABGC .2分由于D 是BC 和AG 的中点,所以四边形ABGC 是平行四边形, 则AG →=AB →+AC →=a +b ,所以AD →=12AG →=12(a +b ),AE →=23AD →=13(a +b ).5分由于F 是AC 的中点,所以AF →=12AC →=12b .所以BE →=AE →-AB →=13(a +b )-a=13(b -2a ).8分 BF →=AF →-AB →=12b -a =12(b -2a ).9分(2)证明:由(1)可知,BE →=13(b -2a ),BF →=12(b -2a ),所以BE →=23BF →,即BE →,BF →是共线向量,又由于它们有公共点B ,所以B ,E ,F 三点共线.12分[规范与警示] (1)由中点联想到平行四边形,作帮助线得处的结论是解答本题的关键;若在处不能正确地利用向量的加减法以及已表示出的AE →,则易消灭运算错误,导致失分;若未能正确地表示出处的结论,则无法证得结论,是又一易失分点.(2)①在向量的加减运算中,需遵循平行四边形法则和三角形法则,在给出的图形中有时需要借助帮助线构造出相应的图形.②对于常见图形中的基本量,要娴熟应用三角形法则或平行四边形法则表示.③利用向量共线定理可以证明三点共线,也可以求相关的参数的值,其基本的关系就是a =λb (λ∈R ,b ≠0).1.下列说法正确的是( )A .平行于同一向量的两个向量是共线向量B .单位向量都相等C .a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λbD .与非零向量a 相等的向量有很多个解析:选D.若两个向量都与零向量平行,它们可能不共线,所以选项A 不正确;单位向量只是长度相等,方向不确定,故选项B 不正确;“a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λb ”需在b ≠0的前提下才成立,故选项C 不正确;平移非零向量a ,所得向量都与a 相等,故与非零向量a 相等的向量有很多个.故选D.2.若向量a =3i -4j ,b =5i +4j ,则(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=________.解析:(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=13a -b -3a -2b +2b -a =-113a -b =-113(3i -4j )-(5i +4j )=-11i +443j -5i -4j=-16i +323j .答案:-16i +323j3.在△ABC 中,AB →=a ,AC →=b ,若BD →=2DC →,则AD →=________(用a ,b 表示).解析:AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=13a +23b .答案:13a +23b, [同学用书单独成册])[A.基础达标]1.已知向量a ,b 满足:|a |=3,|b |=5,且a =λb ,则实数λ=( ) A.35 B .53C .±35D .±53解析:选C.由于|a |=3,|b |=5,a =λb ,所以|a |=|λ||b |,即3=5|λ|,所以|λ|=35,λ=±35.2.如图所示,已知AB →=2BC →,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,则下列等式中成立的是( )A .c =32b -12aB .c =2b -aC .c =2a -bD .c =32a -12b解析:选A.OC →=OA →+AC →=OA →+3BC →=OA →+3(OC →-OB →),所以OC →=32OB →-12OA →,即c =32b -12a .3.设e 1,e 2是两个不共线的向量,若向量m =-e 1+k e 2(k ∈R )与向量n =e 2-2e 1共线,则( ) A .k =0 B .k =1C .k =2D .k =12解析:选D.将k 的值逐一代入检验,当k =0,1和2时m 与n 均不共线,当k =12时,m =-e 1+12e 2,n=-2e 1+e 2,此时n =2m ,故m ,n 共线.4.设M 是平行四边形ABCD 的对角线的交点,O 为任意一点,则OA →+OB →+OC →+OD →=( )A.OM →B .2OM →C .3OM →D .4OM →解析:选D.OA →+OB →+OC →+OD →=OM →+MA →+OM →+MB →+OM →+MC →+OM →+MD →,而MA →+MC →=0,MB →+MD→=0,故OA →+OB →+OC →+OD →=4OM →.5.在△ABC 中,点P 是AB 上一点,且CP →=23CA →+13CB →,又AP →=tAB →,则实数t 的值为( )A .13B .23C .12D .53解析:选A .由题意可得AP →=CP →-CA →=23CA →+13CB →-CA →=13(CB →-CA →)=13AB →,又AP →=tAB →,所以t =13.6.已知x ,y 是实数,向量a ,b 不共线,若(x +y -1)a +(x -y )b =0,则x =________,y =________.解析:由(x +y -1)a +(x -y )b =0, 且向量a ,b 不共线,得⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1=0,x -y =0,解得⎩⎨⎧x =12,y =12.答案:12 127.在△ABC 所在平面上有一点,满足P A →+PB →+PC →=AB →,则△P AB 与△ABC 的面积之比是________.解析:P A →+PB →+PC →=AB →=PB →-P A →, 即PC →=-2P A →,所以AP AC =13,所以S △P ABS △ABC =13.答案:1∶38.在平行四边形ABCD 中,对角线AC 与BD 交于点O ,AB →+AD →=λAO →,则λ=________.解析:由向量加法的平行四边形法则,得AB →+AD →=AC →.又O 是AC 的中点,所以AC =2AO ,所以AC →=2AO →,所以AB →+AD →=2AO →. 又AB →+AD →=λAO →,所以λ=2. 答案:29.如图,在△ABC 中,D ,E 分别为AC ,AB 边上的点,CD DA =AE EB =12,记BC →=a ,CA →=b ,求证:DE →=13(b -a ).证明:由于AE →=13AB →=13(CB →-CA →)=13(-a -b ),AD →=23AC →=-23b , 所以DE →=AE →-AD →=-13a -13b +23b=13(b -a ). 10.已知非零向量e 1,e 2,a ,b 满足a =2e 1-e 2,b =k e 1+e 2. (1)若e 1与e 2不共线,a 与b 共线,求实数k 的值;(2)是否存在实数k ,使得a 与b 不共线,e 1与e 2共线?若存在,求出k 的值,否则说明理由. 解:(1)由a =λb ,得2e 1-e 2=λk e 1+λe 2, 而e 1与e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧λk =2,λ=-1⇒k =-2.(2)不存在.若e 1与e 2共线,则e 2=λe 1,有⎩⎪⎨⎪⎧a =(2-λ)e 1,b =(k +λ)e 1,由于e 1,e 2,a ,b 为非零向量, 所以λ≠2且λ≠-k ,所以12-λa =1k +λb ,即a =2-λk +λb ,这时a 与b 共线,所以不存在实数k 满足题意.[B.力量提升]1.O 是平面上肯定点,A ,B ,C 是平面上不共线的三个点,动点P 满足OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),则P 的轨迹肯定通过△ABC 的( )A .外心B .内心C .重心D .垂心解析:选C.由于OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),所以AP →=λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),即AP →与AB →+AC →共线,而AB →+AC →是以AB →,AC →为邻边的平行四边形的对角线表示的向量,而对角线与BC 的交点是中点,所以P 的轨迹肯定通过△ABC 的重心.2.对于△ABC 内部一点O ,存在实数λ,使得OA →+OB →=λ(OA →+OC →)成立,则△OBC 与△ABC 的面积之比是( )A .1∶2B .1∶1C .1∶3D .2∶3 解析:选A.如图,设D ,E 分别是AB ,AC 的中点,以OA ,OB 为邻边作▱OAGB ,以OA ,OC 为邻边作▱OAFC ,则OA →+OB →=OG →=2OD →,OA →+OC →=OF →=2OE →,由于OA →+OB →=λ(OA →+OC →),所以OD →=λOE →,所以点D ,O ,E 三点共线,所以点O 在直线DE 上,又由于D ,E 分别为AB ,AC 的中点,所以△OBC 与△ABC 的面积之比为1∶2.3.已知P 1P →=23PP 2→,若PP 1→=λP 1P 2→,则λ=________.解析:如图,由于P 1P →=23PP 2→,所以点P 在线段P 1P 2上,且|P 1P →||PP 2→|=23.所以PP 1→与P 1P 2→反向,且|PP 1→||P 1P 2→|=25,所以PP 1→=-25P 1P 2→,故λ=-25.答案:-254.在平行四边形ABCD 中,AB →=e 1,AC →=e 2,NC →=14AC →,BM →=12MC →,则MN →=________(用e 1,e 2表示).解析:由于NC →=14AC →=14e 2,所以CN →=-14e 2,由于BM →=12MC →,BM →+MC →=BC →=AC →-AB →=e 2-e 1,所以MC →=23(e 2-e 1),所以MN →=MC →+CN →=23(e 2-e 1)-14e 2=-23e 1+512e 2.答案:-23e 1+512e 25.已知O ,A ,M ,B 为平面上四点,且OM →=λOB →+(1-λ)OA →(λ∈R ,λ≠1,λ≠0). (1)求证:A ,B ,M 三点共线;(2)若点B 在线段AM 上,求实数λ的范围.解:(1)证明:由于OM →=λOB →+(1-λ)OA →,所以OM →=λOB →+OA →-λOA →, OM →-OA →=λOB →-λOA →, 即AM →=λAB →,又λ∈R ,λ≠1,λ≠0且AM →,AB →有公共点A ,所以A ,B ,M 三点共线.(2)由(1)知AM →=λAB →,若点B 在线段AM 上, 则AM →,AB →同向且|AM →|>|AB →|(如图所示).所以λ>1.6.(选做题)在△ABC 中,点D 和E 分别在BC ,AC 上,且BD →=13BC →,CE →=13CA →,AD 与BE 交于R ,证明:RD →=17AD →.证明:由A ,D ,R 三点共线,可得CR →=λCD →+(1-λ)CA →=23λCB →+(1-λ)CA →.由B ,E ,R 三点共线,可得CR →=μCB →+(1-μ)CE →=μCB →+13(1-μ)CA →.所以⎩⎨⎧23λ=μ,1-λ=13(1-μ),所以⎩⎨⎧λ=67,μ=47,所以CR →=47CB →+17CA →.所以AD →=CD →-CA →=23CB →-CA →,RD →=CD →-CR →=23CB →-⎝⎛⎭⎫47CB →+17CA → =221CB →-17CA → =17⎝⎛⎭⎫23CB →-CA →=17AD →.。

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