第二章 平面向量练习题及答案全套.doc
高中数学 第二章 平面向量测试题(含解析)新人教A版必修4(2021年最新整理)
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第二章平面向量测试题一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的)++= ( )1.如图1,正六边形ABCDEF中,BA CD EFA.0 B.BEC.AD D.CF2.下列说法正确的是( )A.a与b共线,b与c共线,则a与c也共线B.任意两个相等的非零向量的始点与终点是一平行四边形的四顶点C.向量a与b不共线,则a与b都是非零向量D.有相同起点的两个非零向量不平行3.已知平面内有一点P及一个△ABC,若错误!+错误!+错误!=错误!,则 ( ) A.点P在△ABC外部 B.点P在线段AB上C.点P在线段BC上 D.点P在线段AC上4.已知|错误!|=1,|错误!|=错误!,错误!⊥错误!,点C在∠AOB内,∠AOC=30°,设错误!=m错误!+n错误!,则错误!=( )A.错误!B.3 C.3错误! D。
错误!5.设点M是线段BC的中点,点A在直线BC外,错误!2=16,|错误!+错误!|=|错误!-错误!|,则|错误!|=()A.8 B.4 C.2 D.16.在□ABCD中,错误!=a,错误!=b,错误!=4错误!,P为AD的中点,则错误!=()A.错误!a+错误!b B。
错误!a+错误!bC.-错误!a-错误!b D.-错误!a-错误!b7.已知O,A,B三点的坐标分别为O(0,0),A(3,0),B(0,3),点P在线段AB上,且≤≤=则),10(的最大值为( ) tAP⋅OAOPABtA.3 B.6 C.9 D.128.设点(2,0)B,若点P在直线AB上,且AB=2AP,则点P的坐标为( ) A,(4,2)A .(3,1)B .(1,1)-C .(3,1)或(1,1)-D .无数多个9.如图2,O,A ,B 是平面上的三点,向量,,b OB a OA ==设P 为线段AB 的垂直平分线CP 上任意一点,向量2||,4||.===b a p OP 若,则)(b a p -⋅=( )A .1B .3C .5D .610.在边长为2的正三角形ABC 中,设AB =c , BC =a , CA =b ,则a ·b +b ·c +c ·a 等于( )A .0B .1C .3D .-311.在直角三角形ABC 中,点D 是斜边AB 的中点,点P 为线段CD 的中点,则222PA PB PC+=( )A .2B .4C .5D .1012.已知向量a ,e 满足a ≠e ,|e |=1,对任意t∈R ,恒有|a -t e |≥|a -e |,则 ( )A .a ⊥eB .a ⊥(a -e )C .e ⊥(a -e )D .(a +e )⊥(a -e ) 二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上)13.已知A,B ,C 是不共线的三点,向量m 与向量错误!是平行向量,与错误!是共线向量,则m =________。
高中数学:第二章 平面向量231 Word版含答案
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2.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1平面向量基本定理课时过关·能力提升基础巩固1如图,在△ABC中∥BC,EF交AC于F,a b,A.-aB.aCD解析:∥BC,a.★答案★:A2下列三种说法:①一个平面内只有一对不共线的向量可作为表示该平面所有向量的基底;②一个平面内有无数多对不共线的向量可作为该平面所有向量的基底;③零向量不可作为基底中的向量.其中正确的说法是()A.①②B.②③C.①③D.①②③★答案★:B3已知向量a与b是不共线的非零向量,实数x,y满足(2x-y)a+4b=5a+(x-2y)b,则x+y的值是()A.-1B.1C.0D.3解析:∵a与b不共线,且(2x-y)a+4b=5a+(x-2y)b,★答案★:B4如果e1,e2是平面α内所有向量的一组基底,那么下列命题中正确的是()A.已知实数λ1,λ2,则向量λ1e1+λ2e2不一定在平面α内B.对平面α内任一向量a,使a=λ1e1+λ2e2的实数λ1,λ2有无数对C.若有实数λ1,λ2使λ1e1+λ2e2=0,则λ1=λ2=0D.对平面α内任一向量a,使a=λ1e1+λ2e2的实数λ1,λ2不一定存在解析:选项A中,由平面向量基本定理知λ1e1+λ2e2与e1,e2共面,所以A项不正确;选项B中,实数λ1,λ2有且仅有一对,所以B项不正确;选项D中,实数λ1,λ2一定存在,所以D项不正确;很明显C项正确.★答案★:C5如图,在平行四边形ABCD中,AC与BD交于点O,E是线段OD的中点,AE的延长线与CD交于点F.a b,AC解析:a a b-a)★答案★:D6在等边三角形ABC中,E为BC的中点,则向★答案★:90°150°7若a与b是一组基底,p=a+m b,q=m a+2b,且p与q不能组成一组基底,则实数m=.解析:∵p与q不能组成一组基底,∴p∥q,∴存在实数λ,使p=λq,∴有a+m b=λ(m a+2b),即a+m b=λm a+2λb,m=★答案★:8已知e1与e2不共线,a=e1+2e2,b=λe1+e2,且a与b是一组基底,则实数λ的取值范围是.解析:当a∥b时,设a=m b,则有e1+2e2=m(λe1+e2),即e1+2e2=mλe1+m e2,,a∥b.又a与b是一组基底,∴a与b不共线,∴λ≠★答案★:9如图,在平行四边形ABCD中a b,如果O是AC与BD的交点,G是DO的中点,试用a,b表b-a,∵O是BD的中点,G是DO的中点,b-a),a b-a)10已知AD,BE分别是△ABC的边BC,AC上的中线a b,用a,b表示向解设AD,BE交于点G,连接DE,如图,则DE∥AB,能力提升1如图,在平面直角坐标系xOy中,两个非零向0,AC★答案★:B2如图,平面内的两条相交直线OP1和OP2将该平面分割成Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ(不包含边界)四个部分.A.m>0,n>0B.m>0,n<0C.m<0,n>0D.m<0,n<0解析:如图,利用平行四边形法则,,则m>0,则n<0.★答案★:B3在△ABC中,点D,E分别是边AC,AB上的点,且满解析:∴λ-μ=★答案★:4已知向量a,b,c满足|a|=1,|b|=2,c=a+b,c⊥a,则a与b的夹角等于.解析:如a b a+b,则OB=2,BC=1,∠BCO=90°,∴∠BOC=30°.∴∠AOB=120°,即a与b夹角为120°.★答案★:120°★5如图∈R),解析:★答案★:(1-t6已知a,b是非零向量,且a,b的夹角p p|=.解析:a同向的单位向b同向的单位向量,如图所示,∠AOB△AOB是边长为1的等边三角形.以OA,OB为邻边作▱OACB,p,且▱OACB是菱形,所以AB与OC互相垂直平分,所以|p|=★答案★:7如图,平面内有三个向∈R),求λ+μ的值.解如图,以OA,OB所在射线为邻边,OC为对角线作平行四边形ODCE,在Rt△OCD中,∵∠COD=30°,∠OCD=90°,∴即λ=4,μ=2,∴λ+μ=6.8如图,在△ABC中,D为BC的中点,G为AD的中点,过点G任作一直线MN分别交AB,AC于M,N两点,解a b,a b a+b).所a+b)-x a b-x a=-x a+y b.因,所以存在实数λ,a+y b)=-λx a+λy b.因为a与b不共线,所消去λ,.。
高中数学:第二章 平面向量232 Word版含答案
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2.3.2平面向量的正交分解及坐标表示课时过关·能力提升基础巩固1在向量正交分解中,两基底的夹角等于()A.45°B.90°C.180°D.不确定★答案★:B2如图,向A.(1,1)B.(-1,-2)C.(2,3)D.(-2,-3)★答案★:D3向A.x>0,y>0B.x>0,y<0C.x<0,y>0D.x<0,y<0解析:又点A在第二象限,∴x<0,y>0.★答案★:C4在平面直角坐标系中,已知i,j是两个互相垂直的单位向量,若a=i-2j,则向量用坐标表示a=.★答案★:(1,-2)5已知m=(2,7),n=(x+2,7),若m=n,则x=.解析:∵2=x+2,∴x=0.★答案★:06如图,向★答案★:(2,-3)7在平面直角坐标系中,如图,已知向量a,b,且|a|=4,|b|=3,求它们的坐标.解设a=(a1,a2),b=(b1,b2),则a1=|a|cos 45°=a2=|a|sin 45°=b向量相对于x轴正方向的转角为120°,∴b1=|b|cos 120°=b|sin 120°∴a=(b8如图,分别用基底i,j表示向量a,b,并写出它们的坐标.解a=i+2j,b=i-2j,即a=(1,2),b=(1,-2).能力提升1下列可作为正交分解的基底的是()A.等边△ABC中B.锐角△ABC中C.直角△ABC中∠A=90°D.钝角△ABC中解析:选项A60°;选项B;选项D,所以选项A,B,D都不符合题意.选项C∠A=90°,则选项C符合题意.★答案★:C★2已A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.不确定解析:因为点M的位置不确定,则点N的位置也不确定.★答案★:D3已知a=(3,2x-1),b=(y+1,x),且a=b,则xy=.解析:∵a=b,x=1,y=2,则xy=1×2=2.★答案★:24在△ABC中,∠BAC=90°,∠ABC=60°,AD⊥BC于D,★答案★:★5如图,两块斜边长相等的直角三角板拼在一起,解析:设AB=1,则AC=1,BC D作DF⊥AB,交AB的延长线于点F,如图,∴DF★答案★:16在平面直角坐标系中,质点在坐标平面内做直线运动,分别求下列位移向量的坐标.(1)向量a表示沿东北方向移动了2个单位长度;(2)向量b表示沿西偏北60°方向移动了4个单位长度;(3)向量c表示沿东偏南30°方向移动了6个单位长度.解如图,a b c,P(x1,y1),Q(x2,y2),R(x3,y3).设x轴、y轴正方向的单位向量分别为i,j.(1)因为∠POP'=45°,所以a a=(2)因为∠QOQ'=60°,所以b i+所以b=(-2,(3)因为∠ROR'=30°,所以c j, 所以c=(。
高中数学:第二章 平面向量2.2.3 Word版含答案
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2.2.3向量数乘运算及其几何意义内容要求 1.了解向量数乘的概念,并理解这种运算的几何意义(重点).2.理解并掌握向量数乘的运算律,会运用向量数乘运算律进行向量运算(重点).3.理解并掌握两向量共线的性质及其判定方法,并能熟练地运用这些知识处理有关共线向量的问题(难点).知识点1向量的数乘运算1.定义:规定实数λ与向量a的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘,记作:λa,它的长度和方向规定如下:(1)|λa|=|λ||a|;(2)当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反.2.运算律:设λ,μ为任意实数,则有:(1)λ(μa)=(λμ)a;(2)(λ+μ)a=λa+μa;(3)λ(a+b)=λa+λb;特别地,有(-λ)a=-λa=λ(-a);λ(a-b)=λa-λb.【预习评价】4(2a-3b)-2(3a+2b)=________.解析原式=8a-12b-6a-4b=2a-16b.★答案★2a-16b知识点2共线向量定理1.向量a(a≠0)与b共线,当且仅当有唯一一个实数λ,使b=λa.2.向量的加、减、数乘运算统称为向量的线性运算.对于任意向量a,b以及任意实数λ,μ1,μ2,恒有λ(μ1a±μ2b)=λμ1a±λμ2b.【预习评价】(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若向量b与a共线,则存在唯一的实数λ使b=λa.()(2)若b=λa,则a与b共线.()(3)若λa=0,则a=0.()提示(1)×,当b=0,a=0时,实数λ不唯一.(2)√,由共线向量定理可知其正确.(3)×,若λa=0,则a=0或λ=0.题型一 向量的线性运算【例1】 (1)3(6a +b )-9⎝⎛⎭⎫a +13b =________; 解析 3(6a +b )-9⎝⎛⎭⎫a +13b =18a +3b -9a -3b =9a . ★答案★ 9a(2)若2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0,其中a ,b ,c 为已知向量,则未知向量y =________. 解析 将原等式变形为 2y -23a -12c -12b +32y +b =0,即72y -23a -12c +12b =0,72y =23a -12b +12c , ∴y =27(23a -12b +12c )=421a -17b +17c .★答案★421a -17b +17c 规律方法 向量线性运算的基本方法(1)类比法:向量的数乘运算可类似于代数多项式的运算.例如,实数运算中的去括号、移项、合并同类项、提取公因式等变形在向量的数乘中同样适用,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,利用方程的方法求解,同时在运算过程中要多注意观察,恰当运用运算律,简化运算.【训练1】 若a =b +c ,化简3(a +2b )-2(3b +c )-2(a +b )的结果为( ) A .-a B .-4b C .cD .a -b解析 3(a +2b )-2(3b +c )-2(a +b )=(3-2)a +(6-6-2)b -2c =a -2(b +c )=a -2a =-a .★答案★ A题型二 向量共线的判定及应用【例2】 设a ,b 是不共线的两个非零向量.(1)若OA →=2a -b ,OB →=3a +b ,OC →=a -3b ,求证:A ,B ,C 三点共线; (2)若8a +k b 与k a +2b 共线,求实数k 的值;(3)若OM →=m a ,ON →=n b ,OP →=αa +βb ,其中m ,n ,α,β均为实数,m ≠0,n ≠0,若M ,P ,N 三点共线,求证:αm +βn=1.(1)证明 ∵AB →=OB →-OA →=(3a +b )-(2a -b )=a +2b ,而BC →=OC →-OB →=(a -3b )-(3a +b )=-(2a +4b )=-2AB →, ∴AB →与BC →共线,且有公共点B ,∴A ,B ,C 三点共线. (2)解 ∵8a +k b 与k a +2b 共线, ∴存在实数λ,使得8a +k b =λ(k a +2b ), 即(8-λk )a +(k -2λ)b =0.∵a 与b 不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧8-λk =0,k -2λ=0,解得λ=±2,∴k =2λ=±4.(3)证明 ∵M ,P ,N 三点共线,O 为直线外一点, ∴存在实数x ,y ,使得OP →=xOM →+yON →,且x +y =1. 又∵OP →=α a +β b ,且a ,b 不共线,∴OP →=xm a +yn b =α a +β b ,∴xm =α,yn =β, ∴αm +βn=x +y =1. 规律方法 1.证明或判断三点共线的方法(1)一般来说,要判定A ,B ,C 三点是否共线,只需看是否存在实数λ,使得AB →=λAC →(或BC →=λAB →等)即可.(2)利用结论:若A ,B ,C 三点共线,O 为直线外一点⇔存在实数x ,y ,使OA →=xOB →+yOC →且x +y =1.2.利用向量共线求参数的方法判断、证明向量共线问题的思路是根据向量共线定理寻求唯一的实数λ,使得a =λb (b ≠0).而已知向量共线求λ,常根据向量共线的条件转化为相应向量系数相等求解.若两向量不共线,必有向量的系数为零,利用待定系数法建立方程,从而解方程求得λ的值.【训练2】 设向量a ,b 不共线,向量λa +b 与a +2b 共线,则实数λ=________. 解析 由共线向量定理可知存在实数k ,λa +b =k (a +2b ),即λa +b =k a +2k b ,∴λ=k 且2k =1,解得λ=k =12.★答案★ 12【例3】 如图所示,四边形OADB 是以向量OA →=a ,OB →=b 为邻边的平行四边形.又BM =13BC ,CN =13CD ,试用a ,b 表示OM →,ON →,MN →.解 因为BM →=13BC →=16BA →=16(OA →-OB →)=16(a -b ),所以OM →=OB →+BM →=b +16a -16b =16a +56b .因为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 .【迁移1】 在例3中,试用a ,b 表示CM →. 解 CM →=-2BM →=-2×16(a -b )=-13a +13b .【迁移2】 在例3中,若OD →=a ,AB →=b ,其他条件不变,试用a ,b 表示MN →. 解 MN →=ON →-OM →=23a -(OC →+CM →)=23a -(12a +13b )=16a -13b .规律方法 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.【训练3】 如图,在△ABC 中,D ,E 为边AB 的两个三等分点,CA →=3a ,CB →=2b ,求CD →,CE →(用 a ,b 表示).解 ∵CA →=3a ,CB →=2b , ∴AB →=CB →-CA →=2b -3a , 又D ,E 为边AB 的两个三等分点, 所以AD →=13AB →=23b -a ,所以CD →=CA →+AD →=3a +23b -a =2a +23b ,CE →=CA →+AE →=3a +23AB →=3a +23(2b -3a )=a +43b .课堂达标1.下列各式计算正确的有( ) ①( -7)6a =-42a ; ②7(a +b )-8b =7a +15b ; ③a -2b +a +2b =2a ; ④4(2a +b )=8a +4b . A .1个 B .2个 C .3个D .4个解析 ①③④正确,②错,7(a +b )-8b =7a +7b -8b =7a -b . ★答案★ C2.如图,已知AM 是△ABC 的边BC 上的中线,若AB →=a ,AC →=b ,则AM →等于( )A .12(a -b )B .-12(a -b )C .12(a +b )D .-12(a +b )解析 AM →=AB →+BM →=AB →+12BC →=AB →+12(AC →-AB →)=12AB →+12AC →=12(a +b ).★答案★ C3.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 =0B .k =1C .k =2D .k =12解析 由共线向量定理可知存在实数λ,m =λn , 即-e 1+k e 2=λ(e 2-2e 1)=λe 2-2λe 1,∴⎩⎪⎨⎪⎧1=2λ,k =λ,解得⎩⎨⎧k =12,λ=12.★答案★ D4.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 ∵四边形ABCD 为平行四边形,对角线AC 与BD 交于点O ,∴AB →+AD →=AC →=2AO →,∴λ=2.★答案★ 25.如图所示,已知AP →=43AB →,用OA →,OB →表示OP →.解 OP →=OA →+AP →=OA →+43AB →=OA →+43(OB →-OA →)=-13OA →+43OB →.课堂小结1.实数与向量可以进行数乘运算,但不能进行加减运算,例如λ+a ,λ-a 是没有意义的.2.λa 几何意义就是把向量a 沿着a 的方向或反方向扩大或缩小为原来的|λ|倍,向量a|a |表示与向量a 同向的单位向量.3.共线向量定理是证明三点共线的重要工具,即三点共线问题通常转化为向量共线问题.基础过关1.将112[2(2a +8b )-4(4a -2b )]化简成最简形式为( )A .2a -bB .2b -aC .a -bD .b -a解析 原式=112(4a +16b -16a +8b )=112(24b -12a )=2b -a .★答案★ B2.在△ABC 中,已知D 是AB 边上的一点,若AD →=2DB →,CD →=13CA →+λCB →,则λ等于( )A .13B .23C .12D .34解析 ∵A ,B ,D 三点共线, ∴13+λ=1,λ=23. ★答案★ B3.设D ,E ,F 分别为△ABC 的三边BC ,CA ,AB 的中点,则EB →+FC →等于( ) A .BC → B .12AD →C .AD → D .12BC →解析如图,EB →+FC →=EC →+CB →+FB →+BC → =EC →+FB →=12(AC →+AB →)=12·2AD →=AD →. ★答案★ C4.如果实数p 和非零向量a 与b 满足p a +(p +1)b =0,则向量a 和b ________(填“共线”或“不共线”).解析 由题知实数p ≠0,则p a +(p +1)b =0可化为a =-p +1p b ,由向量共线定理可知a ,b 共线.★答案★ 共线5.已知在△ABC 中,点M 满足MA →+MB →+MC →=0,若存在实数m 使得AB →+AC →=mAM →成立,则m =________.解析 ∵MA →+MB →+MC →=0,∴点M 是△ABC 的重心. ∴AB →+AC →=3AM →,∴m =3. ★答案★ 3 6.计算:(1)6(3a -2b )+9(-2a +b );(2)12⎣⎡⎦⎤(3a +2b )-23a -b -76⎣⎡⎦⎤12a +37⎝⎛⎭⎫b +76a ; (3)6(a -b +c )-4(a -2b +c )-2(-2a +c ). 解 (1)原式=18a -12b -18a +9b =-3b . (2)原式=12⎝⎛⎭⎫3a -23a +2b -b - 76⎝⎛⎭⎫12a +12a +37b =12⎝⎛⎭⎫73a +b -76⎝⎛⎭⎫a +37b=76a +12b -76a -12b =0. (3)原式=6a -6b +6c -4a +8b -4c +4a -2c =(6a -4a +4a )+(8b -6b )+(6c -4c -2c )=6a +2b .7.在▱ABCD 中,AB →=a ,AD →=b ,AN →=3NC →,M 为BC 的中点,求MN →(用a ,b 表示).解 方法一 如图所示,在▱ABCD 中,连接AC 交BD 于O 点, 则O 平分AC 和BD . ∵AN →=3NC →,∴NC →=14AC →,∴N 为OC 的中点,又M 为BC 的中点,∴MN 綊12BO ,∴MN →=12BO →=14BD →=14(b -a ).方法二 MN →=MB →+BA →+AN →=-12b -a +34AC →=-12b -a +34(a +b )=14(b -a ).能力提升8.已知△ABC 三个顶点A ,B ,C 及平面内一点P ,若P A →+PB →+PC →=AB →,则( ) A .P 在△ABC 内部B .P 在△ABC 外部C .P 在AB 边所在的直线上D .P 在线段AC 上解析 P A →+PB →+PC →=PB →-P A →,∴PC →=-2P A →, ∴P 在AC 边上. ★答案★ D9.在平行四边形ABCD 中,AC 与BD 交于点O ,E 是线段OD 的中点,AE 的延长线与CD 交于点F ,若AC →=a ,BD →=b ,则AF →等于( )A .14a +12bB .13a +23bC .12a +14bD .23a +13b解析 ∵△DEF ∽△BEA ,∴DF AB =DE EB =13,∴DF =13AB ,∴AF →=AD →+DF →=AD →+13AB →.∵AC →=AB →+AD →=a ,BD →=AD →-AB →=b , 联立得:AB →=12(a -b ),AD →=12(a +b ),∴AF →=12(a +b )+16(a -b )=23a +13b .★答案★ D10.设a ,b 是两个不共线的非零向量,若向量k a +2b 与8a +k b 的方向相反,则k =________.解析 由题意可知存在实数λ,使k a +2b =λ(8a +k b ), 即k a +2b =8λa +kλb ,所以⎩⎪⎨⎪⎧k =8λ,kλ=2,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=12,k =4或⎩⎪⎨⎪⎧λ=-12,k =-4,当k =4时,k a +2b 与8a +k b 方向相同,不合题意,故k =-4. ★答案★ -411.如图所示,设M ,N 为△ABC 内的两点,且AM →=14AB →+13AC →,AN →=25AB →+12AC →,则△ABM 的面积与△ABN 的面积之比为________.解析 如图所示,设AP →=14AB →,AQ →=13AC →,则AM →=AP →+AQ →.由平行四边形法则知,MQ ∥AB , ∴S △ABM S △ABC =|AQ →||AC →|=13. 同理S △ABN S △ABC =12.∴S △ABM S △ABN =23.★答案★ 2∶3 12.如图所示,在平行四边形ABCD 中,点M 是AB 的中点,点N 在BD 上,且BN =13BD .求证:M ,N ,C 三点共线.证明 设BA →=a ,BC →=b ,则由向量减法的三角形法则可知:CM →=BM →-BC →=12BA →-BC→=12a -b . 又∵N 在BD 上且BD =3BN , ∴BN →=13BD →=13(BC →+CD →)=13(a +b ),∴CN →=BN →-BC →=13(a +b )-b=13a -23b =23⎝⎛⎭⎫12a -b , ∴CN →=23CM →,又∵CN →与CM →的公共点为C ,∴C ,M ,N 三点共线.13.(选做题)设a ,b ,c 为非零向量,其中任意两向量不共线,已知a +b 与c 共线,且b +c 与a 共线,则b 与a +c 是否共线?请证明你的结论.解 b 与a +c 共线.证明如下: ∵a +b 与c 共线,∴存在唯一实数λ,使得a +b =λc .① ∵b +c 与a 共线,ruize∴存在唯一实数μ,使得b+c=μa.②由①-②得,a-c=λc-μa.∴(1+μ)a=(1+λ)c.又∵a与c不共线,∴1+μ=0,1+λ=0,∴μ=-1,λ=-1,∴a+b=-c,即a+b+c=0.∴a+c=-b.故a+c与b共线.。
高中数学:第二章 平面向量231 Word版含答案

§2.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1平面向量基本定理学习目标1.理解平面向量基本定理的内容,了解向量的一组基底的含义.2.在平面内,当一组基底选定后,会用这组基底来表示其他向量.3.会应用平面向量基本定理解决有关平面向量的综合问题.知识点一 平面向量基本定理思考1 如果e 1,e 2是两个不共线的确定向量,那么与e 1,e 2在同一平面内的任一向量a 能否用e 1,e 2表示?依据是什么?★答案★ 能.依据是数乘向量和平行四边形法则.思考2 如果e 1,e 2是共线向量,那么向量a 能否用e 1,e 2表示?为什么? ★答案★ 不一定,当a 与e 1共线时可以表示,否则不能表示.梳理 (1)平面向量基本定理:如果e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.(2)基底:不共线的向量e 1,e 2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底. 知识点二 两向量的夹角与垂直思考1 平面中的任意两个向量都可以平移至起点,它们存在夹角吗?若存在,向量的夹角与直线的夹角一样吗?★答案★ 存在夹角,不一样.思考2 △ABC 为正三角形,设AB →=a ,BC →=b ,则向量a 与b 的夹角是多少? ★答案★ 如图,延长AB 至点D ,使AB =BD ,则BD →=a ,∵△ABC 为等边三角形,∴∠ABC =60°,则∠CBD =120°,故向量a 与b 的夹角为120°. 梳理 (1)夹角:已知两个非零向量a 和b ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB =θ(0°≤θ≤180°)叫做向量a 与b 的夹角(如图所示).当θ=0°时,a 与b 同向;当θ=180°时,a 与b 反向.(2)垂直:如果a 与b 的夹角是90°,则称a 与b 垂直,记作a ⊥b .1.平面内任意两个向量都可以作为平面内所有向量的一组基底.(×)提示只有不共线的两个向量才可以作为基底.2.零向量可以作为基向量.(×)提示由于0和任意向量共线,故不可作为基向量.3.平面向量基本定理中基底的选取是唯一的.(×)提示基底的选取不是唯一的,不共线的两个向量都可作为基底.类型一对基底概念的理解例1(2017·衡水高一检测)设e1,e2是平面内所有向量的一组基底,则下列四组向量中,不能作为基底的是()A.e1+e2和e1-e2B.3e1-4e2和6e1-8e2C.e1+2e2和2e1+e2D.e1和e1+e2考点平面向量基本定理题点 基底的判定 ★答案★ B解析 选项B 中,6e 1-8e 2=2(3e 1-4e 2),∴6e 1-8e 2与3e 1-4e 2共线,∴不能作为基底,选项A ,C ,D 中两向量均不共线,可以作为基底.故选B.反思与感悟 考查两个向量是否能构成基底,主要看两向量是否非零且不共线.此外,一个平面的基底一旦确定,那么平面上任意一个向量都可以由这个基底唯一线性表示出来. 跟踪训练1 若e 1,e 2是平面内的一组基底,则下列四组向量能作为平面向量的基底的是( )A .e 1-e 2,e 2-e 1B .2e 1-e 2,e 1-12e 2C .2e 2-3e 1,6e 1-4e 2D .e 1+e 2,e 1+3e 2 考点 平面向量基本定理 题点 基底的判定 ★答案★ D解析 选项A 中,两个向量为相反向量,即e 1-e 2=-(e 2-e 1),则e 1-e 2,e 2-e 1为共线向量;选项B 中,2e 1-e 2=2⎝⎛⎭⎫e 1-12e 2,也为共线向量;选项C 中,6e 1-4e 2=-2(2e 2-3e 1),为共线向量.根据不共线的向量可以作为基底,只有选项D 符合. 类型二 用基底表示向量例2 如图所示,在▱ABCD 中,E ,F 分别是BC ,DC 边上的中点,若AB →=a ,AD →=b ,试以a ,b 为基底表示DE →,BF →.考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量解 ∵四边形ABCD 是平行四边形,E ,F 分别是BC ,DC 边上的中点, ∴AD →=BC →=2BE →,BA →=CD →=2CF →, ∴BE →=12AD →=12b ,CF →=12BA →=-12AB →=-12a .∴DE →=DA →+AB →+BE →=-AD →+AB →+BE →=-b +a +12b =a -12b ,BF →=BC →+CF →=AD →+CF →=b -12a .引申探究若本例中其他条件不变,设DE →=a ,BF →=b ,试以a ,b 为基底表示AB →,AD →. 解 取CF 的中点G ,连接EG .∵E ,G 分别为BC ,CF 的中点, ∴EG →=12BF →=12b ,∴DG →=DE →+EG →=a +12b .又∵DG →=34DC →=34AB →,∴AB →=43DG →=43⎝⎛⎭⎫a +12b =43a +23b . 又∵AD →=BC →=BF →+FC →=BF →+12DC →=BF →+12AB →,∴AD →=BC →=b +12⎝⎛⎭⎫43a +23b =23a +43b . 反思与感悟 将不共线的向量作为基底表示其他向量的方法有两种:一种是利用向量的线性运算及法则对所求向量不断转化,直至能用基底表示为止;另一种是列向量方程组,利用基底表示向量的唯一性求解.跟踪训练2 如图,在平行四边形ABCD 中,E 和F 分别是边CD 和BC 的中点,若AC →=λAE →+μAF →,其中λ,μ∈R ,则λ+μ=________.考点 平面向量基本定理的应用 题点 利用平面向量基本定理求参数 ★答案★ 43解析 设AB →=a ,AD →=b , 则AE →=12a +b ,AF →=a +12b ,又∵AC →=a +b ,∴AC →=23(AE →+AF →),即λ=μ=23,∴λ+μ=43.类型三 向量的夹角例3 已知|a |=|b |=2,且a 与b 的夹角为60°,设a +b 与a 的夹角为α,a -b 与a 的夹角是β,求α+β.考点 平面向量的夹角求向量的夹角 题点 求向量的夹角解 如图,作OA →=a ,OB →=b ,且∠AOB =60°,以OA ,OB 为邻边作▱OACB ,则OC →=a +b ,BA →=OA →-OB →=a -b , BC →=OA →=a .因为|a |=|b |=2,所以△OAB 为正三角形, 所以∠OAB =60°=∠ABC , 即a -b 与a 的夹角β=60°.因为|a |=|b |,所以平行四边形OACB 为菱形, 所以OC ⊥AB ,所以∠COA =90°-60°=30°, 即a +b 与a 的夹角α=30°, 所以α+β=90°.反思与感悟 (1)求两个向量夹角的关键是利用平移的方法使两个向量起点重合,作两个向量的夹角,按照“一作二证三算”的步骤求出.(2)特别地,a 与b 的夹角为θ,λ1a 与λ2b (λ1,λ2是非零常数)的夹角为θ0,当λ1λ2<0时,θ0=180°-θ;当λ1λ2>0时,θ0=θ.跟踪训练3 在△ABC 中,∠C =90°,BC =12AB ,则AB →与BC →的夹角是( )A .30°B .60°C .120°D .150° 考点 平面向量的夹角求向量的夹角 题点 求向量的夹角 ★答案★ C解析 如图,作向量AD →=BC →,则∠BAD 是AB →与BC →的夹角,在△ABC 中,因为∠C =90°,BC =12AB ,所以∠ABC =60°,所以∠BAD =120°.1.给出下列三种说法:①一个平面内只有一组不共线的向量可作为表示该平面内所有向量的基底;②一个平面内有无数组不共线向量可作为表示该平面内所有向量的基底;③零向量不可作为基底中的向量.其中,说法正确的为()A.①②B.②③C.①③D.①②③考点平面向量基本定理题点基底的判定★答案★B2.如图所示,设O是平行四边形ABCD的两条对角线的交点,给出下列向量组:①AD →与AB →;②DA →与BC →;③CA →与DC →;④OD →与OB →. 其中可作为该平面内所有向量的基底的是( ) A .①② B .①③ C .②④ D .③④ 考点 平面向量基本定理 题点 基底的判定 ★答案★ B解析 ②中DA →与BC →共线,④中OD →与OB →共线,①③中两向量不共线,故选B.3.已知向量e 1,e 2不共线,实数x ,y 满足(2x -3y )e 1+(3x -4y )e 2=6e 1+3e 2,则x =________,y =________.考点 平面向量基本定理的应用 题点 利用平面向量基本定理求参数 ★答案★ -15 -12 解析 ∵向量e 1,e 2不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -3y =6,3x -4y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-15,y =-12. 4.设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC ,若DE →=λ1AB →+λ2AC →(λ1,λ2为实数),则λ1+λ2的值为________. 考点 平面向量基本定理的应用 题点 利用平面向量基本定理求参数 ★答案★ 12解析 DE →=DB →+BE →=12AB →+23BC → =12AB →+23(AC →-AB →) =-16AB →+23AC →,又∵AB →与AC →不共线,∴λ1=-16,λ2=23,λ1+λ2=-16+23=12.5.在△ABC 中,点D ,E ,F 依次是边AB 的四等分点,试以CB →=e 1,CA →=e 2为基底表示CF →.考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 解 AB →=CB →-CA →=e 1-e 2,因为D ,E ,F 依次是边AB 的四等分点, 所以AF →=34AB →=34(e 1-e 2),所以CF →=CA →+AF →=e 2+34(e 1-e 2)=34e 1+14e 2.1.对基底的理解 (1)基底的特征基底具备两个主要特征:①基底是两个不共线向量;②基底的选择是不唯一的.平面内两向量不共线是这两个向量可以作为这个平面内所有向量的一组基底的条件. (2)零向量与任意向量共线,故不能作为基底. 2.准确理解平面向量基本定理(1)平面向量基本定理的实质是向量的分解,即平面内任一向量都可以沿两个不共线的方向分解成两个向量和的形式,且分解是唯一的.(2)平面向量基本定理体现了转化与化归的数学思想,用向量解决几何问题时,我们可以选择适当的基底,将问题中涉及的向量向基底化归,使问题得以解决.一、选择题1.如图所示,矩形ABCD 中,BC →=5e 1,DC →=3e 2,则OC →等于( )A.12(5e 1+3e 2) B.12(5e 1-3e 2) C.12(3e 2-5e 1) D.12(5e 2-3e 1) 考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ A解析 OC →=12AC →=12(BC →-BA →)=12(BC →+DC →)=12(5e 1+3e 2). 2.如图所示,用向量e 1,e 2表示向量a -b 为( )A .-4e 1-2e 2B .-2e 1-4e 2C .e 1-3e 2D .3e 1-e 2考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ C3.(2018届湖州质检)已知a ,b 是不共线的向量,AB →=λa +2b ,AC →=a +(λ-1)b ,且A ,B ,C 三点共线,则λ等于( ) A .-1 B .-2 C .-2或1D .-1或2考点 平面向量基本定理的应用 题点 利用平面向量基本定理求参数 ★答案★ D解析 由于A ,B ,C 三点共线,故AB →=μAC →, ∴λa +2b =μ[a +(λ-1)b ],∵a 与b 不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧λ=μ,2=μ(λ-1),∴λ=2或λ=-1.4.(2017·石嘴山第三中学四模)设点D 为△ABC 中BC 边上的中点,O 为AD 边上靠近点A的三等分点,则( ) A.BO →=-16AB →+12AC →B.BO →=16AB →-12AC →C.BO →=56AB →-16AC →D.BO →=-56AB →+16AC →考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ D解析 依题意,得BO →=AO →-AB →=13AD →-AB →=13×12(AB →+AC →)-AB →=-56AB →+16AC →,故选D. 5.若OP →1=a ,OP →2=b ,P 1P →=λPP →2(λ≠-1),则OP →等于( ) A .a +λb B .λa +(1-λ)b C .λa +bD.11+λa +λ1+λb 考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ D 解析 ∵P 1P →=λPP 2→,∴OP →-OP →1=λ(OP →2-OP →),∴(1+λ)OP →=OP →1+λOP →2, ∴OP →=11+λOP →1+λ1+λOP →2=11+λa +λ1+λb .6.已知点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 →=OA →+λ⎝ ⎛⎭⎪⎫AB →|AB →|+AC →|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 考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ B解析 AB →|AB →|为AB →方向上的单位向量,AC →|AC →|为AC →方向上的单位向量, 则AB →|AB →|+AC →|AC →|的方向为∠BAC 的角平分线AD →的方向. 又λ∈(0,+∞),所以λ⎝ ⎛⎭⎪⎫AB →|AB →|+AC →|AC →|的方向与AB →|AB →|+AC →|AC →|的方向相同. 而OP →=OA →+λ⎝ ⎛⎭⎪⎫AB →|AB →|+AC →|AC →|, 所以点P 在AD →上移动,所以点P 的轨迹一定通过△ABC 的内心.7.若|a |=|b |=|a -b |=r (r >0),则a 与b 的夹角为( ) A .30° B .45° C .60° D .90° 考点 平面向量的夹角求向量的夹角 题点 求向量的夹角 ★答案★ C 二、填空题8.已知a =e 1+e 2,b =2e 1-e 2,c =-2e 1+4e 2(e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量),则c =________.(用a ,b 表示) 考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ 2a -2b 解析 设c =λa +μb ,则-2e 1+4e 2=λ(e 1+e 2)+μ(2e 1-e 2) =(λ+2μ)e 1+(λ-μ)e 2, 因为e 1,e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧ -2=λ+2μ,4=λ-μ,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=2,μ=-2,故c =2a -2b .9.已知λ1>0,λ2>0,e 1,e 2是一组基底,且a =λ1e 1+λ2e 2,则a 与e 1________,a 与e 2________.(填“共线”或“不共线”)考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ 不共线 不共线解析 ∵e 1,e 2不共线,λ1>0,λ2>0, ∴a 与e 1,e 2都不共线.10.如图,在△MAB 中,C 是边AB 上的一点,且AC =5CB ,设MA →=a ,MB →=b ,则MC →=________.(用a ,b 表示)考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 ★答案★ 16a +56b解析 MC →=MA →+AC →=MA →+56AB →=MA →+56(MB →-MA →)=16MA →+56MB →=16a +56b .11.已知e 1,e 2不共线,a =e 1+2e 2,b =2e 1+λe 2,要使a ,b 能作为平面内的一组基底,则实数λ的取值范围为______________. 考点 平面向量基本定理的应用 题点 利用平面向量基本定理求参数 ★答案★ (-∞,4)∪(4,+∞)解析 若能作为平面内的一组基底,则a 与b 不共线.a =e 1+2e 2,b =2e 1+λe 2,由a ≠k b ,即得λ≠4.三、解答题12.在梯形ABCD 中,AB →∥CD →,M ,N 分别是DA ,BC 的中点,且DC AB=k .设AD →=e 1,AB →=e 2,以e 1,e 2为基底表示向量DC →,BC →,MN →. 考点 平面向量基本定理 题点 用基底表示向量 解 方法一 如图所示,∵AB →=e 2,且DC AB =k ,∴DC →=kAB →=k e 2.又∵AB →+BC →+CD →+DA →=0,∴BC →=-AB →-CD →-DA →=-AB →+DC →+AD → =e 1+(k -1)e 2.又∵MN →+NB →+BA →+AM →=0, 且NB →=-12BC →,AM →=12AD →,∴MN →=-AM →-BA →-NB →=-12AD →+AB →+12BC →=k +12e 2. 方法二 如图所示,过C 作CE ∥DA ,交AB 于点E ,交MN 于点F .同方法一可得DC →=k e 2.则BC →=BE →+EC →=-(AB →-DC →)+AD →=e 1+(k -1)e 2, MN →=MF →+FN →=DC →+12EB →=DC →+12(AB →-DC →)=k +12e 2. 方法三 如图所示,连接MB ,MC .同方法一可得DC →=k e 2, BC →=e 1+(k -1)e 2. 由MN →=12(MB →+MC →),得MN →=12(MA →+AB →+MD →+DC →)=12(AB →+DC →)=k +12e 2. 13.设e 1,e 2是不共线的非零向量,且a =e 1-2e 2,b =e 1+3e 2.(1)证明:a ,b 可以作为一组基底;(2)以a ,b 为基底,求向量c =3e 1-e 2的分解式;(3)若4e 1-3e 2=λa +μb ,求λ,μ的值.考点 平面向量基本定理的应用题点 利用平面向量基本定理求参数(1)证明 若a ,b 共线,则存在λ∈R ,使a =λb ,则e 1-2e 2=λ(e 1+3e 2).由e 1,e 2不共线,得⎩⎪⎨⎪⎧ λ=1,3λ=-2⇒⎩⎪⎨⎪⎧ λ=1,λ=-23.∴λ不存在,故a 与b 不共线,可以作为一组基底.(2)解 设c =m a +n b (m ,n ∈R ),则3e 1-e 2=m (e 1-2e 2)+n (e 1+3e 2)=(m +n )e 1+(-2m +3n )e 2.∵e 1与e 2不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧ m +n =3,-2m +3n =-1,∴⎩⎪⎨⎪⎧m =2,n =1. ∴c =2a +b .(3)解 由4e 1-3e 2=λa +μb ,得4e 1-3e 2=λ(e 1-2e 2)+μ(e 1+3e 2)=(λ+μ)e 1+(-2λ+3μ)e 2.∴⎩⎪⎨⎪⎧ λ+μ=4,-2λ+3μ=-3,∴⎩⎪⎨⎪⎧λ=3,μ=1. 故所求λ,μ的值分别为3和1.四、探究与拓展14.已知非零向量a ,b ,c 满足a +b +c =0,向量a ,b 的夹角为120°,且|b |=2|a |,则向量a 与c 的夹角为________.考点 平面向量的夹角求向量的夹角题点 求向量的夹角★答案★ 90°解析 由题意可画出图形,在△OAB 中,因为∠OAB =60°,|b |=2|a |,所以∠ABO =30°,OA ⊥OB ,即向量a 与c 的夹角为90°.15.如图,平面内有三个向量OA →,OB →,OC →.其中OA →与OB →的夹角为120°,OA →与OC →的夹角为30°,且|OA →|=|OB →|=1,|OC →|=23,若OC →=λOA →+μOB →(λ,μ∈R ),求λ+μ的值.考点 平面向量基本定理的应用题点 利用平面向量基本定理求参数解 如图,以OA ,OB 所在射线为邻边,OC 为对角线作平行四边形ODCE ,则OC →=OD →+OE →.在Rt △OCD 中,∵|OC →|=23,∠COD =30°,∠OCD =90°, ∴|OD →|=4,|CD →|=2, 故OD →=4OA →,OE →=2OB →, 即λ=4,μ=2,∴λ+μ=6.。
高中数学:第二章 平面向量 Word版含答案
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1 向量和差作图全攻略两个非零向量的和差作图,对同学们是一个难点,这里对其作图方法作出细致分析,以求尽快掌握.一、向量a 、b 共线例1 如图,已知共线向量a 、b ,求作a +b . (1)a 、b 同向;(2)a 、b 反向,且|a |>|b |; (3)a 、b 反向,且|a |<|b |.作法 在与a 平行的同一条直线上作出三个向量OA →=a ,AB →=b ,OB →=a +b ,具体作法是:当a 与b 方向相同时,a +b 与a 、b 的方向相同,长度为|a |+|b |;当a 与b 方向相反时,a +b 与a 、b 中长度长的向量方向相同,长度为||a |-|b ||.为了直观,将三个向量中绝对值最大的向量沿与a 垂直的方向稍加平移,然后分别标上a ,b ,a +b .作图如下:例2 如图,已知共线向量a 、b ,求作a -b . (1)a 、b 同向,且|a |>|b |; (2)a 、b 同向,且|a |<|b |; (3)a 、b 反向.作法 在平面上任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则BA →=a -b .事实上a -b 可看作是a +(-b ),按照这个理解和a +b 的作图方法不难作出a -b ,作图如下:二、向量a 、b 不共线如果向量不共线,可以应用三角形法则或平行四边形法则作图.例3 如图,已知向量a 、b . 求作:(1)a +b ;(2)a -b . 作法1 (应用三角形法则)(1)一般情况下,应在两已知向量所在的位置之外任取一点O .第一步:作OA →=a ,方法是将一个三角板的直角边与a 重合,再将直尺一边与三角板的另一直角边重合,最后将三角板拿开,放到一直角边过点O ,一直角边与直尺的一边重合的位置,在此基础上取|OA →|=|a |,并使OA →与a 同向.第二步:同第一步方法作出AB →=b ,一定要保证方向相同且长度相等.(此处最易错的是把AB →作成与b 的方向相反.)第三步:作OB →,即连接OB ,在B 处打上箭头,OB →即为a +b . 作图如下:(2)第一步:在平面上a ,b 位置之外任取一点O ; 第二步:依照前面方法过O 作OA →=a ,OB →=b ; 第三步:连接AB ,在A 处加上箭头,向量BA →即为a -b . 作图如下:点评 向量加法作图的特点是“首尾相接,首尾连”;向量减法作图的特点是“共起点,连终点,箭头指被减”. 作法2 (应用平行四边形法则)在平面上任取一点A ,以点A 为起点作AB →=a ,AD →=b ,以AB ,AD 为邻边作▱ABCD ,则AC →=a +b ,DB →=a -b .作图如下:点评 向量的平行四边形法则和三角法则在本质上是一样的,但在解决某些问题时平行四边形法则有一定的优越性,因此两种法则都应熟练掌握.向量和差作图,要注意的是保证所作向量与目标向量“方向相同,长度相等”,最忌讳的是“作法不一”,比如作法中要求的是作AB →=b ,可实际上作的是AB →=-b .只要作图的过程与作法的每一步相对应,一定能作出正确的图形.2 向量线性运算的应用平面向量的线性运算包括加法、减法以及数乘运算,在解题中具有广泛的应用.在对向量实施线性运算时,要准确利用对应的运算法则、运算律,注意向量的大小和方向两个方面. 一、化简例1 化简下列各式: (1)(2AB →-CD →)-(AC →-2BD →); (2)124[3(2a +8b )-6(4a -2b )]. 解 (1)(2AB →-CD →)-(AC →-2BD →)=2AB →-CD →-AC →+2BD →=2AB →+DC →+CA →+2BD → =2(AB →+BD →)+(DC →+CA →)=2AD →+DA →=AD →. (2)124[3(2a +8b )-6(4a -2b )] =124(6a +24b -24a +12b )=124(-18a +36b ) =-34a +32b .点评 向量的基本运算主要有两个途径:一是基于“形”,通过作出向量,运用平行四边形法则或三角形法则进行化简;二是基于“数”,满足“首尾相接且相加”或“起点相同且相减”的两个向量进行化简,解题时要注意观察是否有这两种形式出现,同时注意向量加法法则、减法法则的逆向应用.数乘运算,可类比实数积的运算方法进行,将向量a ,b ,c 等看成一般字母符号,其中向量数乘之间的和差运算,相当于合并同类项或提取公因式,这里的“同类项”与“公因式”指的是向量. 二、求参数例2 如图,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 =________.解析 如图,因为MA →+MB →+MC →=0,即MA →=-(MB →+MC →),即AM →=MB →+MC →, 延长AM ,交BC 于D 点,所以D 是BC 边的中点,所以AM →=2MD →, 所以AD →=32AM →,所以AB →+AC →=2AD →=3AM →,所以m =3. ★答案★ 3点评 求解含参数的向量线性运算问题,只需把参数当作已知条件,根据向量的加法、减法及数乘运算将问题中所涉及的向量用两个不共线的向量表示,列出向量方程,对比系数求参数的值. 三、表示向量例3 如图所示,在△ABC 中,AD →=23AB →,DE ∥BC 交AC 于E ,BC 边上的中线AM 交DE 于点N ,设AB →=a ,AC →=b ,用向量a ,b 表示AE →、BC →、DE →、DN →、AM →.解 因为DE ∥BC ,AD →=23AB →,所以AE →=23AC →=23b ,BC →=AC →-AB →=b -a ,由△ADE ∽△ABC ,得DE →=23BC →=23(b -a ),又M 是△ABC 底边BC 的中点,DE ∥BC , 所以DN →=12DE →=13(b -a ),AM →=AB →+BM →=a +12BC →=a +12(b -a )=12(a +b ).点评 用已知向量表示另外一些向量,应尽量将所求向量转化到平行四边形或三角形中,利用向量共线条件和平面几何知识的一些定理、性质,如三角形中位线性质,相似三角形对应边成比例等,再利用向量加法、减法法则,即可用已知向量表示所求向量.3 平面向量的基本定理应用三技巧技巧一 构造某一向量在同一基底下的两种不同的表达形式,用“若e 1,e 2为基底,且a =x 1e 1+y 1e 2=x 2e 1+y 2e 2,则用⎩⎪⎨⎪⎧x 1=x 2y 1=y 2来求解.例1 在△OAB 的边OA ,OB 上分别取点M ,N ,使|OM →|∶|OA →|=1∶3,|ON →|∶|OB →|=1∶4,设线段AN 与BM 交于点P ,记OA →=a ,OB →=b ,用a ,b 表示向量OP →. 解 ∵B ,P ,M 共线,∴存在常数s ,使BP →=sPM →, 则OP →=11+s OB →+s 1+s OM →.即OP →=11+s OB →+s 3(1+s )OA →=s 3(1+s )a +11+sb .①同理,存在常数t ,使AP →=tPN →, 则OP →=11+t a +t 4(1+t )b .②∵a ,b 不共线,∴⎩⎨⎧11+t =s3(1+s )11+s =t4(1+t ),解之得⎩⎨⎧s =92t =83,∴OP →=311a +211b .点评 这里选取OA →,OB →作为基底,构造OP →在此基底下的两种不同的表达形式,再根据相同基底的系数对应相等得到实数方程组,最后进行求解.技巧二 构造两个共线向量在同一基底下的表达形式,用“若e 1,e 2为基底,a =x 1e 1+y 1e 2,b =x 2e 1+y 2e 2,且a ∥b ,则x 1y 2-x 2y 1=0”来求解.例2 如图,在△OAB 中,OC →=14OA →,OD →=12OB →,AD 与BC 交于点M ,设OA →=a ,OB →=b .(1)用a 、b 表示OM →;(2)已知在线段AC 上取一点E ,在线段BD 上取一点F ,使EF 过M 点,设OE →=pOA →,OF →=qOB →,求证:17p +37q =1.(1)解 设OM →=m a +n b ,则 AM →=(m -1)a +n b ,AD →=-a +12b .∵点A 、M 、D 共线,∴AM →与AD →共线, ∴12(m -1)-(-1)×n =0,∴m +2n =1.①而CM →=OM →-OC →=(m -14)a +n b ,CB →=-14a +b .∵C 、M 、B 共线,∴CM →与CB →共线, ∴-14n -(m -14)=0.∴4m +n =1.②联立①②可得m =17,n =37,∴OM →=17a +37b .(2)证明 EM →=(17-p )a +37b ,EF →=-p a +q b ,∵EF →与EM →共线, ∴(17-p )q -37×(-p )=0. ∴17q -pq =-37p ,即17p +37q=1. 点评 这里多次运用构造一组共线向量的表达形式,再根据共线向量基底的系数关系建立方程组求解.技巧三 将题目中的已知条件转化成λ1e 1+λ2e 2=0的形式(e 1,e 2不共线),根据λ1=λ2=0来求解.例3 如图,已知P 是△ABC 内一点,且满足条件AP →+2BP →+3CP →=0,设Q 为CP 的延长线与AB 的交点,令CP →=p ,试用向量p 表示CQ →.解 ∵AP →=AQ →+QP →,BP →=BQ →+QP →, ∴(AQ →+QP →)+2(BQ →+QP →)+3CP →=0,∴AQ →+3QP →+2BQ →+3CP →=0,又∵A ,B ,Q 三点共线,C ,P ,Q 三点共线, ∴AQ →=λBQ →,CP →=μQP →, ∴λBQ →+3QP →+2BQ →+3μQP →=0, ∴(λ+2)BQ →+(3+3μ)QP →=0.而BQ →,QP →为不共线向量,∴⎩⎪⎨⎪⎧λ+2=0,3+3μ=0.∴λ=-2,μ=-1.∴CP →=-QP →=PQ →. 故CQ →=CP →+PQ →=2CP →=2p .点评 这里选取BQ →,QP →两个不共线的向量作为基底,运用化归与转化思想,最终变成λ1e 1+λ2e 2=0的形式来求解.4 直线的方向向量和法向量的应用直线的方向向量和法向量是处理直线问题的有力工具.由于直线和平面向量的学习分散在必修2和必修4先后进行,学习中对它们的认识还不到位,重视程度还不够,下面对直线的方向向量和法向量的灵活应用结合例子加以剖析. 一、直线的方向向量 1.定义设P 1,P 2是直线l :Ax +By +C =0上的不同两点,那么向量P 1P 2→以及与它平行的非零向量都称为直线l 的方向向量,若P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则P 1P 2→的坐标为(x 2-x 1,y 2-y 1);特别当直线l 与x 轴不垂直时,即x 2-x 1≠0,直线的斜率k 存在时,那么(1,k )是它的一个方向向量;当直线l 与x 轴平行时,方向向量可为(1,0);而无论斜率存在与否,其方向向量均可表示为(-B ,A ). 2.应用 (1)求直线方程例1 已知三角形三顶点坐标分别为A (2,-3),B (-7,9),C (18,9),求AB 边上的中线、高线方程以及∠C 的内角平分线方程. 解 ①求中线方程由于CB →=(-25,0),CA →=(-16,-12),那么AB 边上的中线CD 的方向向量为CB →+CA →=(-41,-12),也就是⎝⎛⎭⎫1,1241,因而直线CD 的斜率为1241, 那么直线CD 的方程为y -9=1241(x -18),整理得12x -41y +153=0. ②求高线方程 由于k AB =9+3-7-2=-43,因而AB 的方向向量为⎝⎛⎭⎫1,-43, 而AB 边上的高CE ⊥AB , 则直线CE 的方向向量为⎝⎛⎭⎫1,34, 那么高线CE 的方程为y -9=34(x -18),整理得3x -4y -18=0. ③求∠C 的内角平分线方程 CB →|CB →|=(-1,0),CA →|CA →|=⎝⎛⎭⎫-45,-35, 则∠C 的内角平分线的方向向量为 CB →|CB →|+CA →|CA →|=⎝⎛⎭⎫-95,-35,也就是⎝⎛⎭⎫1,13, 因而内角平分线CF 的方程为y -9=13(x -18),整理得x -3y +9=0.点评 一般地,经过点(x 0,y 0),与直线Ax +By +C =0平行的直线方程是A (x -x 0)+B (y -y 0)=0;与直线Ax +By +C =0垂直的直线方程是B (x -x 0)-A (y -y 0)=0. (2)求直线夹角例2 已知l 1:x +3y -15=0与l 2:y -3mx +6=0的夹角为π4,求m 的值.解 直线l 1的方向向量为v 1=(-3,1), 直线l 2的方向向量为v 2=(1,3m ), ∵l 1与l 2的夹角为π4,∴|cos 〈v 1,v 2〉|=|v 1·v 2||v 1||v 2|=|3m -3|9+1·1+9m 2=22, 化简得18m 2+9m -2=0.解得m =-23或m =16.点评 一般地,设直线l 1:y =k 1x +b 1,其方向向量为v 1=(1,k 1),直线l 2:y =k 2x +b 2,其方向向量为v 2=(1,k 2),当1+k 1k 2=0时,两直线的夹角为90°;当1+k 1k 2≠0时,设夹角为θ,则cos θ=|v 1·v 2||v 1|·|v 2|=|1+k 1k 2|1+k 21·1+k 22;若设直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,其方向向量为(-B 1,A 1),直线l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,其方向向量为(-B 2,A 2),那么cos θ=|A 1A 2+B 1B 2|A 21+B 21·A 22+B 22.二、直线的法向量 1.定义直线Ax +By +C =0的法向量:如果向量n 与直线l 垂直,则称向量n 为直线l 的法向量.因此若直线的方向向量为v ,则n ·v =0,从而对于直线Ax +By +C =0而言,其方向向量为v =(B ,-A ),则由于n ·v =0,于是可取n =(A ,B ). 2.应用(1)判断直线的位置关系例3 已知直线l 1:ax -y +2a =0与直线l 2:(2a -1)x +ay +a =0. (1)若l 1⊥l 2,求实数a 的值; (2)若l 1∥l 2,求实数a 的值.解 直线l 1,l 2的法向量分别为n 1=(a ,-1),n 2=(2a -1,a ),(1)若l 1⊥l 2,则n 1·n 2=a (2a -1)+(-1)×a =0,解得a =0或a =1.∴a =0或1时,l 1⊥l 2. (2)若l 1∥l 2,则n 1∥n 2,∴a 2-(2a -1)×(-1)=0.解得a =-1±2,且a 2a -1=-1a ≠2.∴a =-1±2时,l 1∥l 2.点评 一般地,设直线l 1:A 1x +B 1y +C 1=0,l 2:A 2x +B 2y +C 2=0,它们的法向量分别为n 1=(A 1,B 1),n 2=(A 2,B 2),当n 1⊥n 2,即A 1A 2+B 1B 2=0时,l 1⊥l 2,反之亦然;当n 1∥n 2,即A 1B 2-A 2B 1=0时,l 1∥l 2或l 1与l 2重合. (2)求点到直线的距离例4 已知点M (x 0,y 0)为直线l :Ax +By +C =0外一点. 求证:点M (x 0,y 0)到直线l 的距离d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2.证明 设P (x 1,y 1)是直线Ax +By +C =0上任一点,n 是直线l 的一个法向量,不妨取n =(A ,B ).则M (x 0,y 0)到直线l :Ax +By +C =0的距离d 等于向量PM →在n 方向上投影的长度,如图所示.d =|PM →|·|cos 〈PM →,n 〉| =|PM →·n ||n |=|(x 0-x 1,y 0-y 1)·(A ,B )|A 2+B 2=|A (x 0-x 1)+B (y 0-y 1)|A 2+B 2=|Ax 0+By 0-(Ax 1+By 1)|A 2+B 2.∵点P (x 1,y 1)在直线l 上,∴Ax 1+By 1+C =0,∴Ax 1+By 1=-C , ∴d =|Ax 0+By 0+C |A 2+B 2.点评 同理应用直线的法向量可以证明平行直线l 1:Ax +By +C 1=0与直线l 2:Ax +By +C 2=0(A 2+B 2≠0且C 1≠C 2)的距离为d =|C 2-C 1|A 2+B 2.证明过程如下:设P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2)分别为直线l 1:Ax +By +C 1=0,直线l 2:Ax +By +C 2=0上任意两点,取直线l 1,l 2的一个法向量n =(A ,B ),则P 1P 2→=(x 2-x 1,y 2-y 1)在向量n 上的投影的长度,就是两平行线l 1、l 2的距离. d =|P 1P 2→||cos 〈P 1P 2→,n 〉|=|P 1P 2,→·n ||n |=|(x 2-x 1,y 2-y 1)·(A ,B )|A 2+B 2=|A (x 2-x 1)+B (y 2-y 1)|A 2+B 2=|(Ax 2+By 2)-(Ax 1+By 1)|A 2+B 2=|C 2-C 1|A 2+B 2.5 向量法证明三点共线平面向量既具有数量特征,又具有图形特征,学习向量的应用,可以启发同学们从新的视角去分析、解决问题,有益于培养创新能力.下面就一道习题的应用探究为例进行说明. 典例 已知OB →=λOA →+μOC →,其中λ+μ=1.求证:A 、B 、C 三点共线. 思路 通过向量共线(如AB →=kAC →)得三点共线.证明 如图,由λ+μ=1得λ=1-μ,则OB →=λOA →+μOC →=(1-μ)OA →+μOC →.∴OB →-OA →=μ(OC →-OA →),∴AB →=μAC →, ∴A 、B 、C 三点共线.思考 1.此题揭示了证明三点共线的又一向量方法,点O 具有灵活性;2.反之也成立(证明略):若A 、B 、C 三点共线,则存在唯一实数对λ、μ,满足OB →=λOA →+μOC →,且λ+μ=1.揭示了三点共线的又一个性质;3.特别地,λ=μ=12时,OB →=12(OA →+OC →),点B 为AC →的中点,揭示了△OAC 中线OB 的一个向量公式,应用广泛. 应用举例例1 如图,平行四边形ABCD 中,点M 是AB 的中点,点N 在BD 上,且BN =13BD .利用向量法证明:M 、N 、C 三点共线.思路分析 选择点B ,只须证明BN →=λBM →+μBC →,且λ+μ=1.证明 由已知BD →=BA →+BC →,又点N 在BD 上,且BN =13BD ,得BN →=13BD →=13(BA →+BC →)=13BA→+13BC →. 又点M 是AB 的中点,∴BM →=12BA →,即BA →=2BM →.∴BN →=23BM →+13BC →.而23+13=1.∴M 、N 、C 三点共线. 点评 证明过程比证明MN →=mMC →简洁.例2 如图,平行四边形OACB 中,BD =13BC ,OD 与AB 相交于E ,求证:BE =14BA .思路分析 可以借助向量知识,只需证明:BE →=14BA →,而BA →=BO →+BC →,又O 、D 、E 三点共线,存在唯一实数对λ、μ,且λ+μ=1,使BE →=λBO →+μBD →,从而得到BE →与BA →的关系.证明 由已知条件,BA →=BO →+BC →,又B 、E 、A 三点共线,可设BE →=kBA →,则 BE →=kBO →+kBC →,①又O 、E 、D 三点共线,则存在唯一实数对λ、μ, 使BE →=λBO →+μBD →,且λ+μ=1. 又BD →=13BC →,∴BE →=λBO →+13μBC →,②根据①②得⎩⎪⎨⎪⎧k =λ,k =13μ,λ+μ=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧k =14,λ=14,μ=34.∴BE →=14BA →,∴BE =14BA .点评 借助向量知识,充分运用三点共线的向量性质解决问题,巧妙、简洁.6 平面向量中的三角形“四心”问题在三角形中,“四心”是一组特殊的点,它们的向量表达形式具有许多重要的性质,在近年高考试题中,总会出现一些新颖别致的问题,不仅考查了向量等知识点,还培养了考生分析问题、解决问题的能力.现就“四心”作如下介绍: 1.重心三角形三条中线的交点叫重心,它到三角形顶点距离与该点到对边中心距离之比为2∶1.在向量表达形式中,设点G 是△ABC 所在平面内的一点,则当点G 是△ABC 的重心时,有GA →+GB →+GC →=0或PG →=13(P A →+PB →+PC →)(其中P 为平面任意一点).反之,若GA →+GB →+GC →=0,则点G 是△ABC 的重心.在向量的坐标表示中,若G ,A ,B ,C 分别是三角形的重心和三个顶点,且坐标分别为G (x ,y ),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),C (x 3,y 3),则有x =x 1+x 2+x 33,y =y 1+y 2+y 33.例 已知△ABC 内一点O 满足关系OA →+2OB →+3OC →=0,试求S △BOC ∶S △COA ∶S △AOB 的值. 解 如图,延长OB 至B 1,使BB 1=OB ,延长OC 至C 1,使CC 1=2OC ,连接AB 1,AC 1,B 1C 1.则OB 1→=2OB →,OC 1→=3OC →. 由条件,得OA →+OB 1→+OC 1→=0, ∴点O 是△AB 1C 1的重心.从而S △B 1OC 1=S △C 1OA =S △AOB 1=13S ,其中S 表示△AB 1C 1的面积.∴S △COA =19S ,S △AOB =16S ,S △BOC =12S △B 1OC =12×13S △B 1OC 1=118S .于是S △BOC ∶S △COA ∶S △AOB =118∶19∶16=1∶2∶3. 点评 本题条件OA →+2OB →+3OC →=0与三角形的重心性质GA →+GB →+GC →=0十分类似,因此我们通过添加辅助线,构造一个三角形,使点O 成为辅助三角形的重心,而三角形的重心与顶点的连线将三角形的面积三等分,从而可求三部分的面积比.引申推广 已知△ABC 内一点O 满足关系λ1OA →+λ2OB →+λ3OC →=0,则S △BOC ∶S △COA ∶S △AOB =λ1∶λ2∶λ3. 2.垂心三角形三条高线的交点叫垂心,它与顶点的连线垂直于对边.在向量表达形式中,若H 是△ABC 的垂心,则HA →·HB →=HB →·HC →=HC →·HA →或HA →2+BC →2=HB →2+CA →2=HC →2+AB →2.反之,若HA →·HB →=HB →·HC →=HC →·HA →,则H 是△ABC 的垂心. 3.内心三角形三条内角平分线的交点叫内心.内心就是三角形内切圆的圆心,它到三角形三边的距离相等.在向量表达形式中,若点I 是△ABC 的内心,则有|BC →|·IA →+|CA →|·IB →+|AB →|·IC →=0.反之,若|BC →|·IA →+|CA →|·IB →+|AB →|·IC →=0,则点I 是△ABC 的内心.4.外心三角形三条边的中垂线的交点叫外心.外心就是三角形外接圆的圆心,它到三角形的三个顶点的距离相等.在向量表达形式中,若点O 是△ABC 的外心,则(OA →+OB →)·BA →=(OB →+OC →)·CB →=(OC →+OA →)·AC →=0或|OA →|=|OB →|=|OC →|.反之,若|OA →|=|OB →|=|OC →|,则点O 是△ABC 的外心.。
高中数学必修四第二章平面向量课后习题Word版(2021年整理)
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【必修4】 第二章平面向量2.1 练习1、画有向线段,分别表示一个竖直向上,大小为18N 的力和一个水平向左、大小为28N 的力(1cm 长表示10N ).2、非零向量AB 的长度怎样表示?非零向量BA 的长度怎样表示?这两个向量的长度相等吗?这两个向量相等吗?3、指出图中各向量的长度.4、(1)用有向线段表示两个相等的向量,如果有相同的起点,那么它们的终点是否相同?(2)用有向线段表示两个方向相同但长度不同的向量,如果有相同的起点,那么它们的终点是否相同?2.2.1 练习1、如图,已知b a ,,用向量加法的三角形法则作出b a 。
2、如图,已知b a ,,用向量加法的平行四边形法则作出b a +.3、根据图示填空:(1)________;=+d a(2).________=+b c4、根据图示填空:(1)________;=+b a(2)________;=+d c(3)________;=++d b a(4).________=++e d c2.2.2 练习1、如图,已知b a ,,求作.b a -2、填空:________;=- ________;=- ________;=-BA BC ________;=-OA OD .________=-3、作图验证:b a b)(a --=+-2.2。
新课标数学必修4第2章平面向量同步练习(含答案)
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第1课时 平面向量的实际背景及基础概念一、选择题1.下列各量中不是向量的是(A.浮力 B .风速 C.位移 D.2.下列命题正确的是(A.向量AB 与BA 是两平行向量B.若a 、b 都是单位向量,则a=bC.若=,则A 、B 、C 、D四点构成平行四D.3. 在△ABC 中,AB=AC ,D 、E 分别是AB 、AC 的中点,则(A. 与AC 共线B. 与CB 共线C. 与相等D. 与相等 4.在下列结论中,正确的结论为((1)|a |=|b |⇒a =b ; (2) a ∥b 且|a |=|b | ⇒ a =b ; (3) a =b ⇒a ∥b 且|a |=|b |(4) a ≠b ⇒ a 与b 方向相反 A. (3) B.(2)(3) C.(2)(4) D.(1)(3)(4) 二、填空题:5.物理学中的作用力和反作用力是模 且方向 的共线向量.6.把平行于某一直线的一切向量归结到共同的始点,则终点所构成的图形是 ;若这些向量为单位向量,则终点构成的图形是 .7.已知||=1,| AC |=2,若∠BAC=60°,则|BC |= .8.在四边形ABCD 中, =,且||=||,则四边形ABCD 是 .三、解答题:9. 某人从A 点出发向西走了200m 到达B 点,然后改变方向向西偏北60°走了450m 到达C点,最后又改变方向,向东走了200m 到达D 点. (1)作出向量、、 (1 cm 表示200 m).(2)求的模.10.如图,已知四边形ABCD 是矩形,设点集M ={A ,B ,C ,D },求集合T ={、P 、Q ∈M ,且P 、Q 不重合}.第10题图A B一、选择题1.下列等式: a +0=a , b +a =a +b ,AB +AC =BC , AB +BC =BC 正确的个数是( ) A.2 B .3 C.4 D.52.化简++的结果等于( ) A. B . C. SPD.3.若C 是线段AB 的中点,则 AC +为A. B . C. 0D. 以上都错4.O 为平行四边形ABCD 平面上的点,设=a ,=b ,=c ,=d ,则( )A.a +b =c +d B .a +c =b +d C.a +d =b +c D.a +b +c +d =0 二、填空题:5.化简:(OM BO MB AB +++)= ; 6.如图,在四边形ABCD 中,根据图示填空:b +e = , f +d = ,a +b +c = .7.已知向量a 、b 分别表示“向北走5km ”和“向西走5公里”,则a +b 表示 ; 8、一艘船从A 点出发以23km/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,而船实际行驶速度的大小为4 km/h ,则河水的流速的大小为 . 三、解答题:9.一架飞机向北飞行300公里,然后改变方向向东飞行400公里,求飞机飞行的路程和位移.10.如图所示,O 是四边形ABCD 内任一点,试根据图中给出的向量,确定a 、b 、c 、d 的方向(用箭头表示),使a +b =AB ,c -d =,并画出a +d.Dd e c A f Ca bBC一、选择题1.下列等式:①AB -= ②AB -= ③-(-a )=a ④a +(-a )=0 ⑤a +(-b )=a -b( )A.2 B .3 C.4D.52. 在△ABC 中, =a , =b ,则AB 等于( ) A.a +bB .-a +(-b ) C.a -bD.b -a3.在下列各题中,正确的命题个数为( )(1)若向量a 与b 方向相反,且|a |>|b |,则a +b 与a (2)若向量a 与b 方向相反,且|a |>|b |,则a -b 与a +b(3)若向量a 与b 方向相同,且|a |<|b |,则a -b 与a (4)若向量a 与b 方向相同,且|a |<|b |,则a -b 与a +b A.1 B.2 C.3 D.44.若a 、b 是非零向量,且|a -b |=|a |=|b ,则a 和a +b 的夹角是( ) A.090 B . 600 C.300 D.045二、填空题5. 在正六边形ABCDEF 中, AE =m , AD =n ,则BA = .6. 已知a 、b 是非零向量,则|a -b |=|a |+|b |时,应满足条件. 7. 如图,在四边形ABCD 中,根据图示填空: c -d = ,a +b +c -d= .8.已知=a , =b ,若||=12,||=5,且∠AOB =90°,则|a -b |= . 三、解答题9. 试用向量方法证明:对角线互相平分的四边形是平行四边形.10. 已知O 是平行四边形ABCD 的对角线AC 与BD 的交点,若=a , BC =b ,=c ,试证明:c +a -b =.Dd e c A fa b C B第4、5课时 向量的数乘运算及其几何意义一、选择题 1.设e 1、e2A.e 1、e2 B .e 1、e2C.同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+μe 2(λ、μ∈R )D.若e 1、e 2不共线,则同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+u e 2(λ、u ∈R ) 2.已知矢量a =e 1-2e 2,b =2e 1+e 2,其中e 1、e 2不共线,则a +b 与c =6e 1-2e 2的关系A.不共线 B .C.相等D.无法确定3.已知向量e 1、e 2不共线,实数x 、y 满足(3x -4y )e 1+(2x -3y )e 2=6e 1+3e 2,则x -yA.3B .-3C.0D.24. 下面向量a 、b 共线的有( )(1)a =2e 1,b =-2e 2 (2)a =e 1-e 2,b =-2e 1+2e2(3)a =4e 1-52e 2,b =e 1-101e 2 (4)a =e 1+e 2,b =2e 1-2e 2.(e 1、e 2不共线)A.(2)(3) B .(2)(3)(4) C.(1)(3)(4) D.(1)(2)(3)(4) 二、填空题5.若a 、b 不共线,且λa +μb =0(λ,μ∈R )则λ= ,μ= .6.已知a 、b 不共线,且c =λ1a +λ2b (λ1,λ2∈R ),若c 与b 共线,则λ1= .7.已知λ1>0,λ2>0,e 1、e 2是一组基底,且a =λ1e 1+λ2e 2,则a 与e 1_____,a 与e 2_________(填共线或不共线).8. 如图,在△ABC 中,=a, =b ,AD 为边BC 的中线,G 为△ABC 的重心,则向量= 三、解答题:9. 如图,平行四边形ABCD 中,=a,=b,N 、M 是AD 、DC 之中点,F 使BF =31BC ,以a、b为基底分解向量与.DABCa bB FC MA N D10.如图,O 是三角形ABC 内一点,PQ ∥BC ,且BCPQ=t,=a,=b,=с,求OP 与.第6课时 平面向量基本定理一、选择题1.设e 1、e 2是同一平面内的两个向量,则有( ) A. e 1、e 2一定平行 B. e 1、e 2的模相等C.同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+μe 2(λ、μ∈R )D.若e 1、e 2不共线,则同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+u e 2(λ、u ∈R ) 2.已知矢量a = e 1-2e 2,b =2e 1+e 2,其中e 1、e 2不共线,则a +b 与c =6e 1-2e 2的关系A.不共线 B .共线 C.相等 D.无法确定3.已知向量e 1、e 2不共线,实数x 、y 满足(3x -4y )e 1+(2x -3y )e 2=6e 1+3e 2,则x -y 的值等于( )A.3 B .-3 C.0 D.2 4.已知|a |=1,|b |=2,且a -b 与a 垂直,则a 与b 的夹角是( )A.60° B .30° C.135° D.45° 二、填空题5.已知a 、b 不共线,且c =λ1a +λ2b (λ1,λ2∈R ),若c 与b 共线,则λ1= .6. 已知λ1>0,λ2>0,e 1、e 2是一组基底,且 a =λ1e 1+λ2e 2,则a 与e 1_____,a 与e 2_________(填共线或不共线).7. 已知a =(1,2),b =(x ,1),若a +2b 与2a -b 平行,则x 的值为 .8. 已知矩形ABCD 四个顶点的坐标为A (5,7),B (3,x),C (2,3),D (4,x ),则x = . 三、解答题9. 已知梯形ABCD 中,AB ∥CD 且AB=2CD ,M , N 分别是DC , AB 中点,设AD =a , AB =b ,试以a, b 为基底表示DC , BC , MN .10. 化简++++.第7课时 平面向量的正交分解和坐标表示及运算一、选择题 1.设a =(23,sin α),b=(cosα,31),且a ∥b ,则锐角α为( ) A.30° B .60° C.45° D.75°2.设k ∈R,下列向量中,与向量a =(1,-1)一定不平行的向量是( )A.(k ,k ) B .(-k ,-k )C.(k 2+1,k2+1)D.(k2-1,k2-1)3.已知|a |=6,|b |=4,a 与b 的夹角为60°,则(a +2b )·(a -3b )等于( ) A.72 B .-72 C.36 D.-36 4.已知|a |=3,|b |=4,向量a +43b 与a -43b 的位置关系为( ) A.平行 B .垂直 C.夹角为3πD.不平行也不垂直 二、填空题5.已知a =(3,2),b =(2,-1),若λa +b 与a +λb (λ∈R )平行,则λ= . 6.若a=(-1,x)与b=(-x ,2)共线且方向相同,则x= . 7.若A(0, 1), B(1, 2), C(3, 4) 则-2=8.在△ABC 中,AB =a, BC =b ,AD 为边BC 的中线,G 为△ABC 的重心,则向量= .三、解答题9.若M(3, -2) N(-5, -1) 且 21=MP MN , 求P 点的坐标.10.在中,设对角线AC =a ,BD =b 试用a, b 表示AB ,BC .11.已知:四点A(5, 1), B(3, 4), C(1, 3), D(5, -3) 求证:四边形ABCD 是梯形.12.设1e , 2e 是两个不共线向量,已知=21e +k 2e , =1e +32e ,=21e -2e , 若三点A , B , D 共线,求k 的值.第8课时 平面向量共线的坐标表示一、选择题1.若a =(2,3),b =(4,-1+y ),且a ∥b ,则y =( ) A.6 B .5 C.7 D.82.若A (x ,-1),B (1,3),C (2,5)三点共线,则x 的值为( ) A.-3 B .-1 C.1 D.33.若=i +2j , =(3-x )i +(4-y )j (其中i 、j 的方向分别与x 、y 轴正方向相同且为单位向量). 与共线,则x 、y 的值可能分别为( )A.1,2 B .2,2 C.3,2 D.2,44.若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),且a ∥b ,则坐标满足的条件为( ) A.x 1x 2-y1y2=0 B .x1y1-x2y2=0 C.x1y2+x2y1=0 D.x1y2-x2y1=0 二、填空题5.已知a =(4,2),b =(6,y ),且a ∥b ,则y = .6已知a =(1,2),b =(x ,1),若a +2b 与2a -b 平行,则x 的值为 .7.已知□ABCD 四个顶点的坐标为A (5,7),B (3,x),C (2,3),D (4,x ),则x = . 8.若A (-1,-1),B (1,3),C (x ,5)三点共线,则x = . 三、解答题9.已知a =(1,2),b =(-3,2),当k 为何值时k a +b 与a -3b 平行?10.已知A 、B 、C 、D 四点坐标分别为A (1,0),B (4,3),C (2,4),D (0,2),试证明:四边形ABCD 是梯形.11.已知A 、B 、C 三点坐标分别为(-1,0)、(3,-1)、(1,2),AE =AC 3131=, 求证:∥.12.△ABC 顶点A(1, 1), B(-2, 10), C(3, 7) ,∠BAC 平分线交BC 边于D , 求D 点坐标第9课时 平面向量的数量积的物理背景及其含义一、选择题1.已知|a |=1,|b |=2,且(a -b )与a 垂直,则a 与b 的夹角是( )A.60° B .30° C.135° D.45° 2.已知|a |=2,|b |=1,a 与b 之间的夹角为3π,那么向量m =a -4b 的模为( ) A.2 B .23材 C.6 D.123.已知a 、b 是非零向量,则|a |=|b |是(a +b )与(a -b )垂直的( )A.充分但不必要条件 B .必要但不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件4.已知a =(λ,2),b =(-3,5)且a 与b 的夹角为钝角,则λ的取值范围是( )A.λ>310 B .λ≥310 C.λ<310 D.λ≤310 二、填空题5.已知a =(3,0),b =(k ,5)且a 与b 的夹角为43π,则k 的值为 . 6.已知向量a 、b 的夹角为3π,|a |=2,|b |=1,则|a +b |·|a -b |= . 7.已知a +b =2i -8j ,a -b =-8i +16j ,其中i 、j 是直角坐标系中x 轴、y 轴正方向上的单位向量,那么a ·b = .8.已知a ⊥b 、c 与a 、b 的夹角均为60°,且|a |=1,|b |=2,|c |=3,则(a +2b -c )2=______. 三、解答题9.已知|a |=1,|b |=2,(1)若a ∥b ,求a ·b ;(2)若a 、b 的夹角为60°,求|a +b |;(3)若a -b 与a 垂直,求a 与b 的夹角.10.设m 、n 是两个单位向量,其夹角为60°,求向量a =2m +n 与b =2n -3m 的夹角.11.对于两个非零向量a 、b ,求使|a +t b |最小时的t 值,并求此时b 与a +t b 的夹角.12.已知|a |=2,|b |=5,a ·b =-3,求|a +b |,|a -b |.第10课时 平面向量数量积的运算律一、选择题1.下列叙述不正确的是( )A.向量的数量积满足交换律 B .向量的数量积满足分配律 C.向量的数量积满足结合律 D.a ·b 是一个实数2.已知|a |=6,|b |=4,a 与b 的夹角为60°,则(a +2b )·(a -3b )等于( ) A.72 B .-72 C.36 D.-363.|a |=3,|b |=4,向量a +43b 与a -43b 的位置关系为( ) A.平行 B .垂直 C.夹角为3πD.不平行也不垂直 4.给定两个向量a =(3,4),b =(2,-1)且(a +x b )⊥(a -b ),则x 等于( ) A.23 B .223 C. 323 D. 423 二、填空题5.已知a =(1,2),b (1,1),c=b -k a ,若c ⊥a ,则c = .6.已知|a |=3,|b |=4,且a 与b 的夹角为150°,则(a +b )2= . 7.已知|a |=2,|b |=5,a ·b =-3,则|a +b |=______,|a -b |= . 8.设|a |=3,|b |=5,且a +λb 与a -λb 垂直,则λ= . 三、解答题5. 已知|a |=8,|b |=10,|a +b |=16,求a 与b 的夹角θ(精确到1°).6. 已知a =(3,4),b =(4,3),求x ,y 的值使(x a +y b )⊥a ,且|x a +y b |=1.7. 已知a = (3, -1),b = (1, 2),求满足x ⋅a = 9与x ⋅b = -4的向量x .12.如图,以原点和A (5, 2)为顶点作等腰直角△OAB ,使∠B = 90︒, 求点B 和向量的坐标.第11课时 平面向量数量积的坐标表示、模、夹角一、选择题1.若a =(-4,3),b =(5,6),则3|a |2-4a ·b =( ) A.23 B .57 C.63 D.832.已知A (1,2),B (2,3),C (-2,5),则△ABC 为( )A.直角三角形 B .锐角三角形 C.钝角三角形 D.不等边三角形 3.已知a =(4,3),向量b 是垂直a 的单位向量,则b 等于( )A.)54,53(或)53,54( B .)54,53(或)54,53(--C.)54,53(-或)53,54(-D.)54,53(-或)54,53(-4.已知a =(2,3),b =(-4,7),则a 在b 方向上的投影为( ) A.13 B .513 C.565D.65 二、填空题5.a =(2,3),b =(-2,4),则(a +b )·(a -b )= .6.已知A (3,2),B (-1,-1),若点P (x ,-21)在线段AB 的中垂线上,则x = . 7.已知A (1,0),B (3,1),C (2,0),且a =,b =,则a 与b 的夹角为 . 8.已知|a |=10,b =(1,2)且a ∥b ,则a 的坐标为 .三、解答题9.已知a =(3,-1),b =(1,2),求满足条件x ·a =9与x ·b =-4的向量x .10.已知点A (1,2)和B (4,-1),问能否在y 轴上找到一点C ,使∠ACB=90°,若不能,说明理由;若能,求C 点坐标.11.四边形ABCD 中=AB (6,1), BC =(x ,y ),CD =(-2,-3), (1)若BC ∥DA ,求x 与y 间的关系式;(2)满足(1)问的同时又有⊥,求x ,y 的值及四边形ABCD 的面积.12.在△ABC 中,=(2, 3),=(1, k ),且△ABC 的一个内角为直角, 求k 值..第12课时 平面向量的应用举例一选择题1.在四边形ABCD 中,若则,AD AB AC += ( ) A .ABCD 是矩形 B.ABCD 是菱形C ABCD 是正方形 D.ABCD 是平行四边形 2已知:在是则中,ABC ABC ∆<∙∆,0( )A 钝角三角形B 直角三角形C 锐角三角形D 任意三角形二.解答题3.设M 、N 分别是四边形ABCD 的对边AB 、CD 的中点,求证:)(21MN +=4.求证:对角线相等的四边形是矩形.5.求证:圆的直径所对的圆周角为直角.6.求证:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半.7.证明:三角形的三条高交于一点.8..AC AB CE BD CE BD ABC ==∆,求证:为中线,且,中,第13课时 向量在物理中的应用一选择题1某人以时速为a km 向东行走,此时正刮着时速为a km 的南风,则此人感到的风向及风速分别为( )A .东北, 2akm/h B.东南, akm/hC .西南, 2akm/h D.东南, 2akm/h2.一船以4km/h 的速度沿与水流方向成1200的方向航行,已知河水流速为2km/h ,则ABCDA E3h 后船的实际航程为( )A .63km B.6km C .53km D.5km二、填空题3.力F 1,F 2共同作用在某质点上,已知F 1=5N, F 2=12N,且F 1与F 2互相垂直,则质点所受合力的大小为_______________4.在200米山顶上.测得山下一塔顶与塔底的俯角分别为 60,30则塔高为__________米 5.某人向正东方向走x 千米后,他向右转150,然后朝新方向走3千米.结果他离开出发点恰好3千米,则 x=_________________.6.若用两根完全相同的绳子向两侧呈“V ”挂重物,每根绳子最大拉力为100N ,两根绳子间的夹角为600,则能挂重物的最大重量是 . 三、解答题7.一个质量为100g 的球从1.8m 的. 高处落到水平板上又弹回到1.25m 的高度,求在整个过程中重力对球所做的功。
(典型题)高中数学必修四第二章《平面向量》测试题(有答案解析)

一、选择题1.如图,B 是AC 的中点,2BE OB =,P 是平行四边形BCDE 内(含边界)的一点,且(),OP xOA yOB x y R =+∈,则下列结论正确的个数为( )①当0x =时,[]2,3y ∈②当P 是线段CE 的中点时,12x =-,52y =③若x y +为定值1,则在平面直角坐标系中,点P 的轨迹是一条线段 ④x y -的最大值为1- A .1 B .2C .3D .42.若平面向量与的夹角为,,,则向量的模为( ) A .B .C .D .3.若12,e e 是夹角为60︒的两个单位向量,则向量1212,2a e e b e e =+=-+的夹角为( ) A .30B .60︒C .90︒D .120︒4.在AOB ∆中,0,5,25,OA OB OA OB AB ⋅===边上的高为,OD D 在AB 上,点E 位于线段OD 上,若34OE EA ⋅=,则向量EA 在向量OD 上的投影为( ) A .12或32B .1C .1或12D .325.已知1a ,2a ,1b ,2b ,()*k b k ⋅⋅⋅∈N是平面内两两互不相等的向量,121a a-=,且对任意的1,2i = 及1,2,,j k =⋅⋅⋅,{}1,2i j a b -∈,则k 最大值为( ) A .3B .4C .5D .66.在矩形ABCD 中,|AB |=6,|AD |=3.若点M 是CD 的中点,点N 是BC 的三等分点,且BN =13BC ,则AM ·MN =( ) A .6B .4C .3D .27.已知正方形ABCD 的边长为2,EF 为该正方形内切圆的直径,P 在ABCD 的四边上运动,则PE PF ⋅的最大值为( )A B .1C .2D .8.已知向量,a b 满足2(1,2),(1,)+==a b m b m ,且a 在b ,则实数m =( )A .2±B .2C .5±D 9.已知两个非零向量a ,b 的夹角为23π,且=2a b -,则·ab 的取值范围是( ) A .2,03⎛⎫- ⎪⎝⎭B .[)2,0-C .2,03⎡⎫-⎪⎢⎣⎭D .[)1,0-10.在直角梯形ABCD 中,0AD AB ⋅=,30B ∠=︒,AB =,2BC =,13BE BC =,则( )A .1163AE AB AD =+ B .1263AE AB AD =+ C .5163AE AB AD =+ D .5166AE AB AD =+ 11.已知向量a 、b 、c 满足0a b c ++=,且a b c <<,则a b ⋅、b c ⋅、a c ⋅中最小的值是( ) A .a b ⋅B .a c ⋅C .b c ⋅D .不能确定12.已知ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,向量(,)m a b b c =++,(,)n c b a =-,若//m n ,则C =( )A .56πB .23π C .3π D .6π 二、填空题13.已知平面向量a ,b ,c ,d 满足1a b ==,2c =,0a b ⋅=,1c d -=,则2a b d ++的取值范围为______.14.已知向量1e ,2e 是平面α内的一组基向量,O 为α内的定点,对于α内任意一点P ,当12OP xe ye =+时,则称有序实数对(),x y 为点P 的广义坐标,若点A 、B 的广义坐标分别为()11,x y 、()22,x y ,对于下列命题: ① 线段A 、B 的中点的广义坐标为1212,22x x y y ++⎛⎫⎪⎝⎭;② A 、B③ 向量OA 平行于向量OB 的充要条件是1221x y x y =; ④ 向量OA 垂直于向量OB 的充要条件是12120x x y y +=. 其中的真命题是________(请写出所有真命题的序号)15.如图,在Rt ABC ∆中,2,60,90AB BAC B =∠=︒∠=︒,G 是ABC ∆的重心,则GB GC ⋅=__________.16.在平面内,定点,,A B C 满足DA DB DC ==,2DA DB DB DC DC DA ⋅=⋅=⋅=-,动点,P M 满足1AP PM MC ==,则2BM 的最大值为________.17.如图,设圆M 的半径为2,点C 是圆M 上的定点,A ,B 是圆M 上的两个动点,则CA CB ⋅的最小值是________.18.如图,在等腰三角形ABC 中,已知1AB AC ==,120A ∠=︒,E F 、分别是边AB AC 、上的点,且,AE AB AF AC λμ==,其中(),0,1λμ∈且41λμ+=,若线段EF BC 、的中点分别为M N 、,则MN 的最小值是_____.19.已知O 为ABC 内一点,且满足305OA OB OC =++,延长AO 交BC 于点D .若BD DC λ=,则λ=_____.20.已知平面向量a ,b 满足3a b +=,3a b -=,则向量a 与b 夹角的取值范围是______.三、解答题21.平面内给定三个向量(3,2),(1,2),(4,1)a b c ==-=. (1)求32a b c +-;(2)求满足a mb nc =+的实数m 和n ; (3)若()(2)a kc b a +⊥-,求实数k . 22.已知向量a 与b 的夹角为3π,且1a =,2b =. (1)求a b +;(2)求向量a b +与向量a 的夹角的余弦值. 23.已知向量,a b 满足:16,()2a b a b a ==⋅-=,. (1)求向量a 与b 的夹角; (2)求2a b -.24.如图,正六边形ABCDEF 的边长为1.M ,N 分别是BC ,DE 上的动点,且满足BM DN =.(1)若M ,N 分别是BC ,DE 的中点,求AM AN ⋅的值; (2)求AM AN ⋅的取值范围.25.已知向量()1,1,3,(0)2u sin x v sin x cos x ωωωω⎛⎫=-=+> ⎪⎝⎭且函数()f x u v =⋅,若函数f (x )的图象上两个相邻的对称轴距离为2π. (1)求函数f (x )的解析式; (2)将函数y =f (x )的图象向左平移12π个单位后,得到函数y =g (x )的图象,求函数g (x )的表达式并其对称轴;(3)若方程f (x )=m (m >0)在0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,有两个不同实数根x 1,x 2,求实数m 的取值范围,并求出x 1+x 2的值.26.在ABC 中,D 是线段AB 上靠近B 的一个三等分点,E 是线段AC 上靠近A 的一个四等分点,4DF FE =,设AB m =,BC n =. (1)用m ,n 表示AF ;(2)设G 是线段BC 上一点,且使//EG AF ,求CG CB的值.【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除一、选择题 1.C 解析:C 【分析】利用向量共线的充要条件判断出①错,③正确;利用向量的运算法则求出OP ,求出x ,y 判断出②正确,利用三点共线解得④正确 【详解】当0x =时,OP yOB =,则P 在线段BE 上,故13y ≤≤,故①错 当P 是线段CE 的中点时,13()2OP OE EP OB EB BC =+=++ ()11153(2)32222OB OB AB OB OB OB OA OA OB =+-+=-+-=-+,故②对x y +为定值1时,A ,B ,P 三点共线,又P 是平行四边形BCDE 内(含边界)的一点,故P 的轨迹是线段,故③对如图,过P 作//PM AO ,交OE 于M ,作//PN OE ,交AO 的延长线于N , 则:OP ON OM =+;又OP xOA yOB =+;0x ∴≤,1y ≥;由图形看出,当P 与B 重合时:01OP OA OB =⋅+⋅;此时x 取最大值0,y 取最小值1;所以x y -取最大值1-,故④正确 所以选项②③④正确. 故选:C 【点睛】结论点睛:若OC xOA yOB =+,则,,A B C 三点共线1x y ⇔+=.2.C解析:C 【解析】,,又,,则,故选3.B解析:B 【分析】首先分别求出12a e e =+与122b e e =-+的数量积以及各自的模,利用数量积公式求之. 【详解】 由已知,1212e e ⋅=,所以(()1212)2e e e e +-+=32,|12e e +3,|122e e -+3, 设向量1212,2a e e b e e =+=-+的夹角为α,则312cos ,2333παα==∴=⋅.故答案为B 【点睛】(1)本题主要考查向量的夹角的求法,意在考查学生对该知识的掌握水平和分析推理计算能力.(2) 求两个向量的夹角一般有两种方法,方法一:·cos ,ab a b a b=,方法二:设a =11(,)x y ,b =22(,)x y ,θ为向量a 与b 的夹角,则121222221122cos x y x yθ=+⋅+.4.A解析:A 【解析】Rt AOB 中,0OA OB ⋅=,∴2AOB π∠=,∵5OA =,25OB =,∴225AB OA OB += , ∵AB 边上的高线为OD ,点E 位于线段OD 上,建立平面直角坐标系,如图所示; 则)5,0A、(025B ,、设(),D m n ,则OAD BAO ∽,∴OA ADAB OA=, ∴1AD =,∴15AD AB =, 即()(155,255m n =-,,求得45m =, ∴4525D ⎝⎭;则45254525OE OD λλ⎫===⎪⎪⎝⎭⎝⎭, 45255,EA ⎛⎫= ⎪ ⎪⎭;∵34OE EA ⋅=, ∴2454525354⎫⎫⋅-=⎪⎪⎪⎪⎭⎝⎭, 解得34λ=或14λ=;∴向量EA 在向量OD 上的投影为))452511ED OD OE λλ⎛⎫=-=-- ⎪⎪⎝⎭, 当34λ=时,5512ED ⎛== ⎝⎭;当14λ=时,353532ED ==⎝⎭. 即向量EA 在向量OD 上的投影为12或32,故选A.5.D解析:D 【分析】根据向量的几何意义把抽象问题具体化,转化到圆与圆的位置关系问题. 【详解】如图所示,设11OA a =,22OA a =,此时121A A =,由题意可知:对于任意的1,2i = 及1,2,,j k =⋅⋅⋅,{}1,2i j a b -∈, 作j j OB b =则有1j A B 等于1或2,且2j A B 等于1或2, 所以点(1,2,,)j B j k =同时在以(1,2)i A i =为圆心,半径为1或2的圆上,由图可知共有6个交点满足条件,故k 的最大值为6.故选:D. 【点睛】本题主要考查平面向量的线性运算和平面向量的应用.6.C解析:C 【分析】根据向量的运算法则,求得12AM AD AB =+,2132MN AD AB =-+,再结合向量的数量积的运算公式,即可求解. 【详解】由题意,作出图形,如图所示:由图及题意,根据向量的运算法则,可得12AM AD DM AD AB =+=+, 2132MN CN CM CB CD =-=-21213232BC DC AD AB =-+=-+,所以2212121||||23234AM MN AD AB AD AB AD AB ⎛⎫⎛⎫⋅=+⋅-+=-⋅+⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭21936334=-⨯+⨯=.故选C .【点睛】本题主要考查了向量的运算法则,以及平面向量的数量积的运算,其中解答中熟练应用向量的运算法则和向量的数量积的运算公式是解答的关键,着重考查推理与运算能力.7.B解析:B 【分析】作出图形,利用平面向量的线性运算以及数量积的运算性质可得出21P OP E PF =⋅-,求得OP 的最大值,由此可求得PE PF ⋅的最大值. 【详解】 如下图所示:由题可知正方形ABCD 的内切圆的半径为1,设该内切圆的圆心为O ,()()()()2221PE PF OE OP OF OP OP OE OP OE OP OE OP ⋅=-⋅-=-+⋅--=-=-,由图象可知,当点P 为ABCD 的顶点时,2OP 取得最大值2,所以PE PF ⋅的最大值为1.故选:B. 【点睛】本题考查平面向量数量积最值的计算,考查计算能力,属于中等题.8.A解析:A 【分析】根据2(1,2),(1,)+==a b m b m 可得0,2m a ⎛⎫= ⎪⎝⎭,结合||cos a θ=,列出等式,即可解出答案. 【详解】因为向量,a b 满足2(1,2),(1,)a b m b m +==,22(0,)a a b b m =+-=,所以20,,22m m a a b ⎛⎫=⋅= ⎪⎝⎭,若向量,a b 的夹角为θ,则2225||(||cos )152m b a m a b θ=+⋅=⋅=, 所以42516160m m --=,即()()225440m m +-=,解得2m =±. 故选:A . 【点睛】本题主要考查向量的投影及平面向量数量积公式,属于中档题.平面向量数量积公式有两种形式,一是||||cos a b a b θ⋅=,二是1212a b x x y y ⋅=+,主要应用以下几个方面:(1)求向量的夹角,cos ||||a ba b θ⋅=⋅(此时a b ⋅往往用坐标形式求解);(2)求投影,a 在b 上的投影是||a bb ⋅;(3),a b 向量垂直则0a b ⋅=;(4)求向量ma nb +的模(平方后需求a b ⋅). 9.C解析:C 【分析】对=2a b -两边平方后,结合2·cos 3a b a b π=⋅进行化简可得:224a b b +⋅+=;由基本不等式可得222a b a b +⋅,于是推出403a b<⋅,再结合平面向量数量积即可得解. 【详解】因为2a b -=,所以 2224a a b b -⋅+=,所以2222cos 43b b a a π-⋅+=,即224a a b b +⋅+=, 由基本不等式的性质可知,222a ba b +⋅,403a b∴<⋅, 所以212·cos ,0323a b a b a b π⎡⎫=⋅⋅=-⋅∈-⎪⎢⎣⎭. 故选:C . 【点睛】本题主要考查平面向量数量积运算,考查利用基本不等式求最值,难度一般.对于平面向量的模长问题,一般采用平方处理,然后结合平面向量数量积的运算公式求解即可.10.C解析:C 【分析】先根据题意得1AD =,CD =2AB DC =,再结合已知和向量的加减法运算求解即可得的答案. 【详解】由题意可求得1AD =,CD =所以2AB DC =, 又13BE BC =, 则()1133AE AB BE AB BC AB BA AD DC =+=+=+++ 1111333AB AD DC ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭1111336AB AD AB ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭115116363AB AD AB AD ⎛⎫=-+=+ ⎪⎝⎭.故选:C. 【点睛】本题考查用基底表示向量,考查运算能力,是基础题.11.C解析:C 【分析】由0a b c ++=,可得2222222().2()a b c a b b c a b c =-+=-+、2222()a c b a c =-+,利用||||||a b c <<,即可比较. 【详解】解:由0a b c ++=,可得()c a b =-+,平方可得2222()a b c a b =-+. 同理可得2222()b c a b c =-+、2222()a c b a c =-+,||||||a b c <<,∴222a b c <<则a b 、b c 、a c 中最小的值是b c . 故选:C . 【点睛】本题考查了向量的数量积运算,属于中档题.12.B解析:B 【分析】由//m n ,可得()()()0a b a c b b c +⨯--⨯+=.结合余弦定理,可求角C . 【详解】(,),(,)m a b b c n c b a =++=-,且//m n ,()()()0a b a c b b c ∴+⨯--⨯+=,整理得222c a b ab =++. 又22212cos ,cos 2c a b ab C C =+-∴=-.()20,,3C C ππ∈∴=.故选:B. 【点睛】本题考查向量共线的坐标表示和余弦定理,属于基础题.二、填空题13.【分析】用几何意义求解不妨设则在圆心在原点半径为2的圆上设则在以为圆心半径为1的圆上运动后形成的轨迹是圆心在原点大圆半径为3小圆半径为1的圆环表示圆环内的点与定点的距离由图形可得最大值和最小值【详解解析:3⎡⎤⎣⎦【分析】用几何意义求解.不妨设()1,0a =,()0,1b =,(),c x y =,则(,)C x y 在圆心在原点,半径为2的圆上,设(),d x y '=',则(,)D x y ''在以C 为圆心半径为1的圆上,C 运动后,D 形成的轨迹是圆心在原点,大圆半径为3,小圆半径为1的圆环,2a b d ++表示圆环内的点D 与定点()2,1P --的距离,由图形可得最大值和最小值.【详解】令()1,0a =,()0,1b =,(),c x y =,设C 的坐标为(),x y ,C 的轨迹为圆心在原点,半径为2的圆上.设(),d x y '=',D 的坐标为(),x y '',D 的轨迹为圆心在原点,大圆半径为3,小圆半径为1的圆环上.()22,1a b d d ++=---表示D 与点()2,1P --的距离,由图可知,故2a b d ++的取值范围为0,53⎡⎤+⎣⎦. 故答案为:0,53⎡⎤+⎣⎦【点睛】本题考查向量模的几何意义,考查模的最值,解题关键是设()1,0a =,()0,1b =,(),c x y =,(),d x y '=',固定,a b 后得出了,C D 的轨迹,然后由模2a b d ++的几何意义得出最值.14.①③【分析】根据点的广义坐标分别为利用向量的运算公式分别计算①②③④得出结论【详解】点的广义坐标分别为对于①线段的中点设为M 根据=()=中点的广义坐标为故①正确对于②∵(x2﹣x1)A 两点间的距离为解析:①③ 【分析】根据点A 、B 的广义坐标分别为()11,x y 、()22,x y ,1112OA x e y e ∴=+,2122OB x e y e =+,利用向量的运算公式分别计算①②③④,得出结论.【详解】点A 、B 的广义坐标分别为()11,x y 、()22,x y ,1112OA x e y e ∴=+,2122OB x e y e =+,对于①,线段A 、B 的中点设为M ,根据OM =12(OA OB +)=12112211()()22x x e y y e +++∴中点的广义坐标为1212,22x x y y ++⎛⎫⎪⎝⎭,故①正确. 对于②,∵AB =(x 2﹣x 1)()1212e y y e +-,∴A 、B 12e ,故②不一定正确.对于③,向量OA 平行于向量OB ,则t OA OB =,即(11,x y )=t ()22,x y ,1221x y x y ∴=,故③正确.对于④,向量OA 垂直于向量OB ,则OA OB =0,221211221121220x x e x y x y e e y y e ∴+++=(),故④不一定正确.故答案为①③. 【点睛】本题在新情境下考查了数量积运算性质、数量积定义,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.15.【解析】分析:建立平面直角坐标系结合平面向量数量积的坐标运算整理计算即可求得最终结果详解:建立如图所示的平面直角坐标系则:由中心坐标公式可得:即据此有:结合平面向量数量积的坐标运算法则可得:点睛:求 解析:209-【解析】分析:建立平面直角坐标系,结合平面向量数量积的坐标运算整理计算即可求得最终结果.详解:建立如图所示的平面直角坐标系,则:()0,2A ,()0,0B ,()C ,由中心坐标公式可得:2003G ⎫++⎪⎪⎝⎭,即23G ⎫⎪⎭, 据此有:233GB ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭,4233GC ⎛⎫=-⎪⎭, 结合平面向量数量积的坐标运算法则可得:222203339GB GC ⎛⎛⎫⎛⎫⋅=--⨯-=- ⎪ ⎪⎝⎝⎭⎝⎭.点睛:求两个向量的数量积有三种方法:利用定义;利用向量的坐标运算;利用数量积的几何意义.具体应用时可根据已知条件的特征来选择,同时要注意数量积运算律的应用.16.【分析】由可得为的外心又可得为的垂心则为的中心即为正三角形运用向量的数量积定义可得的边长以为坐标原点所在直线为轴建立直角坐标系求得的坐标再设由中点坐标公式可得的坐标运用两点的距离公式可得的长运用三角 解析:494【分析】由DA DB DC ==,可得D 为ABC ∆的外心,又DA DB DB DC DC DA ⋅=⋅=⋅,可得D 为ABC ∆的垂心,则D 为ABC ∆的中心,即ABC ∆为正三角形.运用向量的数量积定义可得ABC ∆的边长,以A 为坐标原点,AD 所在直线为x 轴建立直角坐标系xOy ,求得,B C 的坐标,再设(cos ,sin ),(02)P θθθπ≤<,由中点坐标公式可得M 的坐标,运用两点的距离公式可得BM 的长,运用三角函数的恒等变换公式,结合正弦函数的值域,即可得到最大值. 【详解】解: 由DA DB DC ==,可得D 为ABC ∆的外心, 又DA DB DB DC DC DA ⋅=⋅=⋅,可得()0,(DB DA DC DC DB ⋅-=⋅ )0DA -=,即0DB AC DC AB ⋅=⋅=, 即有,DB AC DC AB ⊥⊥,可得D 为ABC ∆的垂心, 则D 为ABC ∆的中心,即ABC ∆为正三角形, 由2DA DB ⋅=-,即有||||cos1202DA DB ︒⋅=-, 解得||2DA =,ABC ∆的边长为4cos3023︒=以A 为坐标原点,AD 所在直线为x 轴建立直角坐标系xOy , 可得B(3,3),C(3,3),D(2,0)-, 由||1AP =,可设(cos ,sin ),(02)P θθθπ≤<,由PM MC =,可得M 为PC 中点,即有3cos 3sin (2M θθ++,则2223cos3sin||3=3+2BMθθ⎛⎫++⎛⎫-+⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝22(3cos)(33sin)376cos63sin4θθθθ-+-+=+=3712sin64πθ⎛⎫+-⎪⎝⎭=,当sin16πθ⎛⎫-=⎪⎝⎭,即23πθ=时,取得最大值,且为494.故答案为:494.【点睛】本题考查向量的定义和性质,以及模的最值的求法,注意运用坐标法,转化为三角函数的最值的求法,考查化简整理的运算能力,属于中档题.17.【分析】延长BC作圆M的切线设切点为A1切线与BD的交点D结合数量积的几何意义可得点A运动到A1时在上的投影最小设将结果表示为关于的二次函数求出最值即可【详解】如图延长BC作圆M的切线设切点为A1切解析:2-【分析】延长BC,作圆M的切线,设切点为A1,切线与BD的交点D,结合数量积的几何意义可得点A运动到A1时,CA在CB上的投影最小,设CP x=,将结果表示为关于x的二次函数,求出最值即可.【详解】如图,延长BC,作圆M的切线,设切点为A1,切线与BD的交点D,由数量积的几何意义,CA CB⋅等于CA在CB上的投影与CB之积,当点A运动到A1时,CA在CB上的投影最小;设BC中点P,连MP,MA1,则四边形MPDA1为矩形;设CP=x,则CD=2-x,CB=2x,CA CB⋅=()()222224212x x x x x--⋅=-=--,[]02x∈,,所以当1x =时,CA CB ⋅最小,最小值为2-, 故答案为:2-. 【点睛】本题考查平面向量数量积的几何意义,考查了学生的作图能力以及分析问题解决问题的能力,属于中档题.18.【分析】根据条件及向量数量积运算求得连接由三角形中线的性质表示出根据向量的线性运算及数量积公式表示出结合二次函数性质即可求得最小值【详解】根据题意连接如下图所示:在等腰三角形中已知则由向量数量积运算 解析:77【分析】根据条件及向量数量积运算求得AB AC ⋅,连接,AM AN ,由三角形中线的性质表示出,AM AN .根据向量的线性运算及数量积公式表示出2MN ,结合二次函数性质即可求得最小值. 【详解】根据题意,连接,AM AN ,如下图所示:在等腰三角形ABC 中,已知1AB AC ==,120A ∠=︒则由向量数量积运算可知1cos 11cos1202AB AC AB AC A ⋅=⋅=⨯⨯=- 线段EF BC 、的中点分别为M N 、则()()1122AM AE AF AB AC λμ=+=+ ()12AN AB AC =+ 由向量减法的线性运算可得11112222MN AN AM AB AC λμ⎛⎫⎛⎫=-=-+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭所以2211112222MN AB AC λμ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦222211111111222222222AB AC AB AC λμλμ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-+⨯-⨯-⨯⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭221111111112222222222λμλμ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-+⨯-⨯-⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭因为41λμ+=,代入化简可得22221312111424477MN μμμ⎛⎫=-+=-+ ⎪⎝⎭因为(),0,1λμ∈且41λμ+=10,4μ⎛⎫∴∈ ⎪⎝⎭所以当17μ=时, 2MN 取得最小值17因而minMN==故答案为: 7【点睛】本题考查了平面向量数量积的综合应用,向量的线性运算及模的求法,二次函数最值的应用,属于中档题.19.【分析】将已知条件转化为结合得到设列出关于的方程组由此求得【详解】由于所以所以即因为即化简得设所以解得故答案为:【点睛】本小题主要考查平面向量的基本定理考查平面向量的线性运算考查化归与转化的数学思想解析:53【分析】将已知条件转化为1539AO AB AC =+,结合BD DC λ=,得到111AD AB AC λλλ=+++,设AO k AD =,列出关于,k λ的方程组,由此求得λ. 【详解】 由于305OA OB OC =++,所以()()350OA AB AO AC AO +-+-=,所以935AO AB AC =+,即1539AO AB AC =+. 因为BD DC λ=,即()AD AB AC AD λ-=-, 化简得111AD AB AC λλλ=+++, 设11k k AO k AD AB AC λλλ==+++,所以1 13519kkλλλ⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩,解得53λ=.故答案为:53【点睛】本小题主要考查平面向量的基本定理,考查平面向量的线性运算,考查化归与转化的数学思想方法,属于中档题.20.【分析】由已知得由得由不等式可知再由得最后由可得解【详解】由得即由得即由得由得所以故答案为:【点睛】本题考查了向量及其模的运算考查了向量的夹角公式和基本不等式考查了计算能力属于中档题解析:0,3π⎡⎤⎢⎥⎣⎦【分析】由已知,得22222923a ab ba ab b+⋅⎧⎪⎨⎪+=-⋅+=⎩②①,由+①②,得226a b+=,由不等式可知3a b ≤,再由-①②,得32a b⋅=,最后由cos,a ba ba b⋅=可得解.【详解】由3a b+=,3a b-=,得()()2239baab⎧⎪⎨⎪-==+⎩,即22222923a ab ba ab b+⋅⎧⎪⎨⎪+=-⋅+=⎩②①由+①②,得226a b+=,即226a b+=由-①②,得32a b⋅=由222a b a b +≥,得3a b ≤1cos ,2a b a b a b⋅=≥所以,0,3a b π≤≤.故答案为:0,3π⎡⎤⎢⎥⎣⎦【点睛】本题考查了向量及其模的运算,考查了向量的夹角公式和基本不等式,考查了计算能力,属于中档题.三、解答题21.(1)6;(2)58,99m n ==;(3)1118k =-.【分析】(1)利用向量加法的坐标运算得到()320,6a b c +-=,再求模长即可;(2)先写mb nc +的坐标,再根据a mb nc =+使对应横纵坐标相等列方程组,解方程组即得结果;(3)利用向量垂直则数量积为零,再利用数量积的坐标运算列关系求出参数即可. 【详解】解:(1)由(3,2),(1,2),(4,1)a b c ==-=,得3(9,6),(1,2),2(8,2)a b c ==-=∴()()32918,6220,6a b c +-=--+-=,∴23206a b c +-=+=;(2)()(),2,4,mb m m nc n n =-=, ∴()4,2mb nc n m m n +=-+,a mb nc =+,∴()4,2(3,2)a n m m n ==-+,故4322n m m n -=⎧⎨+=⎩,解得58,99m n ==;(3)(3,2),(4,)a kc k k ==,∴()34,2a kc k k +=++,(3,2),2(2,4)a b ==-,∴()25,2b a -=-,()()2a kc b a +⊥-,∴()()20a kc b a +⋅-=,即()()534220k k -+++=,解得1118k =-. 【点睛】 结论点睛:若()()1122,,,a x y b x y == ,则//a b 等价于12210x y x y -=;a b ⊥等价于12120x x y y +=.22.(1;(2. 【分析】(1)由已知利用平面向量数量积公式可得1a b ⋅=,平方后根据向量数量积的运算可求||a b +的值.(2)结合(1),根据已知条件,由向量夹角的余弦公式即可求解.【详解】(1)向量a 与b 的夹角为3π,且||1a =,||2b =, ∴||||cos a b a b a ⋅=<,112cos12132b π>=⨯⨯=⨯⨯=.222||()2142a b a b a b a b ∴+=+=++⋅=++=.(2)设向量a b +与向量a 的夹角θ,22()||27cos ||||||||||||71a b a a a b a a b a b a a b a a b a θ+⋅+⋅+⋅∴=====+⋅+⋅+⋅⨯. 【点睛】本题主要考查了向量数量积的运算及计算公式,向量夹角的余弦公式,属于中档题.23.(1)π3;(2) 【分析】(1)设向量a 与b 的夹角θ,利用向量的数量积公式计算()2a b a ⋅-=,可得向量的夹角;(2)利用向量的模长公式:2a a =,代入计算可得. 【详解】 (1)设向量a 与b 的夹角θ, ()16cos 12a b a a b θ⋅-=⋅-=-=,解得1cos 2θ=, 又[]0πθ∈,,π3θ∴= (2)由向量的模长公式可得:()222a b a b -=-==. 【点睛】 本题主要考查向量数量积公式的应用,向量模长的计算,求向量的模长需要熟记公式2a a =,考查学生的逻辑推理与计算能力,属于基础题.24.(1)118;(2)31.2⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 【分析】 (1)首先以点A 为坐标原点建立平面直角坐标系.求AM ,AN 的坐标,再求数量积;(2)首先利用BM DN =,设BM DN t ==,表示向量AM ,AN ,利用数量积的坐标表示转化为二次函数求取值范围. 【详解】 (1)如图,以AB 所在直线为x 轴,以A 为坐标原点建立平面直角坐标系.因为ABCDEF 是边长为1的正六边形,且M ,N 分别是BC ,DE 的中点, 所以53,44M ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,132N ⎛ ⎝, 所以5311848AM AN ⋅=+=. (2)设BM DN t ==,则[]0,1t ∈.所以31,22t M ⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭,(13N t -. 所以()()223113*********t AM AN t t t t t ⎛⎫⋅=+⋅-+=-++=--+ ⎪⎝⎭. 当0t =时,AM AN ⋅取得最小值1;当1t =时,AM AN ⋅取得最大值32. 所以AM AN ⋅的取值范围为31.2⎡⎤⎢⎥⎣⎦. 【点睛】本题考查数量积的坐标表示,重点考查计算能力,属于基础题型.25.(1)()26f x sin x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭;(2)()2g x sin x =, 对称轴为,42k x k Z ππ=+∈;(3)112m ≤<,,1223x x π+=. 【分析】 (1) 根据向量()1,1,3,(0)2u sin x v sin x cos x ωωωω⎛⎫=-=+> ⎪⎝⎭和函数()f x u v =⋅,利用数量积结合倍角公式和辅助角法得到,()26πω⎛⎫=-⎪⎝⎭f x sin x ,再根据函数f (x )的图象上两个相邻的对称轴距离为2π求解. (2)依据左加右减,将函数y =f (x )的图象向左平移12π个单位后,得到函数()22126g x sin x sin x ππ⎡⎤⎛⎫=+-= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,令2,2ππ=+∈x k k Z 求其对称轴. (3)作出函数f (x )在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上图象,根据函数y =f (x )与直线y =m 在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个交点求解.再令2,62x k k Z πππ-=+∈,求对称轴. 【详解】(1)()()21122ωωωωωω=-=-f x sin x sin x x sin x xcos x ,1222226πωωω⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭sin x cos x sin x ∵函数f (x )的图象上两个相邻的对称轴距离为2π, ∴22T π=, ∴2(0)2ππωω=>, ∴ω=1, 故函数f (x )的解析式为()sin 26f x x π⎛⎫=-⎪⎝⎭; (2)依题意,()22126g x sin x sin x ππ⎡⎤⎛⎫=+-= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦, 令2,2ππ=+∈x k k Z ,则,42ππ=+∈k x k Z , ∴函数g (x )的对称轴为,42ππ=+∈k x k Z ;(3)∵0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦, ∴52,666x πππ⎡⎤-∈-⎢⎥⎣⎦, ∴12,162sin x π⎛⎫⎡⎤-∈- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦, 函数f (x )在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的草图如下,依题意,函数y =f (x )与直线y =m 在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个交点,则112m ≤<, 令2,62x k k Z πππ-=+∈,则,32k x k Z ππ=+∈, ∴函数f (x )在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的对称轴为3x π=,则1223x x π+=. 【点睛】 本题主要考查了平面向量和三角函数,三角函数的图象和性质及其应用,还考查了数形结合的思想和运算求解的能力,属于中档题.26.(1)1135AF m n =+(2)310CG CB = 【分析】(1)依题意可得23AD AB =、14AE AC =,再根据DE AE AD =-,AF AD DF =+计算可得;(2)设存在实数λ,使得(01)CG CB λλ=<<,由因为//EG AF ,所以存在实数μ, 使AF EG μ=,再根据向量相等的充要条件得到方程组,解得即可;【详解】解:(1)因为D 是线段AB 上靠近B 的一个三等分点,所以23AD AB =.因为E 是线段AC 上靠近A 的一个四等分点,所以14AE AC =, 所以1243DE AE AD AC AB =-=-. 因为4DF FE =,所以4185515DF DE AC AB ==-, 则2183515AF AD DF AB AC AB =+=+- 2111()15535AB AB BC AB BC =++=+. 又AB m =,BC n =. 所以11113535AF AB BC m n =+=+. (2)因为G 是线段BC 上一点,所以存在实数λ,使得(01)CG CB λλ=<<, 则33()44EG EC CG AC CB AB BC BC λλ=+=+=+- 3333()()4444AB BC m n λλ=+-=+- 因为//EG AF ,所以存在实数μ,使AF EG μ=,即1133[()]3544m n m n μλ+=+-, 整理得31,4331(),45μμλ⎧=⎪⎪⎨⎪-=⎪⎩解得310λ=, 故310CGCB =. 【点睛】本题考查平面向量的线性运算及平面向量共线定理的应用,属于中档题.。
高中数学:第二章 平面向量21 Word版含答案 (1)
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§2.1 平面向量的实际背景及基本概念内容要求 1.能结合物理中的力、位移、速度等具体背景认识向量,掌握向量与数量的区别(重点、难点).2.会用有向线段作向量的几何表示,了解有向线段与向量的联系与区别,会用字母表示向量(重点).3.理解零向量、单位向量、平行向量、共线向量、相等向量及向量的模等概念,会辨识图形中这些相关的概念(易错点).知识点1向量的定义及表示1.定义:既有大小,又有方向的量. 2.表示:(1)有向线段:带有方向的线段,它包含三个要素:起点、方向、长度; (2)向量的表示:【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”) (1)向量就是有向线段.( ) (2)如果|AB →| >|CD →|,那么AB →>CD →.( ) (3)力、速度 和质量都是向量.( )提示 (1)×,向量可以用有向线段来表示,但并不能说向量就是有向线段. (2)×,向量的模可以比较大小,但向量不能比较大小. (3)×,质量不是向量. 知识点2 向量的有关概念 向量名称 定义零向量 长度为0的向量,记作0 单位向量长度等于1个单位 的向量平行向量(共线向量)方向相同或相反的非零向量,向量a,b平行,记作a∥b,规定:零向量与任一向量平行相等向量长度相等且方向相同的向量;向量a,b相等,记作a=b【预习评价】(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)若a,b都是单位向量,则a=b.()(2)若a=b,且a与b的起点相同,则终点也相同.()(3)零向量的大小为0,没有方向.()提示(1)×,a与b都是单位向量,则|a|=|b|=1,但a与b方向可能不同.(2)√,若a=b,则a与b的大小和方向都相同,那么起点相同时,终点必相同.(3)×,任何向量都有方向,零向量的方向是任意的.题型一向量的有关概念、零向量、单位向量【例1】判断下列命题是否正确,若不正确,请简述理由.(1)向量AB→与CD→是共线向量,则A,B,C,D四点必在一直线上;(2)单位向量都相等;(3)任一向量与它的相反向量不相等;(4)四边形ABCD是平行四边形当且仅当AB→=DC→;(5)一个向量方向不确定当且仅当模为0;(6)共线的向量,若起点不同,则终点一定不同.解(1)不正确,共线向量即平行向量,只要求方向相同或相反即可,并不要求两个向量AB→,CD→在同一直线上;(2)不正确.单位向量模均相等且为1,但方向并不确定;(3)不正确.零向量的相反向量仍是零向量,但零向量与零向量是相等的.(4)(5)正确;(6)不正确.如图AC→与BC→共线,虽起点不同,但其终点却相同.规律方法概念性问题的判断方法对于向量的相关概念问题,关键是把握好概念的内涵与外延,对于一些似是而非的概念一定要分辨清楚,如有向线段与向量,有向线段是向量的表示形式,并不等同于向量,还有如单位向量,单位向量只是从模的角度定义的,与方向无关.零向量的模为零,方向则是任意的.【训练1】判断下列命题是否正确,并说明理由.(1)若a ≠b ,则a 一定不与b 共线;(2)若AB →=DC →,则A ,B ,C ,D 四点是平行四边形的四个顶点; (3)在平行四边形ABCD 中,一定有AB →=DC →; (4)若向量a 与任一向量b 平行,则a =0; (5)若a =b ,b =c ,则a =c ; (6)若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c .解 (1)两个向量不相等,可能是长度不同,方向可以相同或相反,所以a 与b 有共线的可能,故(1)不正确;(2)AB →=DC →,A ,B ,C ,D 四点可能在同一条直线上,故(2)不正确.(3)在平行四边形ABCD 中,|AB →|=|DC →|,AB →与DC →平行且方向相同,故AB →=DC →,(3)正确.(4)零向量的方向是任意的,与任一向量平行,(4)正确.(5)a =b ,则|a |=|b |且a 与b 方向相同;b =c ,则|b |=|c |且b 与c 方向相同,则a 与c 方向相同且模相等,故a =c ,(5)正确.若b =0,由于a 的方向与c 的方向都是任意的,a ∥c 可能不成立;b ≠0时,a ∥c 成立,故(6)不正确.题型二 相等向量与共线向量【例2】 如图所示,O 是正六边形ABCDEF 的中心,且OA →=a ,OB →=b ,OC →=c .(1)与a 的长度相等、方向相反的向量有哪些? (2)与a 共线的向量有哪些?(3)请一一列出与a ,b ,c 相等的向量.解 (1)与a 的长度相等、方向相反的向量有OD →,BC →,AO →,FE →. (2)与a 共线的向量有EF →,BC →,OD →,FE →,CB →,DO →,AO →,DA →,AD →.(3)与a 相等的向量有EF →,DO →,CB →;与b 相等的向量有DC →,EO →,F A →;与c 相等的向量有FO →,ED →,AB →.规律方法 相等向量与共线向量的探求方法(1)寻找相等向量:先找与表示已知向量的有向线段长度相等的向量,再确定哪些是同向共线.(2)寻找共线向量:先找与表示已知向量的有向线段平行或共线的线段,再构造同向与反向的向量,注意不要漏掉以表示已知向量的有向线段的终点为起点,起点为终点的向量.【训练2】 如图,已知四边形ABCD 为▱ABCD ,则(1)与OA →的模相等的向量有多少个? (2)与OA →的模相等、方向相反的向量有哪些? (3)写出与AB →共线的向量.解 (1)与OA →的模相等的向量有AO →,OC →,CO →三个向量. (2)与OA →的模相等且方向相反的向量为OC →,AO →. (3)与AB →共线的向量有DC →,CD →,BA →. 题型三 向量的表示及应用【例3】 一艘海上巡逻艇从港口向北航行了30 n mile ,这时接到求救信号,在巡逻艇的正东方向40 n mile 处有一艘渔船抛锚需救助.试求:(1)巡逻艇从港口出发到渔船出事点所航行的路程; (2)巡逻艇从港口出发到出事地点之间的位移.解 ⑴如图,由于路程不是向量,与方向无关,所以总的路程为巡逻艇两次路程的和,即为AB +BC =70(n mile).(2)巡逻艇从港口出发到渔船出事点之间的位移是向量,不仅有大小而且有方向,因而大小为|AC →|=|AB →|2+|BC →|2=50(n mile),由于sin ∠BAC =45,故方向为北偏东53°. 规律方法 平面向量在实际生活中的应用生活中很多问题可以归结为向量的问题,如力、速度、位移等,因此运用向量的知识进行解答可使问题简化,易于求解.解答时,一般先把实际问题用图示表示出来,然后围绕线段的长度(即向量的模)和方向(求某个角)进行求解.【训练3】 一辆汽车从A 点出发向西行驶了100 km 到达B 点,然后又改变方向向西偏北50°走了200 km 到达C 点,最后又改变方向,向东行驶了100 km 到达D 点.(1)作出向量AB →,BC →,CD →;(2)求|AD →|.解 (1)向量AB →,BC →,CD →如图所示.(2)由题意,易知AB →与CD →方向相反,故AB →与CD →共线, 又|AB →|=|CD →|,∴在四边形ABCD 中,AB 綊CD . ∴四边形ABCD 为平行四边形. ∴AD →=BC →,∴|AD →|=|BC →|=200 km .课堂达标1.下列说法错误的是( ) A .若a =0,则|a |=0 B .零向量是没有方向的 C .零向量与任一向量平行D .零向量的方向是任意的解析 零向量的长度为0,方向是任意的,它与任何向量都平行,所以B 是错误的. 答案 B2.下列结论正确的个数是( ) ①温度含零上和零下,所以温度是向量; ②向量的模是一个正实数;③)向量a 与b 不共线,则a 与b 都是非零向量; ④若|a |>|b |,则a >b . A .0 B .1 C .2D .3解析 ①)错,温度只有大小,没有方向,是标量不是向量;②错,0的模等于0;③正确;④错,向量不能比较大小.答案 B3.如图所示,梯形ABCD 为等腰梯形,则两腰上的向量AB →与DC →的关系是( )A .AB →=DC →B .|AB →|=|DC →|C .AB →>DC →D .AB →<DC →解析 |AB →|与|DC →|表示等腰梯形两腰的长度,故相等. 答案 B 4.有下列说法:①向量AB →和向量BA →长度相等; ②向量0=0;③向量AB →大于向量CD →; ④单位向量都相等.其中,正确的说法是________(填序号). 解析序号 正误 原因① √ |AB →|=|BA →|=|AB |② × 0是一个向量,而0是一个数量 ③ × 向量不能比较大小④×单位向量的模均为1,但方向不确定答案 ①5.在如图的方格纸上,已知向量a ,每个小正方形的边长为1.(1)试以B 为起点画一个向量b ,使b =a ;(2)在图中画一个以A 为起点的向量c ,使|c |=5,并说出向量c 的终点的轨迹是什么? 解 (1)根据相等向量的定义,所作向量与向量a 平行,且长度相等方向相同(作图略). (2)由平面几何知识可知所有这样的向量c 的终点的轨迹是以A 为圆心,5为半径的圆(作图略).课堂小结1.向量是既有大小又有方向的量,从其定义看出向量既有代数特征又有几何特征,因此借助于向量,我们可以将某些代数问题转化为几何问题,又将几何问题转化为代数问题,故向量能起数形结合的桥梁作用.2.共线向量与平行向量是一组等价的概念.两个共线向量不一定要在一条直线上.当然,同一直线上的向量也是平行向量.3.注意两个特殊向量——零向量和单位向量,零向量与任何向量都平行,单位向量有无穷多个,起点相同的所有单位向量的终点在平面内形成一个单位圆.基础过关1.下列物理量:①质量;②速度;③位移;④力;⑤加速度;⑥路程.其中是向量的有( )A .2个B .3个C .4个D .5个解析 ②③④⑤是向量. 答案 C2.下列说法正确的个数为( ) ①共线的两个单位向量相等; ②相等向量的起点相同;③若AB →∥CD →,则一定有直线AB ∥CD ;④若向量AB →,CD →共线,则点A ,B ,C ,D 必在同一直线上. A .0 B .1 C .2D .3 解析 ①错,共线的两个单位向量的方向可能方向相反;②错,相等向量的起点和终点都可能不相同;③错,直线AB 与CD 可能重合;④错,AB 与CD 可能平行,则A ,B ,C ,D 四点不共线,故选A .答案 A3.如图,在四边形ABCD 中,若AB →=DC →,则图中相等的向量是( )A .AD →与CB → B .OB →与OD →C .AC →与BD →D .AO →与OC →解析 ∵AB →=DC →,∴四边形ABCD 是平行四边形,则AO =OC ,即AO →=OC →. 答案 D4.如图所示,已知正方形ABCD 的边长为2,O 为其中心,则|OA →|=________. 解析 易知|OA →|=12|CA |=12×22=2.答案25.给出以下5个条件:①a =b ;②|a |=|b |;③a 与b 的方向相反;④|a |=0或|b |=0;⑤a 与b 都是单位向量.其中能使a ∥b 成立的是________(填序号).解析 相等向量一定是共线向量,①能使a ∥b ;方向相同或相反的向量一定是共线向量,③能使a ∥b ;零向量与任一向量平行,④成立.答案 ①③④6.在如图的方格纸(每个小方格的边长为1)上,已知向量a . (1)试以B 为起点画一个向量b ,使b =a .(2)画一个以C 为起点的向量c ,使|c |=2,并说出c 的终点的轨迹是什么?解 (1)根据相等向量的定义,所作向量b 应与a 同向,且长度相等,如图所示. (2)由平面几何知识可作满足条件的向量c ,所有这样的向量c 的终点的轨迹是以点C 为圆心,2为半径的圆,如图所示.7.如图所示,△ABC 的三边均不相等,E ,F ,D 分别是AC ,AB ,BC 的中点. (1)写出与EF →共线的向量;(2)写出与EF →的模大小相等的向量; (3)写出与EF →相等的向量.解 (1)因为E ,F 分别是AC ,AB 的中点, 所以EF 綊12BC .又因为D 是BC 的中点,所以与EF →共线的向量有:FE →,BD →,DB →,DC →,CD →,BC →,CB →. (2)与EF →模相等的向量有: FE →,BD →,DB →,DC →,CD →. (3)与EF →相等的向量有: DB →与CD →.能力提升8.若a 为任一非零向量,b 为模为1的向量,下列各式:①|a |>|b |;②a ∥b ;③|a |>0;④|b |=±1,其中正确的是( )A .①④B .③C .①②③D .②③解析 a 为任一非零向量,故|a |>0. 答案 B9.如图,在菱形ABCD 中,∠BAD =120°,则以下说法错误的是( )A .与AB →相等的向量只有一个(不含AB →) B .与AB →的模相等的向量有9个(不含AB →) C .BD →的模恰为DA →的模的3倍 D .CB →与DA →不共线解析 由于AB →=DC →,因此与AB →相等的向量只有DC →,而与AB →的模相等的向量有DA →,DC →,AC →,CB →,AD →,CD →,CA →,BC →,BA →.因此选项A ,B 正确;而Rt △AOD 中,∠ADO =30°,∴|DO →|=32|DA →|,故|DB →|=3|DA →|.因此选项C 正确;由于CB →=DA →,因此CB →与DA →是共线的,故错误的选项是D .答案 D10.在四边形ABCD 中,AB →∥CD →且|AB →|≠|CD →|,则四边形ABCD 的形状是________. 解析 ∵AB →∥CD →且|AB →|≠|CD →|, ∴AB ∥DC ,但AB ≠DC , ∴四边形ABCD 是梯形. 答案 梯形11.已知在边长为2的菱形ABCD 中,∠ABC =60°,则|BD →|=________. 解析 易知AC ⊥BD ,且∠ABD =30°,设AC 与BD 交于点O ,则AO =12AB =1.在Rt △ABO 中,易得|BO →|=3,∴|BD →|=2|BO →|=23. 答案 2 312.一辆消防车从A 地去B 地执行任务,先从A 地向北偏东30°方向行驶2千米到D 地,然后从D 地沿北偏东60°方向行驶6千米到达C 地,从C 地又向南偏西30°方向行驶2千米才到达B 地.(1)画出AD →,DC →,CB →,AB →; (2)求B 地相对于A 地的位置向量.解 (1)向量AD →,DC →,CB →,AB →如图所示.(2)由题意知AD →=BC →,∴AD 綊BC ,则四边形ABCD 为平行四边形,∴AB →=DC →,则B 地相对于A 地的位置向量为“北偏东60°,6千米”.13.(选做题)设O 是正方形ABCD 对角线的交点,四边形OAED ,OCFB 都是正方形,在如图所示的向量中:(1)分别找出与AO →,BO →相等的向量;ruize (2)找出与AO →共线的向量;(3)找出与AO →模相等的向量;(4)向量AO →与CO →是否相等?解 (1)AO →=BF →,BO →=AE →.(2)与AO →共线的向量有BF →,CO →,DE →.(3)与AO →模相等的向量有:CO →,DO →,BO →,BF →,CF →,AE →,DE →. (4)向量AO →与CO →不相等,因为它们的方向不相同.。
(数学试卷高一)第二章平面向量练习题及答案全套
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第二—宀:一早平面向量2.1平面向量的实际背景及基本概念1.下列各量中不是向量的是【】A.浮力B.风速C.位移D. 密度2.下列说法中错.误.的是【】A. 零向量是没有方向的B.零向量的长度为0C.零向量与任一向量平行D.零向量的方向是任意的3. 把平面上一切单位向量的始点放在同一点,那么这些向量的终点所构成的图形是【】A. —条线段B. —段圆弧C.圆上一群孤立点D. —个单位圆4. 下列命题:①方向不同的两个向量不可能是共线向量;②长度相等、方向相同的向量是相等向量;③平行且模相等的两个向量是相等向量;④若a^ b,则|a |工|b|.其中正确命题的个数是【】A. 1 B . 2 C . 3 D.45 . 下列命题中,正确的是【】A.若a b|,则a r bB.若a b,则a〃bC.若a b|,则a r bD.若a 1,贝U a 16.在△ ABC中,AB=AC, D、E分别是AB、AC的中点,则【】A. AB与AC共线 B. DE与CB共线 C. AD与AE相等D. AD与BD相等7. 已知非零向量a II b,若非零向量c // a,则c与b必定________ .8. 已知a、b是两非零向量,且a与b不共线,若非零向量c与a共线,则c 与b 必定9. 已知| AB |=1,| AC |=2,若/ BAC=60°,则| BC |= .10. 在四边形ABC中, AB = DC,且| AB|=| AD |,则四边形ABC是.2.2 平面向量的线性运算2.2.1 向量的加法运算及其几何意义i. 设皐當分别是与a,b向的单位向量,则下列结论中正确的是【 】A. —定可以构成一个三角形;B. 一定不可能构成一个三角形;C.都是非零向量时能构成一个三角形;D.都是非零向量时也可能无法构成一个三角形4. 一船从某河的一岸驶向另一岸船速为 w ,水速为v 2,已知船可垂直到达对岸6. —艘船从A 点出发以2.3km/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,船的实际航 行的速度的大小为4km/h ,求水流的速度■7. 一艘船距对岸4. 3km ,以2. 3km/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,到达对 岸时,船的实际航程为8km 求河水的流速•8. 一艘船从A 点出发以V !的速度向垂直于对岸的方向行驶,同时河水的流速为V 2,船的实际航行的速度的大小为4km/h ,方向与水流间的夹角是60,求V !和g9. 一艘船以5km/h 的速度在行驶,同时河水的流速为 2km/h ,则船的实际航行 速度大小最大是 ______ km/h ,最小是 _______ km/h2.2.2 向量的减法运算及其几何意义 1.在△ ABC 中, BC =a , CA =b ,贝U AB 等于A. uu uu a 。
第二章平面向量专题训练
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第二章平面向量一、选择题1 .(2012年高考(重庆文))设x R ∈ ,向量(,1),(1,2),a x b ==-且a b ⊥ ,则||a b +=( )A B C .D .102 .(2012年高考(重庆理))设,x y ∈R,向量()()()4,2,,1,1,-===y x ,且//,⊥,_______=+ ( )A B C .D .103 .(2012年高考(浙江文))设a,b 是两个非零向量. ( )A .若|a+b|=|a|-|b|,则a ⊥bB .若a ⊥b,则|a+b|=|a|-|b|C .若|a+b|=|a|-|b|,则存在实数λ,使得b=λaD .若存在实数λ,使得b=λa,则|a+b|=|a|-|b| 4 .(2012年高考(浙江理))设a ,b 是两个非零向量.( )A .若|a +b |=|a |-|b |,则a ⊥bB .若a ⊥b ,则|a +b |=|a |-|b |C .若|a +b |=|a |-|b |,则存在实数λ,使得a =λbD .若存在实数λ,使得a =λb ,则|a +b |=|a |-|b |5 .(2012年高考(天津文))在ABC ∆中,90A ∠=︒,1AB =,设点,P Q 满足,(1),AP AB AQ AC R λλλ==-∈.若2BQ CP ⋅=-,则λ= ( )A .13B .23C .43D .26 .(2012年高考(天津理))已知△ABC 为等边三角形,=2AB ,设点P,Q 满足=AP ABλ,=(1)AQ AC λ-,R λ∈,若3=2BQ CP ⋅-,则=λ ( )A .12B C D 7 .(2012年高考(辽宁文))已知向量 a = (1,—1),b = (2,x).若 a ·b = 1,则x =( )A .—1B .—12C .12D .1 8 .(2012年高考(辽宁理))已知两个非零向量a ,b 满足|a +b |=|a -b |,则下面结论正确的是( )A .a ∥bB .a ⊥bC .{0,1,3}D .a +b =a -b9 .(2012年高考(广东文))(向量、创新)对任意两个非零的平面向量α和β,定义⋅⋅=⋅αβαβββ,若平面向量a 、b 满足0≥>a b ,a 与b 的夹角0,4πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,且a b 和b a 都在集合2n n Z ⎧⎫∈⎨⎬⎩⎭中,则=a b ( )A .12 B .1C .32D .5210 .(2012年高考(广东文))(向量)若向量()1,2AB =,()3,4BC =,则AC =( )A .()4,6B .()4,6--C .()2,2--D .()2,211 .(2012年高考(福建文))已知向量(1,2),(2,1)a x b =-=,则a b ⊥的充要条件是( )A .12x =-B .1x =-C .5x =D .0x =12 .(2012年高考(大纲文))ABC ∆中,AB 边的高为CD ,若CB a =,CA b =,0a b ⋅=,||1a =,||2b =,则AD =( )A .1133a b -B .2233a b - C .3355a b - D .4455a b -13 .(2012年高考(湖南理))在△ABC 中,AB=2,AC=3,AB BC = 1则___BC =. ( )A B C .D 14 .(2012年高考(广东理))对任意两个非零的平面向量α和β,定义⋅⋅=⋅αβαβββ,若平面向量a 、b 满足0≥>a b ,a 与b 的夹角0,4πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,且a b 和b a 都在集合2n n Z ⎧⎫∈⎨⎬⎩⎭中,则=a b ( )A .12 B .1C .32D .5215 .(2012年高考(广东理))(向量)若向量()2,3BA =,()4,7CA =,则BC =( )A .()2,4--B .()2,4C .()6,10D .()6,10--16 .(2012年高考(大纲理))ABC ∆中,AB 边上的高为CD ,若,,0,||1,||2CB a CA b a b a b ==⋅===,则AD =( )A .1133a b -B .2233a b - C .3355a b - D .4455a b - 17.(2012年高考(安徽理))在平面直角坐标系中,(0,0),(6,8)O P ,将向量OP 按逆时针旋转34π后,得向量OQ 则点Q 的坐标是 ( ) A.(- B.(-C.(2)--D.(-二、填空题10.(2012年高考(浙江文))在△ABC 中,M 是BC 的中点,AM=3,BC=10,则AB AC ⋅=________. 11.(2012年高考(上海文))在知形ABCD 中,边AB 、AD 的长分别为2、1. 若M 、N 分别是边BC 、CD 上的点,||||CD CN BC BM ,则AN AM ⋅的取值范围是_________ . 12.(2012年高考(课标文))已知向量a ,b 夹角为045,且|a |=1,|2-a b|=,则|b |=_______.13.(2012年高考(江西文))设单位向量(,),(2,1)m x y b ==-。
高中数学:第二章 平面向量242 Word版含答案
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2.4.2 平面向量数量积的坐标表示、模、夹角内容要求 1.理解两个向量数量积坐标表示的推导过程,能运用数量积的坐标表示进行向量数量积的运算(重点、难点).2.能根据向量的坐标计算向量的模、并推导平面内两点间的距离公式(重点).3.能根据向量的坐标求向量的夹角及判定两个向量垂直(重点).知识点1两个向量的数量积与两向量垂直的坐标表示 设向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2). 数量积 两个向量的数量积等于它们对应坐标的乘积的和 即:a ·b =x 1x 2+y 1y 2 向量垂直a ⊥b ⇔x 1x 2+y 1y 2=0【预习评价】(1)已知a =(-1,3),b =(2,4),则a ·b 的值是________. 解析 a ·b =(-1)×2+3×4=10. ★答案★ 10(2)已知a =(2,-1),b =(1,x ),且a ⊥b ,则x =________. 解析 由题意知a ·b =2×1+(-1)×x =0,得x =2. ★答案★ 2知识点2与向量的模、夹角相关的三个重要公式 1.向量的模:设a =(x ,y ),则|a |=x 2+y 2.2.两点间的距离公式:若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB →|=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2. 3.向量的夹角公式:设两非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),a 与b 的夹角为θ,则 cos θ=a ·b|a ||b |=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21·x 22+y 22. 【预习评价】(1)已知向量a =(4,-1),b =(x,3),若|a |=|b |,则x =________. 解析 由|a |=|b |得42+(-1)2=x 2+32,解得x =±22. ★答案★ ±2 2(2)已知a =(3,-1),b =(1,-2),则a 与b 的夹角为________.解析 设a 与b 的夹角为θ,则cos θ=3×1+(-1)×(-2)10·5=22,又θ∈[0,π],所以θ=π4.★答案★ π4题型一 数量积的坐标运算【例1】 已知a =(2,-1),b =(1,-1),则(a +2b )·(a -3b )=( ) A .10 B .-10 C .3D .-3解析 a +2b =(4,-3),a -3b =(-1,2),所以(a +2b )·(a -3b )=4×(-1)+(-3)×2=-10.★答案★ B规律方法 进行数量积运算时,要正确使用公式a ·b =x 1x 2+y 1y 2,并能灵活运用以下几个关系:①|a |2=a ·a ;②(a +b )·(a -b )=|a |2-|b |2;③(a +b )2=|a |2+2a ·b +|b |2. 【训练1】 已知a 与b 同向,b =(1,2),a·b =10. (1)求a 的坐标;(2)若c =(2,-1),求a (b·c )及(a·b )c .解 (1)设a =λb =(λ,2λ) (λ>0),则有a·b =λ+4λ=10,∴λ=2,∴a =(2,4). (2)∵b·c =1×2-2×1=0,a·b =1×2+2×4=10, ∴a (b·c )=0a =0,(a·b )c =10(2,-1)=(20,-10). 题型二 平面向量的模【例2】 (1)设x ,y ∈R ,向量a =(x,1),b =(1,y ),c =(2,-4),且a ⊥c ,b ∥c ,则|a +b |=( )A . 5B .10C .2 5D .10解析 因为a ⊥c ,b ∥c ,所以⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -4=0,2y +4=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =-2,所以a =(2,1),b =(1,-2),a +b =(3,-1),所以|a +b |=10. ★答案★ B(2)已知向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,则|a +b |+|a -b |的最小值是________,最大值是________.解析 由题意,不妨设b =(2,0),a =(cos θ,sin θ), 则a +b =(2+cos θ,sin θ),a -b =(cos θ-2,sin θ).令y =|a +b |+|a -b |=(2+cos θ)2+sin 2θ+(cos θ-2)2+sin 2 θ =5+4cos θ+5-4cos θ,则y 2=10+225-16cos 2θ∈[16,20]. 由此可得(|a +b |+|a -b |)max =20=25, (|a +b |+|a -b |)min =16=4,即|a +b |+|a -b |的最小值是4,最大值是2 5. ★答案★ 4 2 5规律方法 求向量的模的两种基本策略(1)字母表示下的运算:利用|a |2=a 2,将向量的模的运算转化为向量与向量的数量积的问题.(2)坐标表示下的运算:若a =(x ,y ),则|a |=x 2+y 2.【训练2】 已知向量a =(2,1),a ·b =10,|a +b |=52,则|b |=( ) A . 5 B .10 C .5D .25解析 ∵a =(2,1),∴a 2=5, 又|a +b |=52,∴(a +b )2=50, 即a 2+2a ·b +b 2=50,∴5+2×10+b 2=50,∴b 2=25,∴|b |=5. ★答案★ C方向1 向量的夹角问题【例3-1】 已知向量a =(1,2),b =(-2,-4),|c |=5,若(c -b )·a =152,则a 与c 的夹角为( )A.π6B.π3C.2π3D.5π6解析 由a ·b =-10,得(c -b )·a =c ·a -b ·a =c ·a +10=152,∴c ·a =-52,设a 与c 的夹角为θ,cos θ=a ·c |a ||c |=-525×5=-12.∵θ∈[0,π],∴θ=2π3.★答案★ C方向2 向量垂直问题【例3-2】 已知向量a =(1,2),b =(2,-3),若向量c 满足(a +c )∥b ,c ⊥(a +b ),则c =( )A .(79,73)B .(-73,79)C .(73,79)D .(-79,-73)解析 设c =(x ,y ),则a +c =(x +1,y +2),a +b =(3,-1),由题意知⎩⎪⎨⎪⎧-3(x +1)-2(y +2)=0,3x -y =0,解得⎩⎨⎧x =-79,y =-73.即c =(-79,-73).★答案★ D规律方法 解决向量夹角问题的方法及注意事项(1)求解方法:先利用平面向量的坐标表示出这两个向量的数量积a ·b 及|a ||b |,再由cos θ=a ·b|a ||b |=x 1x 2+y 1y 2x 21+y 21·x 22+y 22直接求出cos θ. (2)注意事项:利用三角函数值cos θ求θ的值时,应注意角θ的取值范围是0°≤θ≤180°.利用cos θ=a ·b |a ||b |判断θ的值时,要注意cos θ<0时,有两种情况:一是θ是钝角,二是θ为180°;cos θ>0时,也有两种情况:一是θ是锐角,二是θ为0°.【训练3】 已知a =(1,2),b =(1,λ),分别确定实数λ的取值范围,使得:(1)a 与b 的夹角为直角;(2)a 与b 的夹角为钝角;(3)a 与b 的夹角为锐角.解 设a 与b 的夹角为θ, 则a·b =(1,2)·(1,λ)=1+2λ.(1)因为a 与b 的夹角为直角,所以cos θ=0, 所以a·b =0,所以1+2λ=0,所以λ=-12.(2)因为a 与b 的夹角为钝角,所以cos θ<0且cos θ≠-1, 所以a·b <0且a 与b 不反向. 由a·b <0得1+2λ<0,故λ<-12,由a 与b 共线得λ=2,故a 与b 不可能反向. 所以λ的取值范围为⎝⎛⎭⎫-∞,-12. (3)因为a 与b 的夹角为锐角,所以cos θ>0,且cos θ≠1, 所以a·b >0且a ,b 不同向.由a·b >0,得λ>-12,由a 与b 同向得λ=2.所以λ的取值范围为⎝⎛⎭⎫-12,2∪(2,+∞).课堂达标1.若向量a =(x,2),b =(-1,3),a ·b =3,则x =( ) A .3 B .-3 C .53D .-53解析 a ·b =-x +6=3,故x =3. ★答案★ A2.已知a =(-3,-1),b =(1,3),那么a ,b 的夹角θ=( ) A.π6B. π3C.2π3D.5π6 解析 cos θ=-3-32×2=-32,又因为θ∈[0,π],所以θ=5π6.★答案★ D3.已知向量a =(1,n ),b =(-1,n ),若2a -b 与b 垂直,则|a |等于( ) A .1 B . 2 C .2D .4解析 ∵(2a -b )·b =2a ·b -|b |2=2(-1+n 2)-(1+n 2)=n 2-3=0,∴n =±3. ∴|a |=12+n 2=2. ★答案★ C4.已知向量b 与向量a =(1,-2)的夹角是180°,且|b |=35,则b =( )A.(-3,6) B.(3,-6)C.(6,-3) D.(-6,3)解析由题意,设b=λa=(λ,-2λ)(λ<0),由于|b|=35.∴|b|=λ2+(-2λ)2=5λ2=35,∴λ=-3,即b=(-3,6).★答案★ A5.已知a=(-3,-2),b=(-4,k),若(5a-b)·(b-3a)=-55,试求b的坐标.解∵a=(-3,-2),b=(-4,k),∴5a-b=(-11,-10-k).b-3a=(5,k+6),∴(5a-b)·(b-3a)=(-11,-10-k)·(5,k+6)=-55-(k+10)(k+6)=-55,∴(k+10)(k+6)=0,∴k=-10或k=-6,∴b=(-4,-10)或b=(-4,-6).课堂小结1.注意掌握平面向量的数量积运算的坐标表示方法及相关问题:设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则:①a·b=x1x2+y1y2,②a⊥b⇔x1x2+y1y2=0,③cos θ=x1x2+y1y2x21+y21·x22+y22.2.注意区分两向量平行与垂直的坐标形式,二者不能混淆,可以对比学习、记忆.若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b⇔x1y2-x2y1=0,a⊥b⇔x1x2+y1y2=0.基础过关1.设向量a=(2,0),b=(1,1),则下列结论中正确的是()A.|a|=|b| B.a·b=0C.a∥b D.(a-b)⊥b解析a-b=(1,-1),所以(a-b)·b=1-1=0,所以(a-b)⊥b.★答案★ D2.平面向量a与b的夹角为60°,a=(2,0),|b|=1,则|a+2b|等于()A. 3 B.2 3C.4 D.12解析a=(2,0),|b|=1,∴|a|=2,a·b=2×1×cos 60°=1.∴|a+2b|=a2+4×a·b+4b2=23.★答案★ B3.已知A ,B ,C 是锐角△ABC 的三个内角,向量p =(sin A,1),q =(1,-cos B ),则p 与q 的夹角是( )A .锐角B .钝角C .直角D .不确定解析 因为△ABC 是锐角三角形,所以A +B >π2,即A >π2-B .又因函数y =sin x 在(-π2,π2)上单调递增,所以sin A >sin(π2-B )=cos B ,所以p ·q =sin A-cos B >0,又因为p 与q 不共线,所以p 与q 的夹角是锐角.★答案★ A4.已知a =(-1,1),b =(1,2),则a ·(a +2b )=________. 解析 a +2b =(1,5),a ·(a +2b )=1×(-1)+5×1=4. ★答案★ 45.若a =(2,3),b =(-4,7),则a 在b 方向上的投影为________. 解析 设a ,b 的夹角为θ, 则cos θ=2×(-4)+3×722+32·(-4)2+72=55, 故a 在b 方向上的投影为 |a |cos θ=13×55=655. 或直接根据a·b|b |计算a 在b 方向上的投影.★答案★6556.已知平面向量a =(1,x ),b =(2x +3,-x )(x ∈R ). (1)若a ⊥b ,求x 的值; (2)若a ∥b ,求|a -b |. 解 (1)∵a ⊥b ,∴a ·b =0,即1×(2x +3)+x ×(-x )=0, 解得x =-1或x =3.(2)∵a ∥b ,∴1×(-x )-x (2x +3)=0, 解得x =0或x =-2.当x =0时,a =(1,0),b =(3,0), ∴a -b =(-2,0),∴|a -b |=2.当x =-2时,a =(1,-2),b =(-1,2), ∴a -b =(2,-4),∴|a -b |=25. ∴|a -b |=2或25.7.已知a =(1,-1),b =(λ,1),若a 与b 的夹角α为钝角,求实数λ的取值范围. 解 ∵a =(1,-1),b =(λ,1), ∴|a |=2,|b |=1+λ2,a ·b =λ-1. ∵a ,b 的夹角α为钝角.∴⎩⎨⎧λ-1<0,21+λ2≠1-λ,即⎩⎪⎨⎪⎧λ<1,λ2+2λ+1≠0.∴λ<1且λ≠-1.∴λ的取值范围是(-∞,-1)∪(-1,1).能力提升8.已知OA →=(-2,1),OB →=(0,2)且AC →∥OB →,BC →⊥AB →,则点C 的坐标是( ) A .(2,6) B .(-2,-6) C .(2,-6)D .(-2,6)解析 设C (x ,y ),则AC →=(x +2,y -1), BC →=(x ,y -2),AB →=(2,1), ∵AC →∥OB →,∴2(x +2)=0,① ∵BC →⊥AB →,∴2x +y -2=0,②由①②可得⎩⎪⎨⎪⎧x =-2,y =6,∴C (-2,6).★答案★ D9.角α顶点在坐标原点O ,始边与x 轴的非负半轴重合,点P 在α的终边上,点 Q (-3,-4),且tan α=-2,则OP →与OQ →夹角的余弦值为( ) A .-55B .11525C .55或-55D .11525或1155解析 ∵tan α=-2, ∴可设P (x ,-2x ),cos 〈OP →,OQ →〉=OP →·OQ →|OP →|·|OQ →|=5x 55|x |,当x >0时,cos 〈OP →,OQ →〉=55,当x <0时,cos 〈OP →,OQ →〉=-55.★答案★ C10.设向量a =(m,1),b =(1,2),且|a +b |2=|a |2+|b |2,则m =________. 解析 方法一 a +b =(m +1,3), 又|a +b |2=|a |2+|b |2.∴(m +1)2+32=m 2+1+5,解得m =-2. 方法二 由|a +b |2=|a |2+|b |2,得a ·b =0,即m +2=0,解得m =-2. ★答案★ -211.设m =(a ,b ),n =(c ,d ),规定两向量m ,n 之间的一个运算“⊗”为m ⊗n =(ac -bd ,ad +bc ),若已知p =(1,2),p ⊗q =(-4,-3),则q 的坐标为________.解析 设q =(x ,y ),则p ⊗q =(x -2y ,y +2x )=(-4,-3).∴⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y =-4,y +2x =-3.∴⎩⎪⎨⎪⎧x =-2,y =1.★答案★ (-2,1)12.已知a =(1,1),b =(0,-2),当k 为何值时, (1)k a -b 与a +b 共线?(2)k a -b 与a +b 的夹角为120°?解 ∵a =(1,1),b =(0,-2),k a -b =k (1,1)-(0,-2)=(k ,k +2),a +b =(1,1)+(0,-2)=(1,-1).(1)∵k a -b 与a +b 共线, ∴k +2-(-k )=0.∴k =-1. (2)∵|k a -b |=k 2+(k +2)2, |a +b |=12+(-1)2=2,(k a -b )·(a +b )=(k ,k +2)·(1,-1)=k -k -2=-2, 而k a -b 与a +b 的夹角为120°, ∴cos 120°=(k a -b )·(a +b )|k a -b ||a +b |,即-12=-22·k 2+(k +2)2,化简整理,得k 2+2k -2=0, 解得k =-1±3.13.(选做题)已知三个点A (2,1),B (3,2),D (-1,4), (1)求证:AB ⊥AD ;(2)要使四边形ABCD 为矩形,求点C 的坐标并求矩形ABCD 两对角线所成的锐角的余弦值.(1)证明 ∵A (2,1),B (3,2),D (-1,4), ∴AB →=(1,1),AD →=(-3,3), 又∵AB →·AD →=1×(-3)+1×3=0, ∴AB →⊥AD →,即AB ⊥AD .(2)解 AB →⊥AD →,四边形ABCD 为矩形, ∴AB →=DC →.设C 点坐标为(x ,y ),则AB →=(1,1),DC →=(x +1,y -4),∴⎩⎪⎨⎪⎧ x +1=1,y -4=1, 得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =5.∴C 点坐标为(0,5).由于AC →=(-2,4),BD →=(-4,2), 所以AC →·BD →=8+8=16>0, |AC →|=2 5,|BD →|=2 5. 设AC →与BD →夹角为θ,则 cos θ=AC →·BD →|AC →|·|BD →|=1620=45>0,∴矩形ABCD 的两条对角线所成的锐角的余弦值为45.。
(完整word版)高中数学平面向量习题及答案
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第二章 平面向量一、选择题1.在△ABC 中,AB =AC ,D ,E 分别是AB ,AC 的中点,则( ). A .AB 与AC 共线 B .DE 与CB 共线 C .AD 与AE 相等D .AD 与BD 相等2.下列命题正确的是( ). A .向量AB 与BA 是两平行向量 B .若a ,b 都是单位向量,则a =bC .若AB =DC ,则A ,B ,C ,D 四点构成平行四边形 D .两向量相等的充要条件是它们的始点、终点相同3.平面直角坐标系中,O 为坐标原点,已知两点A (3,1),B (-1,3),若点C 满足OC =α OA +β OB ,其中 α,β∈R ,且α+β=1,则点C 的轨迹方程为( ).A .3x +2y -11=0B .(x -1)2+(y -1)2=5C .2x -y =0D .x +2y -5=0 4.已知a 、b 是非零向量且满足(a -2b )⊥a ,(b -2a )⊥b ,则a 与b 的夹角是( ). A .6πB .3π C .23π D .56π 5.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) 6.△ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,BC ,AC 的中点,则DF =( ). A .EF +EDB .EF -DEC .EF +ADD .EF +AF7.若平面向量a 与b 的夹角为60°,|b |=4,(a +2b )·(a -3b )=-72,则向量a 的模为( ).(第1题)A.2 B.4 C.6 D.128.点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足OA·OB =OB·OC=OC·OA,则点O是△ABC的().A.三个内角的角平分线的交点B.三条边的垂直平分线的交点C.三条中线的交点D.三条高的交点9.在四边形ABCD中,AB=a+2b,BC=-4a-b,DC=-5a-3b,其中a,b不共线,则四边形ABCD为().A.平行四边形B.矩形C.梯形D.菱形10.如图,梯形ABCD中,|AD|=|BC|,EF∥AB∥CD则相等向量是().A.AD与BC B.OA与OBC.AC与BD D.EO与OF(第10题)二、填空题11.已知向量OA=(k,12),OB=(4,5),OC=(-k,10),且A,B,C三点共线,则k=.12.已知向量a=(x+3,x2-3x-4)与MN相等,其中M(-1,3),N(1,3),则x =.13.已知平面上三点A,B,C满足|AB|=3,|BC|=4,|CA|=5,则AB·BC+BC·CA+CA·AB的值等于.14.给定两个向量a=(3,4),b=(2,-1),且(a+m b)⊥(a-b),则实数m等于.15.已知A,B,C三点不共线,O是△ABC内的一点,若OA+OB+OC=0,则O 是△ABC的.16.设平面内有四边形ABCD和点O,OA=a,OB=b,OC=c, OD=d,若a+c =b+d,则四边形ABCD的形状是.三、解答题17.已知点A(2,3),B(5,4),C(7,10),若点P满足AP=AB+λAC(λ∈R),试求λ为何值时,点P在第三象限内?18.如图,已知△ABC,A(7,8),B(3,5),C(4,3),M,N,D分别是AB,AC,BC的中点,且MN与AD交于F,求DF.(第18题)19.如图,在正方形ABCD中,E,F分别为AB,BC的中点,求证:AF⊥DE(利用向量证明).(第19题) 20.已知向量a=(cos θ,sin θ),向量b=(3,-1),则|2a-b|的最大值.参考答案一、选择题 1.B解析:如图,AB 与AC ,AD 与AE 不平行,AD 与BD 共线反向.2.A解析:两个单位向量可能方向不同,故B 不对.若AB =DC ,可能A ,B ,C ,D 四点共线,故C 不对.两向量相等的充要条件是大小相等,方向相同,故D 也不对.3.D解析:提示:设OC =(x ,y ),OA =(3,1),OB =(-1,3),α OA =(3α,α),β OB =(-β,3β),又αOA +β OB =(3α-β,α+3β),∴ (x ,y )=(3α-β,α+3β),∴⎩⎨⎧βαβα33+=-=y x ,又α+β=1,由此得到答案为D .4.B解析:∵(a -2b )⊥a ,(b -2a )⊥b ,∴(a -2b )·a =a 2-2a ·b =0,(b -2a )·b =b 2-2a ·b =0,∴ a 2=b 2,即|a |=|b |.∴|a |2=2|a ||b |cos θ=2|a |2cos θ.解得cos θ=21. ∴ a 与b 的夹角是3π. 5.A解析:由平行四边形法则,AB +AD =AC ,又AB +BC =AC ,由 λ的范围和向量数乘的长度,λ∈(0,1).6.D解析:如图,∵AF =DE , ∴ DF =DE +EF =EF +AF .(第6题)(第1题)7.C解析:由(a +2b )·(a -3b )=-72,得a 2-a ·b -6b 2=-72. 而|b |=4,a ·b =|a ||b |cos 60°=2|a |, ∴ |a |2-2|a |-96=-72,解得|a |=6. 8.D解析:由 OA ·OB =OB ·OC =OC ·OA ,得OA ·OB =OC ·OA , 即OA ·(OC -OB )=0,故BC ·OA =0,BC ⊥OA ,同理可证AC ⊥OB , ∴ O 是△ABC 的三条高的交点. 9.C解析:∵AD =++C =-8a -2b =2BC ,∴AD ∥BC 且|AD |≠|BC |. ∴ 四边形ABCD 为梯形. 10.D解析:AD 与BC ,AC 与BD ,OA 与OB 方向都不相同,不是相等向量. 二、填空题 11.-32. 解析:A ,B ,C 三点共线等价于,共线,Θ=OB -OA =(4,5)-(k ,12)=(4-k ,-7),BC =OC -OB =(-k ,10)-(4,5)=(-k -4,5),又 A ,B ,C 三点共线,∴ 5(4-k )=-7(-k -4),∴ k =-32. 12.-1.解析:∵ M (-1,3),N (1,3), ∴ MN =(2,0),又a =MN ,∴ ⎩⎨⎧0=4-3-2=3+2x x x 解得⎩⎨⎧4=1=-1=-x x x 或∴ x =-1. 13.-25.解析:思路1:∵ AB =3,BC =4,CA =5,∴ △ABC 为直角三角形且∠ABC =90°,即AB ⊥BC ,∴AB ·BC =0, ∴ AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB =BC ·CA +CA ·AB =CA ·(BC +AB ) =-(CA )2 =-2CA =-25.思路2:∵ AB =3,BC =4,CA =5,∴∠ABC =90°, ∴ cos ∠CAB =CA AB=53,cos ∠BCA =CABC=54.根据数积定义,结合图(右图)知AB ·BC =0, BC ·CA =BC ·CA cos ∠ACE =4×5×(-54)=-16, CA ·AB =CA ·AB cos ∠BAD =3×5×(-53)=-9. ∴ AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB =0―16―9=-25. 14.323. 解析:a +m b =(3+2m ,4-m ),a -b =(1,5). ∵ (a +m b )⊥(a -b ),∴ (a +m b )·(a -b )=(3+2m )×1+(4-m )×5=0 m =323. 15.答案:重心.解析:如图,以OA ,OC 为邻边作□AOCF 交AC 于D(第13题)点E ,则OF =OA +OC ,又 OA +OC =-OB ,∴ OF =2OE =-OB .O 是△ABC 的重心. 16.答案:平行四边形.解析:∵ a +c =b +d ,∴ a -b =d -c ,∴BA =CD . ∴ 四边形ABCD 为平行四边形. 三、解答题 17.λ<-1.解析:设点P 的坐标为(x ,y ),则AP =(x ,y )-(2,3)=(x -2,y -3). AB +λAC =(5,4)-(2,3)+λ[(7,10)-(2,3)]=(3,1)+λ(5,7) =(3+5λ,1+7λ).∵ AP =AB +λAC ,∴ (x -2,y -3)=(3+5λ,1+7λ). ∴ ⎩⎨⎧+=-+=-λλ713532y x 即⎩⎨⎧+=+=λλ7455y x要使点P 在第三象限内,只需⎩⎨⎧<+<+074055λλ 解得 λ<-1.18.DF =(47,2). 解析:∵ A (7,8),B (3,5),C (4,3), AB =(-4,-3),AC =(-3,-5).又 D 是BC 的中点, ∴ AD =21(AB +AC )=21(-4-3,-3-5) =21(-7,-8)=(-27,-4). 又 M ,N 分别是AB ,AC 的中点, ∴ F 是AD 的中点, ∴ DF =-FD =-21AD =-21(-27,-4)=(47,2). (第18题)19.证明:设AB =a ,AD =b ,则AF =a +21b ,ED =b -21a . ∴ AF ·ED =(a +21b )·(b -21a )=21b 2-21a 2+43a ·b . 又AB ⊥AD ,且AB =AD ,∴ a 2=b 2,a ·b =0. ∴ AF ·ED =0,∴AF ⊥ED .本题也可以建平面直角坐标系后进行证明.20.分析:思路1:2a -b =(2cos θ-3,2sin θ+1),∴ |2a -b |2=(2cos θ-3)2+(2sin θ+1)2=8+4sin θ-43cos θ. 又4sin θ-43cos θ=8(sin θcos3π-cos θsin 3π)=8sin (θ-3π),最大值为8, ∴ |2a -b |2的最大值为16,∴|2a -b |的最大值为4.思路2:将向量2a ,b 平移,使它们的起点与原点重合,则|2a -b |表示2a ,b 终点间的距离.|2a |=2,所以2a 的终点是以原点为圆心,2为半径的圆上的动点P ,b 的终点是该圆上的一个定点Q ,由圆的知识可知,|PQ |的最大值为直径的长为4.(第19题)。
必修4第二章 平面向量 练习题
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必修4第二章 平面向量 练习题1、如图在平行四边形ABCD 中,,b OB a OA == ,,d OD c OC ==则下列运算正确的是A 0 =+++d c b aB 0 =-+-d c b aC 0 =--+d c b aD 0 =+--d c b a 2、如图,△ABC 中,D 为BC 中点,则A .CB AC AB =+ B .BC AC AB =- C .AD AC AB 2=+ D .AC AB CB =- 3、E 是 ABCD 的边CD 的中点,F 为AB 上一点,且AB=3AF,设b AB a AD ==,,则A .EF =56a b -B .EF =a b -61C .EF =b a 61+D .b a EF 61--= 4、下面给出的关系式中正确的个数是( )① 00 =⋅a ②a b b a ⋅=⋅ ③22a a = ④)()(c b a c b a ⋅=⋅ ⑤b a b a ⋅≤⋅A 0B 1C 2D 35、若)3,1(),1,2(-==b a ,则下列运算正确的是A .)5,4(2-=-b aB .)1,1(2-=-b aC .)4,3(=+b aD .)2,1(-=-b a6、平行四边形ABCD 中,已知A (3,1-),B (3,4),C (2,2),则点D 的坐标为 A .)1,2(- B .(6,3) C .)1,2(- D .(0,5)7、已知),1(),6,2(x CD AB =-=,若AB//CD ,则=x A .1/3- B .3- C .12- D .1/38、已知A (1,1-),B (7,2),C 为AB 上一点,且AC=2BC ,则点C 的坐标为A .(3,0) B .(3-,1) C .(2,1--) D .(5,1)9、已知)6,(),4,3(-=-=x CD AB ,若CD AB ⊥,那么x =A .8-B .4.5C .8D .210、已知3||,2||==b a ,且b a ,的夹角为120°,那么)2()(b a b a -⋅+=A .4B .4-C .2D .2-11、已知3||,2||==b a ,且b a ,的夹角为60°,那么||b a +=A .7B .7C .19D .19DD 第2题图12、已知)2,1(-=AB ,则||AB =A .5B .1C .3D .513、已知)1,3(),4,2(=-=b a ,那么b a ⋅=A .24-B .10-C .2-D .5-14、已知,2||,2||==b a 且2-=⋅b a ,那么b a ,的夹角为A .45°B .135°C .45°或135°D .60°15、已知)3,2(),,1(-==x b x a ,若b a ,是共线且是反向向量,则x =A .2B .3或1-C .3D .1-16、若||1,||2,a b c a b ===+ ,且c a ⊥ ,则向量a 与b 的夹角为A .120°B .60°C .30°D .150°17、在△ABC 中,∠C=90°,(,1),(2,3),AB k AC == 则k 的值是A .3/2B .-5C .5D . 3/2-18、已知),8(),4,2(x BC AB ==,且AC AB ⊥,则=xA .4-B .9-C .16D . 819、已知向量(2,4),(1,1)a b == ,若向量()b a b λ⊥+ ,则实数λ=A .3-B .3C . 4D .4-20、对于向量,,a b c 和实数λ,下列命题中正确的是A .若0a b ⋅= ,则0a = 或0b =B .若0a λ= ,则0λ=或0a =C .若22a b = ,则a b = 或a b =-D .若a b a c ⋅=⋅ ,则b c = 21、两个非零向量a 、b 互相垂直,给出下列各式:①a ·b =0;②a +b =a -b ;③|a +b |=|a -b |;④|a |2+|b |2=(a +b 2);⑤(a +b )·(a -b )=0;其中正确的式子有A .2个B .3个C .4个D .5个22、若m ,n 为互相垂直的单位向量,a =2m +3n ,b =k m +4n ,且a ⊥b ,则k =A. 6B. -6C. 3D. -323、若||1,||2,a b c a b ===+ ,且c a ⊥ ,则向量a 与b 的夹角为A. 30°B. 60°C. 120°D. 150°24、在△ABC 中,点P 在BC 上,且2BP PC = ,点Q 是AC 的中点,若(4,3)P A = ,(1,5)P Q = ,则BC =A. (6,21)-B. (2,7)-C. (6,21)D.(2,7)-。
高中数学:第二章 平面向量241 Word版含答案
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§2.4 平面向量的数量积2.4.1 平面向量数量积的物理背景及其含义内容要求 1.了解平面向量数量积的物理背景.2.掌握平面向量数量积的定义和运算律,理解其几何意义(重点、难点).3.会用两个向量的数量积求两个向量的夹角以及判断两个向量是否垂直(重点).知识点1平面向量的数量积及其几何意义 1.平面向量数量积的定义 条件 非零向量a 与b ,a 与b 的夹角为θ结论 数量|a ||b |cos θ叫向量a 与b 的数量积(或内积) 记法 向量a 与b 的数量积记作a ·b , 即a ·b =|a ||b |cos θ规定零向量与任一向量的数量积为02.数量积的几何意义 (1)投影的概念b 在a 的方向上的投影为|b |cos θ,a 在b 的方向上的投影为|a |cos θ.(2)数量积的几何意义:数量积a ·b 等于a 的长度|a |与b 在a 的方向上的投影|b |cos θ的乘积.【预习评价】已知|a |=1,|b |=2,a 与b 的夹角θ=120°,则a ·b =________,a 在b 方向上的投影为________.解析 a ·b =|a ||b |cos θ=1×2×(-12)=-1,a 在b 方向上的投影为|a |cos θ=1×(-12)=-12.★答案★ -1 -12知识点2 向量数量积的性质设向量a 与b 都是非零向量,它们的夹角为θ, (1)a ⊥b ⇔a ·b =0 .(2)当a ∥b 时,a ·b =⎩⎪⎨⎪⎧|a ||b | ,当a ,b 同向时,-|a ||b | ,当a ,b 反向时.(3)a ·a =|a |2 或|a |=a ·a . (4)cos θ=a ·b |a ||b | .(5)|a ·b |≤ |a ||b |.【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”) (1)若a ·b <0,则a 与b 的夹角为钝角.( ) (2)|a ·b |≤|a ||b |,当且仅当a ∥b 时等号成立.( ) (3)若a ·b ≠0,则a 与b 不垂直.( )提示 (1)×,当a 与b 的夹角是180°时,a ·b =-|a ||b |<0,但180°不是钝角. (2)√,若|a ·b |=|a ||b |,则|cos θ|=1,cos θ=±1,θ=180°或0°,则a ∥b . (3)√,由a ⊥b ⇔a ·b =0知其正确性. 知识点3 向量数量积的运算律 1.a ·b =b ·a (交换律).2.(λa )·b =λ(a ·b ) =a ·(λb ) (结合律). 3.(a +b )·c =a ·c +b ·c (分配律).【预习评价】 (正确的打“√”,错误的打“×”) (1)a ·(b ·c )=(a ·b )·c .( )(2)AB →·AC →+AB →·CD →=AB →·(AC →+CD →)=AB →·AD →.( )提示 (1)×,三个向量的数量积的结合律不成立,即a ·(b ·c )≠(a ·b )·c . (2)√ 由数量积的分配律可知其正确性.题型一 平面向量数量积的计算【例1】 (1)已知△ABC 是边长为1的等边三角形,点D ,E 分别是AB ,BC 的中点,连接DE 并延长到点F ,使得DE =2EF ,则AF →·BC →的值为( )A .-58B .18C .14D .118解析 ∵D ,E 分别是AB ,BC 的中点,且DE =2EF , ∴AF →·BC →=(AD →+DF →)·BC →=(-12BA →+32DE →)·BC →=(-12BA →+34AC →)·BC →=(-12BA →+34BC →-34BA →)·BC →=(-54BA →+34BC →)·BC →=-54BA →·BC →+34BC →2=-54|BA →|·|BC →|cos 60°+34×|BC →|2=-54×1×1×12+34=18.★答案★ B(2)已知|a |=4,|b |=7,且向量a 与b 的夹角为120°,求(2a +3b )·(3a -2b ). 解 (2a +3b )·(3a -2b ) =6a 2-4a ·b +9b ·a -6b 2 =6|a |2+5a ·b -6|b |2=6×42+5×4×7·cos 120°-6×72 =-268.规律方法 求平面向量数量积的两个方法(1)定义法:若已知向量的模及其夹角,则直接利用公式a ·b =|a ||b |cos θ.运用此法计算数量积的关键是确定两个向量的夹角,条件是两向量的始点必须重合,否则,要通过平移使两向量符合以上条件.(2)几何意义法:若已知一向量的模及另一向量在该向量方向上的投影,可利用数量积的几何意义求a ·b .【训练1】 在平行四边形ABCD 中,AB =2,AD =1,∠BAD =60°,E 是CD 的中点,求AE →·BD →的值.解 AE →·BD →=(AD →+12AB →)·(AD →-AB →)=AD →2-12AB →2-12AB →·AD →=1-12×4-12×2×1×12=-32.题型二 与向量模有关的问题【例2】 已知|a |=|b |=5,向量a 与b 的夹角θ为π3.求|a +b |,|a -b |.解 a ·b =|a ||b |cos θ=5×5×12=252.|a +b |=(a +b )2=|a |2+2a ·b +|b |2=25+2×252+25=53.|a -b |=(a -b )2=|a |2-2a ·b +|b |2 =25-2×252+25=5.规律方法 求向量的模的常见思路及方法(1)求模问题一般转化为求模的平方,与向量的数量积联系,并灵活应用a 2=|a |2,勿忘记开方.(2)a ·a =a 2=|a |2或|a |=a 2,此性质可用来求向量的模,可以实现实数运算与向量运算的相互转化.(3)一些常见的等式应熟记,如(a ±b )2=a 2±2a ·b +b 2,(a +b )·(a -b )=a 2-b 2等. 【训练2】 已知|a |=1,|b |=3,且|a -b |=2,求|a +b |. 解 方法一 ∵|a -b |2=(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2=1+9-2a ·b =4, ∴a ·b =3.∴|a +b |2=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2=1+9+2×3=16,∴|a +b |=4.方法二 ∵|a -b |2=(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2,|a +b |2=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2, ∴|a -b |2+|a +b |2=2a 2+2b 2=2×1+2×9=20. 又|a -b |=2, ∴|a +b |2=16, ∴|a +b |=4.方向1 求两个向量的夹角【例3-1】 设n 和m 是两个单位向量,其夹角是π3,求向量a =2m +n 与b =2n -3m的夹角.解 ∵|n |=|m |=1且m 与n 夹角是π3,∴m·n =|m||n |cos π3=1×1×12=12.|a |=|2m +n |=(2m +n )2=4m 2+n 2+4m·n =4×1+1+4×12=7,|b |=|2n -3m |=(2n -3m )2 =4n 2+9m 2-12m·n=4×1+9×1-12×12=7,a·b =(2m +n )·(2n -3m )=m·n -6m 2+2n 2 =12-6×1+2×1=-72. 设a 与b 的夹角为θ,则 cos θ=a·b|a||b |=-727×7=-12.又θ∈[0,π],∴θ=2π3,故a 与b 的夹角为2π3.方向2 与垂直有关的问题【例3-2】 已知非零向量m ,n 满足4|m |=3|n |,cos 〈m ,n 〉=13,若n ⊥(t m +n ),则实数t 的值为( )A .4B .-4C .94D .-94解析 由题意知,cos 〈m ,n 〉=m ·n |m ||n |=m ·n 34|n |2=13,所以m ·n =14|n |2=14n 2,因为n ·(t m +n )=0,所以t m ·n +n 2=0,即14t n 2+n 2=0,所以t =-4.★答案★ B规律方法 求向量夹角的基本步骤及注意事项 (1)步骤:(2)注意事项:在个别含有|a |,|b |与a ·b 的等量关系式中,常利用消元思想计算cos θ的值.【训练3】 已知|a |=|b |=2,(a +2b )·(a -b )=-2,求a 与b 的夹角.解 ∵(a +2b )·(a -b )=|a |2-2|b |2+a ·b =-2.|a |=|b |=2,∴a ·b =2,设a 与b 的夹角为θ,∴cos θ=a ·b |a ||b |=12,又∵θ∈[0,π],∴θ=π3.课堂达标1.已知向量a ,b 和实数λ,下列选项中错误的是( ) A .|a |2=a 2 B .|a ·b |=|a ||b | C .λ(a ·b )=λa ·bD .|a ·b |≤|a ||b |解析 选项B 中,|a ·b |=|a ||b ||cos θ|,其中θ为a 与b 的夹角. ★答案★ B2.若|m |=4,|n |=6,m 与n 的夹角θ为45°,则m ·n =( ) A .12 B .12 2 C .-12 2D .-12解析 m ·n =|m ||n |cos θ=4×6×22=122. ★答案★ B3.已知向量a ,b 的夹角为60°,|a |=2,|b |=1,则|a +2b |=________.解析 |a +2b |2=(a +2b )2=|a |2+2|a |·|2b |·cos 60°+(2|b |)2=22+2×2×2×12+22=4+4+4=12,∴|a +2b |=12=2 3.★答案★ 2 34.已知|a |=1,|b |=2,且(a +b )与a 垂直,则a 与b 的夹角是________.解析 ∵(a +b )·a =a 2+a ·b =0,∴a ·b =-a 2=-1,∴cos θ=a ·b |a ||b |=-11×2=-22,又θ∈[0,π],∴θ=3π4.★答案★3π45.已知向量a ,b 的夹角为60°,且|a |=2,|b |=1,若c =2a -b ,d =a +2b ,求:(1)c ·d ;(2)|c +2d |.解 (1)c ·d =(2a -b )·(a +2b )=2a 2-2b 2+3a ·b =2×4-2×1+3×2×1×12=9.(2)|c +2d |2=(4a +3b )2=16a 2+9b 2+24a ·b =16×4+9×1+24×2×1×12=97,∴|c +2d |=97.课堂小结1.两向量a 与b 的数量积是一个实数,不是一个向量,其值可以为正(当a ≠0,b ≠0,0°≤θ<90°时),也可以为负(当a ≠0,b ≠0,90°<θ≤180°时),还可以为0(当a =0或b =0或θ=90°时).2.数量积对结合律一般不成立,因为(a ·b )·c =|a ||b |·cos 〈a ,b 〉c 是一个与c 共线的向量,而a ·(b ·c )=a ·|b |·|c |cos 〈b ,c 〉是一个与a 共线的向量,两者一般不同.3.我们把|a |cos θ叫做向量a 在b 方向上的投影,|b |cos θ叫做向量b 在a 方向上的投影,其中θ为向量a 与b 的夹角.由数量积的定义a ·b =|a ||b |cos θ可得:|a |cos θ=a ·b |b |;|b |cos θ=a ·b|a |. 4.向量b 在a 上的投影不是向量而是数量,它的符号取决于θ角,注意a 在b 方向上的投影与b 在a 方向上的投影是不同的,应结合图形加以区分.基础过关1.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 .-4 B .4 C .-2D .2解析 根据投影的定义,设a ,b 的夹角为θ,可得向量a 在b 方向上的投影是|a |cos θ=a ·b|b |=-4,故选A . ★答案★ A2.已知a ,b 方向相同,且|a |=2,|b |=4,则|2a +3b |=( ) A .16 B .256 C .8D .64解析 ∵|2a +3b |2=4a 2+9b 2+12a ·b =16+144+96=256,∴|2a +3b |=16. ★答案★ A3.已知a ⊥b ,|a |=2,|b |=3,且3a +2b 与λa -b 垂直,则λ等于( ) A .32B .-32C .±32D .1解析 ∵(3a +2b )·(λa -b ) =3λa 2+(2λ-3)a·b -2b 2=3λa 2-2b 2=12λ-18=0.∴λ=32.★答案★ A4.已知向量a ,b 满足(a +2b )·(5a -4b )=0,且|a |=|b |=1.则a 与b 的夹角θ为________. 解析 因为(a +2b )·(5a -4b )=0,|a |=|b |=1, 所以6a ·b -8+5=0,即a ·b =12.又a ·b =|a ||b |cos θ=cos θ,所以cos θ=12,∵θ∈[0,π],∴θ=π3.★答案★ π35.已知向量OA →⊥AB →,|OA →|=3,则OA →·OB →=________.解析 ∵OA →⊥AB →,∴OA →·AB →=OA →·(OB →-OA →)=OA →·OB →-OA →2=OA →·OB →-9=0,即OA →·OB →=9.★答案★ 96.已知单位向量e 1与e 2的夹角为α,且cos α=13,向量a =3e 1-2e 2与b =3e 1-e 2的夹角为β,求β的余弦值.解 因为a 2=(3e 1-2e 2)2=9-2×3×2×cos α+4=9,所以|a |=3,b 2=(3e 1-e 2)2=9-2×3×1×cos α+1=8,所以|b |=22,a ·b =(3e 1-2e 2)·(3e 1-e 2)=9e 21-9e 1·e 2+2e 22=9-9×1×1×13+2=8,所以cos β=a ·b |a |·|b |=83×22=223.7.已知|a |=4,|b |=3,(2a -3b )·(2a +b )=61. (1)求|a +b |;(2)求向量a 在向量a +b 方向上的投影.解 (1)(2a -3b )·(2a +b )=4a 2-3b 2-4a ·b =4×16-3×9-4a ·b =61,解得a ·b =-6, ∴|a +b |2=a 2+b 2+2a ·b =16+9-12=13,∴|a +b |=13. (2)设a 与a +b 的夹角为θ,a ·(a +b )=a 2+a ·b =10,∴cos θ=104×13=5213,则a 在a +b 方向上的投影为|a |cos θ=4×5213=101313.能力提升8.设四边形ABCD 为平行四边形,|AB →|=6,|AD →|=4.若点M ,N 满足BM →=3MC →,DN →=2NC →,则AM →·NM →=( )A .20B .15C .9D .6解析 由题知AM →·NM →=(AB →+34AD →)·(AM →-AN →)=(AB →+34AD →)·(AB →+34AD →-AD →-23AB →)=(AB →+34AD →)·(13AB →-14AD →)=13AB →2-316AD →2=13×36-316×16=9.★答案★ C9.若非零向量a ·b 满足|a |=3|b |=|a +2b |,则a 与b 的夹角的余弦值是( )A .-13B .13C .23D .-23解析 由|a |=|a +2b |得a 2=a 2+4b 2+4a ·b ,即a ·b =-b 2,所以cos θ=a ·b|a ||b |=-b 23|b |·|b |=-13.★答案★ A10.已知a 是平面内的单位向量,若向量b 满足b·(a -b )=0,则|b |的取值范围是________. 解析 b·(a -b )=a·b -|b |2=|a||b |cos θ-|b |2=0, ∴|b |=|a |cos θ=cos θ (θ为a 与b 的夹角),θ∈[0,π], ∴0≤|b |≤1. ★答案★ [0,1]11.在平行四边形ABCD 中,AD =1,∠BAD =60°,E 为CD 的中点,若AC →·BE →=1,则AB 的长为________.解析 如图,由题意可知,AC →=AB →+AD →,BE →=-12AB →+AD →.因为AC →·BE →=1,所以(AB →+AD →)·⎝⎛⎭⎫-12AB →+AD →=1, 即AD →2+12AB →·AD →-12AB →2=1.①因为|AD →|=1,∠BAD =60°,所以①式可化为1+14|AB →|-12|AB →|2=1.解得|AB →|=0(舍去)或|AB →|=12,所以AB 的长为12.★答案★ 1212.已知平面上三个向量a ,b ,c 的模均为1,它们相互之间的夹角为120°. (1)求证:(a -b )⊥c ;(2)若|k a +b +c |>1(k ∈R ),求k 的取值范围.(1)证明 因为|a |=|b |=|c |=1, 且a ,b ,c 之间夹角均为120°,所以(a -b )·c =a ·c -b ·c =|a ||c |cos 120°-|b ||c |·cos 120°=0, 所以(a -b )⊥c .(2)解 因为|k a +b +c |>1, 所以(k a +b +c )·(k a +b +c )>1,即k 2a 2+b 2+c 2+2k a ·b +2k a ·c +2b ·c >1. 因为a ·b =a ·c =b ·c =cos 120°=-12,所以k 2-2k >0,解得k <0或k >2, 即k 的取值范围是{k |k <0或k >2}.13.(选做题)Rt △ABC 中斜边BC =a ,PQ 是以点A 为圆心、a 为半径的圆上的一条直径,向量PQ →与BC →的夹角为θ.当θ取何值时,BP →·CQ →有最大值,并求此最大值.解 BP →·CQ →=(BA →+AP →)·(CA →+AQ →) =⎝⎛⎭⎫BA →-12PQ →·⎝⎛⎭⎫CA →+12PQ → =BA →·CA →+12(BA →-CA →)·PQ →-14PQ →·PQ →=0+12BC →·PQ →-a 2=12|BC →|·|PQ →|cos θ-a 2 =a 2(cos θ-1),当θ=0°,即PQ →和BC →同方向时,BP →·CQ →有最大值0.。
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第二章 平面向量2.1 平面向量的实际背景及基本概念1.下列各量中不是向量的是 【 】A .浮力B .风速C .位移D .密度2.下列说法中错误..的是 【 】A .零向量是没有方向的B .零向量的长度为0C .零向量与任一向量平行D .零向量的方向是任意的3.把平面上一切单位向量的始点放在同一点,那么这些向量的终点所构成的图形是 【 】A .一条线段B .一段圆弧C .圆上一群孤立点D .一个单位圆4.下列命题:①方向不同的两个向量不可能是共线向量;②长度相等、方向相同的向量是相等向量;③平行且模相等的两个向量是相等向量;④若a ≠b ,则|a |≠|b |. 其中正确命题的个数是 【 】A .1B .2C .3D .45.下列命题中,正确的是 【 】A . 若a b =,则a b =B . 若a b =,则//a bC . 若a b >,则a b >D . 若1a =,则1a =6.在△ABC 中,AB =AC ,D 、E 分别是AB 、AC 的中点,则 【 】A . 与共线B . 与共线C . 与相等D . 与相等7.已知非零向量a ∥b ,若非零向量c ∥a ,则c 与b 必定 .8.已知a 、b 是两非零向量,且a 与b 不共线,若非零向量c 与a 共线,则c 与b 必定 . 9.已知||=1,| AC |=2,若∠BAC =60°,则|BC |= .10.在四边形ABCD 中, AB =DC ,且|AB |=|AD |,则四边形ABCD 是 .2.2 平面向量的线性运算2.2.1 向量的加法运算及其几何意义1.设00,a b 分别是与,a b 向的单位向量,则下列结论中正确的是 【 】A .00a b =B .001a b ⋅= C .00||||2a b += D .00||2a b += 2.在平行四边形中ABCD ,,AB AD ==a b ,则用a 、b 表示AC 的是 【 】A .a +aB .b +bC .0D .a +b3.若++=,则、、 【 】A .一定可以构成一个三角形;B .一定不可能构成一个三角形;C .都是非零向量时能构成一个三角形;D .都是非零向量时也可能无法构成一个三角形4.一船从某河的一岸驶向另一岸船速为1v ,水速为2v ,已知船可垂直到达对岸则 【 】A <B >C ≤D ≥5.若非零向量,a b 满足+=a b b ,则 【 】A.2>2+a a b B.22<+a a b C.2>+2b a b D. 22<+b a b6.一艘船从A 点出发以m/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,船的实际航行的速度的大小为4km/h ,求水流的速度7.一艘船距对岸,以的速度向垂直于对岸的方向行驶,到达对岸时,船的实际航程为8km ,求河水的流速8.一艘船从A 点出发以1v 的速度向垂直于对岸的方向行驶,同时河水的流速为2v ,船的实际航行的速度的大小为4km/h ,方向与水流间的夹角是60︒,求1v 和v9.一艘船以5km/h 的速度在行驶,同时河水的流速为2km/h ,则船的实际航行速度大小最大是km/h ,最小是km/h2.2.2 向量的减法运算及其几何意义1.在△ABC 中, BC =a , CA =b ,则等于 【 】A .a +bB .-a +(-b )C .a -bD .b -a2.下列等式:①a +0=a ②b +a =a +b ③-(-a )=a ④a +(-a )=0 ⑤a +(-b )=a -b 正确的个数是 【 】A .2B .3C .4D .53.下列等式中一定能成立的是 【 】A . +=B . -=C .+=D . -=4.化简-QP ++的结果等于 【 】A .B .C .D .5.如图,在四边形ABCD 中,根据图示填空:a +b = ,b +c = ,c -d = ,a +b +c -d = .6.一艘船从A 点出发以23km/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶,而船实际行驶速度的大小为4 km/h ,则河水的流速的大小为 .7.若a 、b 共线且|a +b |<|a -b |成立,则a 与b 的关系为 .8.在正六边形ABCDEF 中, =m , =n ,则= .9.已知a 、b 是非零向量,则|a -b |=|a |+|b |时,应满足条件 .10.在五边形ABCDE 中,设=a , =b , =c , =d ,用a 、b 、c 、d 表示.2.2.3 向量数乘运算及其几何意义1.下列命题中正确的是 【 】A .OA OB AB -= B .0AB BA +=C .00AB ⋅=D .AB BC CD AD ++=2.下列命题正确的是 【 】A .单位向量都相等B .若与是共线向量,与是共线向量,则与是共线向量C .||||b -=+,则0a b ⋅=D .若0a 与0b 是单位向量,则001a b ⋅=3. 已知向量,01≠e R ∈λ,+=1e a λb e ,2=21e 若向量a 与b 共线,则下列关系一定成立是【 】 A . 0=λ B . 02=e C .1e ∥2e D .1e ∥2e 或0=λ4.对于向量,,a b c 和实数λ ,下列命题中真命题是 【 】A .若0 =⋅b a ,则0a =或0b =B .若0a λ=,则0λ=或0a =C .若22a b =,则a b =或a b =- D .若 c a b a ⋅=⋅,则b c =5.下列命题中,正确的命题是 【 】A .a b a +≥且.a b b +≥B .a b a +≥或.a b b +≥C .若,a b c >>则c b b a +>+D .若a 与 b 不平行,则a b a b +>+6.已知ABCD 是平行四边形,O 为平面上任意一点,设,,,OA a OB b OC c OD d ====,则有【 】A .0 =+++d c b aB .0 =-+-d c b aC .0 =--+d c b aD .0 =+--d c b a7.向量a 与 b 都不是零向量,则下列说法中不正确的是 【 】A .向量a 与 b 同向,则向量a + b 与a 的方向相同B .向量a 与 b 同向,则向量a + b 与b 的方向相同C .向量a 与 b 反向,且,b a >则向量a + b 与a 同向D .向量a 与 b 反向,且,b a <则向量a + b 与a 同向8.若a 、b 为非零向量,且|a +b |=|a |+|b |,则有 【 】A .a ∥b 且a 、b 方向相同B .a =bC .a =-bD .以上都不对9.在四边形ABCD 中,AB -DC -CB 等于 【 】 A . B .BD C .AD D .2.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1 平面向量基本定理1.若ABCD 是正方形,E 是DC 边的中点,且,AB a AD b ==,则BE 等于 【 】A .12b a +B .12b a -C .12a b +D . 12a b - 2. 若O 为平行四边形ABCD 的中心, = 4e 1, = 6e 2,则3e 2-2e 1等于 【 】A .B .C .D .3. 已知ABC ∆的三个顶点,,A B C 及平面内一点P ,满足0PA PB PC ++=,若实数λ满AB AC AP λ+=,则λ的值为 【 】A .2B .32C .3D .64. 在ABC △中,AB =c ,AC =b .若点D 满足2BD DC =,则AD = 【 】A .2133+b cB .5233-c bC .2133-b cD .1233+b c 5. 如右图在平行四边形ABCD 中,=,b AD =,3=,M 为BC 的中点,则=【 】A .2141-B .2141-C .)(41-D .)(41- 6.如右图,在平行四边形ABCD 中,E 、F 分别是BC 、CD的中点, D E 与A F 相交于点H , 设b a 则,,==等于_____. 7.已知D 为ABC ∆的边BC 的中点,ABC ∆所在平面内有一点P ,满足0PA BP CP ++=,设||||AP PD λ=,则λ的值为______ 8.在平行四边形ABCD 中,E 和F 分别是边CD 和BC 的中点,或μλ+=,其中λ,μR ,则λ+μ= _________.9.在 ABCD 中,设对角线AC =a ,=b 试用a , b 表示,BC10.设1e , 2e 是两个不共线向量,已知AB =21e +k 2e , CB =1e +32e , CD =21e -2e , 若三点A , B , D 共线,求k 的值2.3.2—2.3.3 平面向量的正交分解和坐标表示及运算1. 若(2,4)AB =,(1,3)AC =, 则BC = 【 】A .(1,1)B .(-1,-1)C .(3,7)D .(-3,-7)2.下列各组向量中,不能作为平面内所有的向量的基底的一组是 【 】A.)5,0(),2,1(=-= B.)1,2(),2,1(==C.)4,3(),1,2(=-=b a D.)2,4(),1,2(-=-=b aCB EC ADHF3.已知平面向量(11)(11)==-,,,a b ,则向量1322-=a b 【 】 A.(21)--, B.(21)-, C.(10)-, D.(12)-, 4.若向量()3,2-=x a 与向量()2,1+=y b 相等,则 【 】A .x =1,y =3B .x =3,y =1C .x =1,y = -5D .x =5,y = -15.点B 的坐标为(1,2),的坐标为(m ,n ),则点A 的坐标为 【 】A .()n m --2,1B .()2,1--n mC .()n m ++2,1D .()m n ++2,16.在平行四边形ABCD 中,AC 为一条对角线,若(2,4)AB =,(1,3)AC =,则BD = 【 】A .(-2,-4)B .(-3,-5)C .(3,5)D .(2,4)7.已知向量)3,1(=,)0,2(-=,则+=_____________________.8.已知向量()1,2-=a ,()3,1-=b ,则b a 32-的坐标是 .9.已知点O 是平行四边形ABCD 的对角线交点,AD =(2,5),AB =(-2,3),则CD 坐标为 ,DO 坐标为 ,CO 的坐标为 .10.已知OA =(x 1,y 1),OB =(x 2,y 2),线段AB 的中点为C ,则OC 的坐标为 .2.3.4 平面向量共线的坐标表示1. 已知平面向量(1,2)a =,(2,)b m =-,且a //b ,则23a b += 【 】A .(5,10)--B .(4,8)--C .(3,6)--D .(2,4)--2.已知向量()3,x a = ,()1,3-=b , 且a 与b 共线,则x 等于 【 】A . 1-B . 9C .9-D .13.已知()5,2-=a ,︱b ︱=︱a 2︱,若b 与a 反向,则b 等于 【 】A .(-4,10)B .(4,-10)C .(-1 , 25)D . (1, 25-) 4. 平行四边形ABCD 的三个顶点为A (-2,1)、B (-1,3)、C (3,4),则点D 的坐标是【 】A .(2,1)B .(2,2)C . (1,2)D .(2,3) 5.与向量()5,12=d 不.平行的向量是 【 】 A .()5,12-- B .⎪⎭⎫ ⎝⎛135,1312 C .()5,12- D .()10,24 6.已知a ,b 是不共线的向量,AB =λa +b ,AC =a +μb (λ,μ∈R), 那么A ,B ,C 三点时λ,μ满足的条件是 【 】A .λ+μ=2B .λ-μ=1C .λμ=-1D .λμ=17.与向量)4,3(--=同方向的单位向量是_______.8.设向量(12)(23)==,,,a b ,若向量λ+a b 与向量(47)=--,c 共线,则=λ .9.已知A (-1,-2),B (4,8),C (5,x ),如果A ,B ,C 三点共线,则x 的值为 .10.已知向量()2,3=a ,()1,1-=b ,向量m 与b a 23-平行,︱m ︱=4137求向量m 的坐标.2.4平面向量的数量积2.4.1平面向量的数量积的物理背景及其含义 1下列叙述不正确的是 【 】A 向量的数量积满足交换律B 向量的数量积满足分配律C 向量的数量积满足结合律D a ·b 是一个实数 2已知|a |=6,|b |=4,a 与b 的夹角为60°,则(a +2b )·(a -3b )等于 【 】 A 72 B -72 C 36 D -36 3. 已知向量a =1,b =2,b a ⋅=1,则向量a 与b 的夹角大小为A .4πB .3π C .32π D .65π 4已知|a |=1,|b |=2,且(a -b )与a 垂直,则a 与b 的夹角是 【 】A 60°B 30°C 135°D 45°5.若平面四边形ABCD 满足0,()0,AB CD AB AD AC →→→→→→=∙=+-则该四边形一定是 【 】A .正方形B .矩形C .菱形D .直角梯形 6.若向量a →=(cos sin )αα,,b →=(cos sin )ββ,,则a →与b →一定满足 【 】A .a →与b →的夹角等于αβ-B .a b →⊥→C .a b →→//D .()()a b a b →+→⊥→-→7.下列式子中(其中的a 、b 、c 为平面向量),正确的是 【 】A .=-B .a (b ·c )= (a ·b )cC .()()(,)a a λμλμλμ=∈RD .00=⋅AB 8设|a |=3,|b |=5,且a +λb 与a -λb 垂直,则λ=9已知a +b =2i -8j ,a -b =-8i +16j ,其中i 、j 是直角坐标系中x 轴、y 轴正方向上的单位向量,那么a ·b = .10已知a ⊥b 、c 与a 、b 的夹角均为60°,且|a |=1,|b |=2,|c |=3,则(a +2b -c )2=______ 11已知|a |=1,|b |=2,(1)若a ∥b ,求a ·b ;(2)若a 、b 的夹角为60°,求|a +b |;(3)若a -b 与a 垂直,求a 与b 的夹角12设m 、n 是两个单位向量,其夹角为60°,求向量a =2m +n 与b =2n -3m 的夹角2.4.2平面向量数量积的坐标表示、模、夹角 1. 已知向量(56)=-,a ,(65)=,b ,则a 与b 【 】A .垂直B .不垂直也不平行C .平行且同向D .平行且反向2.若a =(-4,3),b =(5,6),则3|a |2-4b a ⋅= 【 】A .23B .57C .63D .833.已知a (1,2),b (2,3),c (-2,5),则△a b c 为 【 】A .直角三角形B .锐角三角形C .钝角三角形D .不等边三角形4.已知a =(4,3),向量b 是垂直a 的单位向量,则b 等于 【 】A .)54,53(或)53,54( B .)54,53(或)54,53(--C .)54,53(-或)53,54(-D .)54,53(-或)54,53(- 5.已知a =(2,3),b =(-4,7),则a 在b 方向上的投影为 【 】A .13B .513C .565D .656.已知|a |=10,b =(1,2)且a ∥b ,则a 的坐标为 .7.已知a =(1,2),b (1,1),c =b -k a ,若c ⊥a ,则c = .8.a =(2,3),b =(-2,4),则(a +b )·(a -b )= .9.已知a (3,2),b (-1,-1),若点P (x ,-21)在线段a b 的中垂线上,则x = . 10.已知a (1,0),b (3,1),c (2,0),且a =,b =,则a 与b 的夹角为 .11.已知a =(3,-1),b =(1,2),求满足条件x ·a =9与x ·b =-4的向量x .2.5平面向量应用举例1.在四边形ABCD 中,−→−AB ·0=−→−BC ,=−→−BC −→−AD ,则四边形ABCD 的形状是 【 】A .直角梯形B .菱形C .矩形D .正方形2.设,20时πθ<≤已知两个向量12(cos ,sin ),(2sin ,2cos )op op θθθθ==+-,12PP 则向量长度的最大值是 【 】A .2B .32C .3D .233.力1F 、2F 共同作用在某质点上,已知2121,12||,5||F F N F N F 与且==互相垂直,则质点所受合 力的大小为 【 】A .7NB .17NC .13ND .10N 4.在△ABC 中,若 BC a CA b AB c ===,,且 a b b c c a ==, 则△ABC 的形状是【 】A .锐角三角形B .直角三角形C .等腰直角三角形D .等边三角形5.已知作用于点O 的力21,F F 的大小分别为6,6,且两力间的夹角为60︒,则两力合力的大小为 .6.已知三点O (0,0),A (1,0),P (x ,y )且设0,1≠≥y x .(1)如果选取一点Q ,使四边形OAPQ 成为一平行四边形,则Q 的坐标是___________;(2)如果还要求AP 的中垂线通过Q 点,则x ,y 的关系是____________;(3)再进一步要求四边形OAPQ 是菱形,则x =___________时.7. 有一两岸平行的河流,水速为1,小船的速度为2,为使所走路程最短,小船应朝与水速成_______角的方向行驶.8. 一架飞机从A 地按北偏西300的方向飞行300km 后到达B 地,然后向C 地飞行.已知C 地在A 地北偏东600的方向处,且A 、C 两地相距300km ,求飞机从B 地向C 地飞行的方向及B 、C 两地的距离.9.已知两点),(11y x A ,),(22y x B ,试用向量的方法证明以线段AB 为直径的圆的方程为0))(())((2121=--+--y y y y x x x x .10.已知向量−→−OA 、−→−OB 、−→−OC 满足−→−OA +−→−OB +−→−OC =0,||−→−OA =||−→−OB =1||=−→−OC ,求证:ABC ∆是正三角形.第二章 平面向量参考答案2.1 平面向量的实际背景及基本概念1.D2.A3.D4.A5.B6.B7.c ∥b8.不共线9.3 10.菱形2.2 平面向量的线性运算2.2.1 向量的加法运算及其几何意义1.C2.D3.D4.B5.C6.2 km/h7.4 km/h8., 2 km/h9. 7 km/h ,3 km/h2.2.2 向量的减法运算及其几何意义1.B2.C3.D4.B5.-f -e f 06.2 km/h7.a 与b 的方向相反且都不为零向量8.m -n 9.a 与b 反向 10.b +d -a -c2.2.3 向量数乘运算及其几何意义1.D2.C3.D4.B5.D6.B7.D8.A9.C2.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1 平面向量基本定理 1.B 2.B 3.C 4.A 5.C 6.2455+a b 7.2 8. 34 9. AO =OC =21a ,BO =21BD =21b ,∴AB =AO +OB =AO -BO =21a -21b , BC =BO +OC =OC +BO =21a +21b 。