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- 2021-06-24 发布
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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.
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