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  • 2021-06-24 发布

高考数学专题复习练习第4讲 平面向量应用举例

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第4讲 平面向量应用举例 一、选择题 ‎1.△ABC的三个内角成等差数列,且(+)·=0,则△ABC一定是(  ).‎ A.等腰直角三角形 B.非等腰直角三角形 C.等边三角形 D.钝角三角形 解析 △ABC中BC边的中线又是BC边的高,故△ABC为等腰三角形,又A,B,C成等差数列,故B=.‎ 答案 C ‎2. 半圆的直径AB=4,O为圆心,C是半圆上不同于A、B的任意一点,若P为半径OC的中点,则(+)·的值是(  )‎ A.-2‎ B.-1‎ C.2‎ D.无法确定,与C点位置有关 解析 (+)·=2·=-2.‎ 答案 A ‎3. 函数y=tanx-的部分图象如图所示,则(+)·= (  ).‎ A.4 B.6‎ C.1 D.2‎ 解析 由条件可得B(3,1),A(2,0),‎ ‎∴(+)·=(+)·(-)=2-2=10-4=6.‎ 答案 B ‎4.在△ABC中,∠BAC=60°,AB=2,AC=1,E,F为边BC的三等分点,则·=(  ).‎ A. B. C. D. 解析 法一 依题意,不妨设=E,=2,‎ 则有-=(-),即=+;‎ -=2(-),即=+.‎ 所以·=· ‎=(2+)·(+2)‎ ‎=(22+22+5·)‎ ‎=(2×22+2×12+5×2×1×cos 60°)=,选A.‎ 法二 由∠BAC=60°,AB=2,AC=1可得∠ACB=90°,‎ 如图建立直角坐标系,则A(0,1),E,F,‎ ‎∴·=·=·+(-1)·(-1)=+1=,选A.‎ 答案 A ‎5.如图所示,已知点G是△ABC的重心,过G作直线与AB,AC两边分别交于M,N两点,且=x,=y,则的值为(  ).‎ A.3 B. C.2 D. 解析 (特例法)利用等边三角形,过重心作平行于底边BC的直线,易得=.‎ 答案 B ‎6.△ABC的外接圆圆心为O,半径为2,++=0,且||=||,则在方向上的投影为 (  ).‎ A.1 B.‎2 ‎ C. D.3‎ 解析 如图,由题意可设D为BC的中点,由++=0,得+2=0,即=2,∴A,O,D共线且||=2||,又O为△ABC的外心,‎ ‎∴AO为BC的中垂线,‎ ‎∴||=||=||=2,||=1,‎ ‎∴||=,∴在方向上的投影为.‎ 答案 C 二、填空题 ‎7. △ABO三顶点坐标为A(1,0),B(0,2),O(0,0),P(x,y)是坐标平面内一点,满足·≤0,·≥0,则·的最小值为________.‎ 解析 ∵·=(x-1,y)·(1,0)=x-1≤0,∴x≤1,∴-x≥-1,‎ ‎∵·=(x,y-2)·(0,2)=2(y-2)≥0,∴y≥2.‎ ‎∴·=(x,y)·(-1,2)=2y-x≥3.‎ 答案 3‎ ‎8.已知平面向量a,b满足|a|=1,|b|=2,a与b的夹角为.以a,b为邻边作平行四边形,则此平行四边形的两条对角线中较短的一条的长度为________.‎ 解析 ∵|a+b|2-|a-b|2=‎4a·b=4|a||b|cos=4>0,‎ ‎∴|a+b|>|a-b|,又|a-b|2=a2+b2-‎2a·b=3,∴|a-b|=.‎ 答案  ‎9.已知向量a=(x-1,2),b=(4,y),若a⊥b,则9x+3y的最小值为________.‎ 解析 若a⊥b,则4(x-1)+2y=0,即2x+y=2.‎ ‎9x+3y=32x+3y≥2×=2×=6.‎ 当且仅当x=,y=1时取得最小值.‎ 答案 6‎ ‎10.已知|a|=2|b|≠0,且关于x的函数f(x)=x3+|a|x2+a·bx在R上有极值,则a与b的夹角范围为________.‎ 解析 由题意得:f′(x)=x2+|a|x+a·b必有可变号零点,即Δ=|a|2-‎4a·b>0,即4|b|2-8|b|2cos〈a,b〉>0,即-1≤cos〈a,b〉<.所以a与b的夹角范围为.‎ 答案  三、解答题 ‎11.已知A(2,0),B(0,2),C(cos θ,sin θ),O为坐标原点 ‎(1) ·=-,求sin 2θ的值.‎ ‎(2)若|+|=,且θ∈(-π,0),求与的夹角.‎ 解 (1) =(cos θ,sin θ)-(2,0)‎ ‎=(cos θ-2,sin θ)‎ ‎=(cos θ,sin θ)-(0,2)=(cos θ,sin θ-2).‎ ‎·=cos θ(cos θ-2)+sin θ(sin θ-2)‎ ‎=cos2θ-2cos θ+sin2θ-2sin θ ‎=1-2(sin θ+cos θ)=-.‎ ‎∴sin θ+cos θ=,‎ ‎∴1+2sin θcos θ=,‎ ‎∴sin 2θ=-1=-.‎ ‎(2)∵=(2,0),=(cos θ,sin θ),‎ ‎∴+=(2+cos θ,sin θ),‎ ‎∴|+|==.‎ 即4+4cos θ+cos2θ+sin2θ=7.‎ ‎∴4cos θ=2,即cos θ=.‎ ‎∵-π<θ<0,∴θ=-.‎ 又∵=(0,2),=,‎ ‎∴cos 〈,〉===-.‎ ‎∴〈,〉=.‎ ‎12.已知A,B,C的坐标分别为A(3,0),B(0,3),C(cos α,sin α),α∈.‎ ‎(1)若||=||,求角α的值;‎ ‎(2)若·=-1,求的值.‎ 解 (1)∵=(cos α-3,sin α),=(cos α,sin α-3),‎ ‎∴2=(cos α-3)2+sin2α=10-6cos α,‎ 2=cos2α+(sin α-3)2=10-6sin α,‎ 由||=||,可得2=2,‎ 即10-6cos α=10-6sin α,得sin α=cos α.‎ 又α∈,∴α=.‎ ‎(2)由·=-1,‎ 得(cos α-3)cos α+sin α(sin α-3)=-1,‎ ‎∴sin α+cos α=.①‎ 又==2sin αcos α.‎ 由①式两边分别平方,得1+2sin αcos α=,‎ ‎∴2sin αcos α=-.‎ ‎∴=-.‎ ‎13.已知向量a=(cos x,sin x),b=(-cos x,cos x),c=(-1,0).‎ ‎(1)若x=,求向量a与c的夹角;‎ ‎(2)当x∈时,求函数f(x)=‎2a·b+1的最大值,并求此时x的值.‎ 解 (1)设a与c夹角为θ,当x=时,a=,‎ cos θ== ‎=-.∵θ∈[0,π],∴θ=.‎ ‎(2)f(x)=‎2a·b+1=2(-cos2x+sin xcos x)+1=2sin xcos x-(2cos2x-1)=sin 2x-cos 2x=sin,‎ ‎∵x∈,∴2x-∈,‎ 故sin∈,∴当2x-=,‎ 即x=时,f(x)max=1.‎ ‎14.已知向量m=,‎ n=.‎ ‎(1)若m·n=1,求cos的值;‎ ‎(2)记f(x)=m·n,在△ABC中,角A,B,C的对边分别是a,b,c,且满足(‎2a-c)cos B=bcos C,求函数f(A)的取值范围.‎ 解 (1)m·n=sin ·cos +cos2 ‎=sin +=sin+,‎ ‎∵m·n=1,∴sin=.‎ cos=1-2sin2=,‎ cos=-cos=-.‎ ‎(2)∵(‎2a-c)cos B=bcos C,‎ 由正弦定理得(2sin A-sin C)cos B=sin Bcos C,‎ ‎∴2sin Acos B-sin Ccos B=sin Bcos C.‎ ‎∴2sin Acos B=sin(B+C).‎ ‎∵A+B+C=π,∴sin(B+C)=sin A≠0.‎ ‎∴cos B=,∵0<B<π,∴B=,∴0<A<.‎ ‎∴<+<,sin∈.‎ 又∵f(x)=sin+,∴f(A)=sin+.‎ 故函数f(A)的取值范围是.‎