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1、專項強化練(七) 平面向量
A組——題型分類練
題型一 平面向量的線性運算
1.已知平面上不共線的四點O,A,B,C,若+2=3,則的值為________.
解析:由+2=3,得-=2-2,
即=2,所以=.
答案:
2.在?ABCD中,=a,=b,=3,M為BC的中點,則=____________(用a,b表示).
解析:由=3得==(a+b),=a+b,所以=-=(a+b)-=-a+b.
答案:-a+b
3.已知Rt△ABC的面積為2,∠C=90,點P是Rt△ABC所在平面內的一點,滿足=+,則的最大值是________.
解析:由條件可知||||=4,=0,因為=-
2、=--,=-=--,故==97-9||-4||≤97-122=73,當且僅當9||=4||,即||=,||=3時等號成立.
答案:73
[臨門一腳]
1.對相等向量、零向量、單位向量等概念的理解要到位.
2.用幾個基本向量表示某個向量問題的基本技巧:(1)觀察各向量的位置;(2)尋找相應的三角形或平行四邊形;(3)運用法則找關系;(4)化簡結果.
3.線性運算由于基底運用難度較大,能建立坐標系的時候,建系優(yōu)先.
4.利用兩向量共線證明三點共線要強調有一個公共點.
5.已知=λ+μ (λ,μ為常數(shù)),則A,B,C三點共線的充要條件是λ+μ=1.
題型二 平面向量的坐標表示
1.
3、(2019錫山中學模擬)已知向量a,b滿足a+2b=(-3,4),2a-b=(4,-2),則a2+b2=________.
解析:得a=(1,0),b=(-2,2).所以a2+b2=|a|2+|b|2=1+(-2)2+22=9.
答案:9
2.已知向量a=(1,2),b=(x,1),u=a+2b,v=2a-b,且u∥v,則實數(shù)x的值是________.
解析:因為u=(1+2x,4),v=(2-x,3),u∥v,
所以8-4x=3+6x,所以x=.
答案:
3.已知向量a=(1,2),b=(2,-3).若向量c滿足(c+a)∥b,c⊥(a+b),則c=____________.
4、
解析:不妨設c=(m,n),
則a+c=(1+m,2+n),a+b=(3,-1),
對于(c+a)∥b,有-3(1+m)=2(2+n).①
對于c⊥(a+b),有3m-n=0.②
聯(lián)立①②,解得m=-,n=-.
故c=.
答案:
[臨門一腳]
1.解決向量的坐標運算問題,關鍵是掌握線性運算法則及坐標運算的特點.一般地,已知有向線段兩端點的坐標,應先求出向量的坐標.解題時注意利用向量相等(橫、縱坐標分別相等)建立方程(組)求解.
2.若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a∥b的充要條件不能表示成=,因為x2,y2有可能等于0,應表示為x1y2-x2y1=0.
題型三
5、 平面向量的數(shù)量積
1.已知向量a=(3,-2),b=(1,0),向量λa+b與a-2b垂直,則實數(shù)λ的值為________.
解析:依題意,λa+b=(3λ+1,-2λ),a-2b=(1,-2),所以(λa+b)(a-2b)=7λ+1=0,λ=-.
答案:-
2.已知向量與的夾角為120,且||=2,||=3.若=λ+,且⊥,則實數(shù)λ的值為________.
解析:由題意得,=-3,由=(λ+)(-)=0,得λ-λ2+2-=0,即-3λ-4λ+9+3=0,故λ=.
答案:
3.(2019丹陽中學月考)在直角坐標系中,已知三點A(a,1),B(3,b),C(4,5),O為坐標原點
6、.若向量與在向量方向上的投影相等,且=-10,則a-b=________.
解析:因為向量與在向量方向上的投影相等,所以=,
3a+b=12+5b,即3a-4b-12=0,①
又=(3-a,b-1),=(4,5),所以=-4a+5b+7=-10,即4a-5b-17=0,②
②-①得a-b=5.
答案:5
4.(2018武漢調研)在矩形ABCD中,AB=2,AD=1.邊DC上的動點P(包含點D,C)與CB延長線上的動點Q(包含點B)滿足||=||,則的最小值為________.
解析:以點A為坐標原點,分別以AB,AD所在直線為x軸,y軸建立如圖所示的平面直角坐標系,設P(x,1)
7、,Q(2,y),由題意知0≤x≤2,-2≤y≤0.∵||=||,∴|x|=|y|,∴x=-y.∵=(-x,-1),=(2-x,y-1),∴=-x(2-x)-(y-1)=x2-2x-y+1=x2-x+1=2+,∴當x=時,取得最小值,為.
答案:
5.在△ABC中,AB⊥AC,AB=,AC=t,P是△ABC所在平面內一點,若=+,則△PBC面積的最小值為________.
解析:由于AB⊥AC,故以AB,AC所在直線分別為x軸,y軸,建立平面直角坐標系(圖略),則B,C(0,t),因為=+,所以點P坐標為(4,1),直線BC的方程為t2x+y-t=0,所以點P到直線BC的距離為d=,BC=
8、,所以△PBC的面積為=≥,當且僅當t=時取等號.
答案:
[臨門一腳]
1.若向量a,b,c滿足ab=ac(a≠0),則不一定有b=c.
2.兩個向量a與b的夾角為銳角(鈍角),則有ab>0(ab<0),反之不成立(因為夾角為0(π)時不成立).
3.在數(shù)量積的基本運算中,經(jīng)常用到數(shù)量積的定義、模、夾角等公式,尤其對|a|=要引起足夠重視,是求模常用的公式.
4.數(shù)量積的運算中,ab=0?a⊥b,是對非零向量而言的,若a=0,雖然有ab=0,但不能說a⊥b.
5.平面向量的求解常見方法有定義法、坐標法、轉化法、極化恒等式法、投影法.
B組——高考提速練
1.(2019鹽
9、城中學模擬)已知向量a=(1,2),b=(-3,m),若a∥(2a-b),則a在b方向上的投影是________.
解析:2a-b=(2,4)-(-3,m)=(5,4-m),因為a∥(2a-b),所以1(4-m)-25=0,所以m=-6,所以b=(-3,-6),所以a在b方向上的投影是==-.
答案:-
2.如圖,已知=a,=b,=3,用a,b表示,則=________.
解析:因為=-=a-b,又=3,所以==(a-b),
所以=+=b+(a-b)=a+b.
答案:a+b
3.(2019白蒲中學模擬)在平行四邊形ABCD中,若=x+y,則x-y=________.
解析:在平
10、行四邊形ABCD中=+=+,所以=-,
所以x=1,y=-1,則x-y=2.
答案:2
4.已知|a|=3,|b|=4,且a與b不共線,若向量a+kb與a-kb垂直,則k=________.
解析:因為(a+kb)⊥(a-kb),
所以(a+kb)(a-kb)=0,
即|a|2-k2|b|2=0.
又因為|a|=3,|b|=4,所以k2=,即k=.
答案:
5.(2019啟東中學模擬)已知||=6,||=2,∠AOB=30,若t∈R,則|+t|的最小值為______ .
解析:|+t|=|+t(-)|=|(1-t)+t|,則|+t|2=(1-t)22+t22+2(1-t)t
11、
=36(1-t)2+12t2+2t(1-t)62
=12(t2-3t+3),當t=時,|+t|取得最小值3.
答案:3
6.如圖,在△ABC中,AB=AC=3,cos∠BAC=,=2,則的值為________.
解析:由=2,得=(+2).又=-,AB=AC=3,cos∠BAC=,所以 =(+2)(-)=(-9+3)=-2.
答案:-2
7.(2019揚州中學模擬)已知在等腰直角三角形ABC中,BA=BC=2,若=2,則=________.
解析: 如圖,
=(+)
=2+
=22+||||cos 135
=4+22
=-2.
答案:-2
8.將向量=(1,1)
12、繞原點O逆時針方向旋轉60得到,則=____________.
解析:法一:=(1,1),設=(x,y),則||=||==,=||||cos 60=1,又由向量的坐標運算可知=x+y=1,①
||=||==,化簡得x2+y2=2,②
因為點B在第二象限,故x<0,所以解得
故=.
法二:因為||=||==,直線OB的傾斜角為60+45=105,故點B的橫坐標xB=||cos(60+45)==,縱坐標yB=||sin(60+45)==,故=.
答案:
9.若向量a=(cos 15,sin 15),b=(cos 75,sin 75),則a+b與a的夾角為________.
解析:a
13、+b=(cos 15+cos 75,sin 15+sin 75)=(cos 15+sin 15,sin 15+cos 15),則(a+b)a=cos 15(cos 15+sin 15)+sin 15(cos 15+sin 15)=1+2cos 15sin 15=1+sin 30=,
|a+b|=
=
==,
cos〈a+b,a〉===,又〈a+b,a〉∈[0,π],所以〈a+b,a〉=.
答案:
10.(2019江都中學模擬)如圖,在平行四邊形ABCD中,M是BC的中點,且AD=DM,N是線段BD上的動點,過點N作AM的垂線,垂足為H,設=λ1+λ2,則當最小時,λ1+λ2
14、的值為________.
解析:=||||cos〈,〉,由圖易知向量,所成的角為鈍角,所以cos〈,〉<0,因為NH⊥AM,所以=-||||.當最小時,的模最大,數(shù)形結合易知點N與點D重合時,的模最大,即最小,如圖.因為AD=DM,DH⊥AM,所以H是AM的中點,則=+=+=(+)+=+=+=+,所以λ1+λ2=.
答案:
11.如圖,等邊△ABC的邊長為2,頂點B,C分別在x軸的非負半軸,y軸的非負半軸上移動,M為AB的中點,則的最大值為________.
解析:設∠OBC=θ,因為BC=2,所以B(2cos θ,0),C(0,2sin θ),則=(-2cos θ,2sin θ)
15、,設=(x,y),因為△ABC是邊長為2的等邊三角形,所以解得即=(sin θ-cos θ,cos θ+sin θ),則=+=(sin θ+cos θ,cos θ+sin θ),因為M為AB的中點,所以=+=sin θ+cos θ,cos θ+sin θ,所以=+sin 2θ++sin 2θ+cos2θ=sin 2θ+cos 2θ+=sin(2θ+φ)+其中cos φ=,sin φ=,所以的最大值為+.
答案:+
12.已知△ABC的三個內角為A,B,C,重心為G,若2sin A+sin B+3sin C=0,則cos B=________.
解析:設a,b,c分別為角A,B,C所對的邊
16、,
由正弦定理得2a+b+3c=0,
則2a+b=-3c=-3c(--),
即(2a-3c)+(b-3c)=0.
又,不共線,所以
由此得2a=b=3c,所以a=b,c=b,
于是由余弦定理得cos B==.
答案:
13.已知平面向量α,β滿足|β|=1,且α與β-α的夾角為120,則|α|的取值范圍為________.
解析:法一:由|β|=1,且α與β-α的夾角為120,作向量=α,=β-α,則=β,在△OAB中,∠OAB=60,OB=1,則由正弦定理=,得OA=sin∠ABO∈,即0<|α|≤.
法二:設|α|=u,|β-α|=v,由|β|2=|α+(β-α)|2=
17、α2+2α(β-α)+(β-α)2,得v2-uv+u2-1=0,再由關于v的一元二次方程有解,得u2-4(u2-1)≥0,又u>0,故0