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  • 2021-06-25 发布

2012年高考数学真题分类汇编F 平面向量 (文科)

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F 平面向量 F1 平面向量的概念及其线性运算 ‎4.H1、F1[2012·上海卷] 若d=(2,1)是直线l的一个方向向量,则l的倾斜角的大小为________(结果用反三角函数值表示).‎ ‎4.arctan [解析] 考查直线的方向向量、斜率与倾斜角三者之间的关系,关键是求出直线的斜率.‎ 由已知可得直线的斜率k=,k=tanα,所以直线的倾斜角α=arctan.‎ ‎20.H5、F1、H1[2012·陕西卷] 已知椭圆C1:+y2=1,椭圆C2以C1的长轴为短轴,且与C1有相同的离心率.‎ ‎(1)求椭圆C2的方程;‎ ‎(2)设O为坐标原点,点A,B分别在椭圆C1和C2上,=2,求直线AB的方程.‎ ‎20.解:(1)由已知可设椭圆C2的方程为+=1(a>2),‎ 其离心率为,故=,则a=4,‎ 故椭圆C2的方程为+=1.‎ ‎(2)解法一:A,B两点的坐标分别记为(xA,yA),(xB,yB),‎ 由=2及(1)知,O,A,B三点共线且点A,B不在y轴上,‎ 因此可设直线AB的方程为y=kx.‎ 将y=kx代入+y2=1中,得(1+4k2)x2=4,所以x=,‎ 将y=kx代入+=1中,得(4+k2)x2=16,所以x=,‎ 又由=2得x=4x,即=,‎ 解得k=±1,故直线AB的方程为y=x或y=-x.‎ 解法二:A,B两点的坐标分别记为(xA,yA),(xB,yB),‎ 由=2及(1)知,O,A,B三点共线且点A,B不在y轴上,‎ 因此可设直线AB的方程为y=kx.‎ 将y=kx代入+y2=1中,得(1+4k2)x2=4,所以x=,‎ 由=2得x=,y=,‎ 将x,y代入+=1中,得=1,‎ 即4+k2=1+4k2,解得k=±1,‎ 故直线AB的方程为y=x或y=-x.‎ F2 平面向量基本定理及向量坐标运算 ‎13.F2、F3[2012·湖北卷] 已知向量a=(1,0),b=(1,1),则 ‎(1)与‎2a+b同向的单位向量的坐标表示为________;‎ ‎(2)向量b-‎3a与向量a夹角的余弦值为________.‎ ‎13.[答案] (1) (2)- ‎ ‎[解析] (1)由题意,‎2a+b=(3,1),所以与‎2a+b同向的单位向量的坐标为,即.‎ ‎(2)因为a=(1,0),b=(1,1),所以b-‎3a=(-2,1).设向量b-‎3a与向量a的夹角为θ,则cosθ===-.‎ ‎3.F2[2012·广东卷] 若向量=(1,2),=(3,4),则=(  )‎ A.(4,6) B.(-4,-6)‎ C.(-2,-2) D.(2,2)‎ ‎3.A [解析] 因为=+=(1,2)+(3,4)=(4,6).所以选择A.‎ ‎9.F2[2012·全国卷] △ABC中,AB边的高为CD,若=a,=b,a·b=0,|a|=1,|b|=2,则=(  )‎ A.a-b B.a-b C.a-b D.a-b ‎9.D [解析] 本小题主要考查平面向量的基本定理,解题的突破口为设法用a和b作为基底去表示向量.‎ 易知a⊥b,|AB|=,用等面积法求得|CD|=,‎ ‎∵AD==,AB=,∴==(a-b),故选D.‎ ‎7.F2、C6[2012·陕西卷] 设向量a=(1,cosθ)与b=(-1,2cosθ)垂直,则cos2θ等于(  )‎ A. B. C.0 D.-1‎ ‎7.C [解析] 由向量垂直的充要条件可知,要使两向量垂直,则有-1+2cos2θ=0,则cos2θ=2cos2θ-1=0.故选C.‎ ‎6.F2、F3[2012·重庆卷] 设x∈R,向量a=(x,1),b=(1,-2),且a⊥b,则|a+b|=(  )‎ A. B. C.2 D.10‎ ‎6.B [解析] 因为a⊥b,所以a·b=0,即x·1+1·(-2)=0,解得x=2,所以a+b=(3,-1),|a+b|==,选B.‎ F3 平面向量的数量积及应用 ‎12.F3[2012·上海卷] 在矩形ABCD中,边AB、AD的长分别为2、1.若M、N分别是边BC、CD上的点,且满足=,则·的取值范围是________.‎ ‎12.[1,4] [解析] 令=n(0≤n≤1),则=(1-n),在矩形ABCD中,=+n,‎ =+(1-n),所以·=(+n)·[+(1-n)]‎ ‎=(1-n)2+n2=4-3n,‎ 而函数f(n)=4-3n在[0,1]上是单调递减的,其值域为[1,4],‎ 所以·的取值范围是[1,4].‎ ‎1.F3[2012·辽宁卷] 已知向量a=(1,-1),b=(2,x),若a·b=1,则x=(  )‎ A.-1 B.- C. D.1‎ ‎1.D [解析] 本小题主要考查向量数量积的坐标运算.解题的突破口为正确运用数量积的坐标运算公式.‎ 因为a·b=(1,-1)·(2,x)=1×2-1·x=1⇒x=1,所以答案选D.‎ ‎15.F3[2012·课标全国卷] 已知向量a,b夹角为45°,且|a|=1,|‎2a-b|=,则|b|=________.‎ ‎15.[答案] 3 ‎[解析] 因为|‎2a-b|=,平方得‎4a2-‎4a·b+b2=10,得4-4×|b|×+|b|2=10,解得|b|=3.‎ ‎12.F3[2012·江西卷] 设单位向量m=(x,y),b=(2,-1).若m⊥b,则|x+2y|=________.‎ ‎12. [解析] 设c=(1,2) ,则c⊥b,∴c∥m.∵| m |=1,∴|m·c|=|c|=.‎ ‎21.H5、H8、F3[2012·重庆卷] 如图,设椭圆的中点为原点O,长轴在x轴上,上顶点为A,左、右焦点分别为F1,F2,线段OF1,OF2的中点分别为B1,B2,且△AB1B2是面积为4的直角三角形.‎ ‎(1)求该椭圆的离心率和标准方程;‎ ‎(2)过B1作直线交椭圆于P,Q两点,使PB2⊥QB2,求△PB2Q的面积.‎ ‎21.解:(1)设所求椭圆的标准方程为+=1(a>b>0),右焦点为F2(c,0).‎ 因△AB1B2是直角三角形且|AB1|=|AB2|,故∠B1AB2为直角,从而|OA|=|OB2|,‎ 即b=.结合c2=a2-b2得4b2=a2-b2,故a2=5b2,‎ c2=4b2,所以离心率e==.‎ 在Rt△AB1B2中,OA⊥B1B2,故 S△AB1B2=·|B1B2|·|OA|=|OB2|·|OA|=·b=b2,‎ 由题设条件S△AB1B2=4得b2=4,从而a2=5b2=20.‎ 因此所求椭圆的标准方程为:+=1.‎ ‎(2)由(1)知B1(-2,0)、B2(2,0).由题意,直线PQ的倾斜角不为0,故可设直线PQ的方程为:x=my-2.代入椭圆方程得 ‎(m2+5)y2-4my-16=0.(*)‎ 设P(x1,y1),Q(x2,y2),则y1,y2是上面方程的两根,因此 y1+y2=,y1·y2=.‎ 又=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),所以 ·=(x1-2)(x2-2)+y1y2‎ ‎=(my1-4)(my2-4)+y1y2‎ ‎=(m2+1)y1y2-‎4m(y1+y2)+16‎ ‎=-+16‎ ‎=-,‎ 由PB2⊥QB2,知·=0,即‎16m2‎-64=0,解得m=±2.‎ 当m=2时,方程(*)化为:9y2-8y-16=0,‎ 故y1=,y2=,|y1-y2|=,‎ ‎△PB2Q的面积S=|B1B2|·|y1-y2|=.‎ 当m=-2时,同理可得(或由对称性可得)△PB2Q的面积S=.‎ 综上所述,△PB2Q的面积为.‎ ‎9.F3[2012·江苏卷] 如图1-3,在矩形ABCD中,AB=,BC=2,点E为BC的中点,点F在边CD上,若·=,则·的值是________.‎ 图1-3‎ ‎9. [解析] 本题考查几何图形中的向量的数量积的求解,解题突破口为合理建立平面直角坐标系,确定点F的位置.‎ 以点A为坐标原点,AB所在直线为x轴建立平面直角坐标系,则=(,0).‎ 设=(x,2),则由条件得x=,得x=1,‎ 从而F(1,2),=(,1),=(1-,2),‎ 于是·=.‎ ‎15.F3[2012·湖南卷] 如图1-5,在平行四边形ABCD中,AP⊥BD,垂足为P,且AP=3,则·=________.‎ 图1-5‎ ‎15.18 [解析] 本题考查平面向量的数量积和向量的表示,意在考查考生对数量积的掌握和向量相互转化能力;具体的解题思路和过程:把未知向量用已知向量来表示.‎ ·=·(+2)‎ ‎=2·=2·=2||·||=18.‎ ‎[易错点] 本题易错一:找不到已知向量,无法把未知向量用已知向量表示;易错二:不会转化=,把向量放到同一个直角三角形中;易错三:发现不了在向量上的射影等于||.‎ ‎13.F2、F3[2012·湖北卷] 已知向量a=(1,0),b=(1,1),则 ‎(1)与‎2a+b同向的单位向量的坐标表示为________;‎ ‎(2)向量b-‎3a与向量a夹角的余弦值为________.‎ ‎13.[答案] (1) (2)- ‎ ‎[解析] (1)由题意,‎2a+b=(3,1),所以与‎2a+b同向的单位向量的坐标为,即.‎ ‎(2)因为a=(1,0),b=(1,1),所以b-‎3a=(-2,1).设向量b-‎3a与向量a的夹角为θ,则cosθ===-.‎ ‎10.F3[2012·广东卷] 对任意两个非零的平面向量α和β,定义α∘β=.若两个非零的平面向量a,b满足a与b的夹角θ∈,且a∘b和b∘a都在集合中,则a∘b=(  )‎ A. B. C.1 D. ‎10.D [解析] 根据新定义得:‎ a∘b====(n∈Z),(1)‎ b∘a====(m∈Z),(2)‎ 以上两式相乘得:cos2θ=(n,m∈Z).‎ ‎∵θ∈,∴cos2θ∈,即 <,所以00时,|a+b|=|a|+|b|,当λ<0时,可有|a+b|=|a|-|b|,故D不正确.‎ 法二:特值验证排除,先取a=(2,0),b=(-1,0),满足|a+b|=|a|-|b|,但两向量不垂直,故A错;再取a=(2,0),b=(1,0),满足a=λb,但不满足|a+b|=|a|-|b|,故D错;取a=(2,0),b=(0,-1),满足a⊥b,但不满足|a+b|=|a|-|b|,故B错,所以答案为C.‎ ‎[点评] 由|a+b|=|a|-|b|判断a,b方向相反,且有|a|≥|b|是一个重要的结论,由此可以对各选项加以正确分析与应用.‎ ‎15.C8、F3[2012·浙江卷] 在△ABC中,M是线段BC的中点,AM=3,BC=10,则·=________.‎ ‎15.-16 [解析] 本题主要考查平面几何的性质、平面向量的线性运算与数量积.法一:‎ ·=(+)·(+)‎ ‎=||2-||2=9-5×5=-16.‎ 法二:特例法:假设△ABC是以AB、AC为腰的等腰三角形,如图,‎ AM=3,BC=10,AB=AC=,cos∠BAC==-,·=||·||·cos∠BAC=-16.‎ ‎6.F2、F3[2012·重庆卷] 设x∈R,向量a=(x,1),b=(1,-2),且a⊥b,则|a+b|=(  )‎ A. B. C.2 D.10‎ ‎6.B [解析] 因为a⊥b,所以a·b=0,即x·1+1·(-2)=0,解得x=2,所以a+b=(3,-1),|a+b|==,选B.‎ F4 单元综合 ‎7.F4[2012·四川卷] 设a、b都是非零向量.下列四个条件中,使=成立的充分条件是(  )‎ A.|a|=|b|且a∥b B.a=-b C.a∥b D.a=2b ‎7.D [解析] 要使得=,在a,b为非零向量的前提下,必须且只需a、b同向即可,‎ 结合四个选项,只有D满足这一条件.‎ ‎16.C9、F4[2012·山东卷] 如图1-5,在平面直角坐标系xOy中,一单位圆的圆心的初始位置在(0,1),此时圆上一点P的位置在(0,0),圆在x轴上沿正向滚动.当圆滚动到圆心位于(2,1)时,的坐标为________.‎ 图1-5‎ ‎16.(2-sin2,1-cos2) [解析] 本题考查向量坐标运算与三角函数,考查数据处理能力与创新意识,难题.‎ 根据题意可知圆滚动了2个单位弧长,点P旋转了2弧度.结合图象,设滚动后圆与x轴的交点为Q,圆心为C2,作C‎2M⊥y轴于M, ∠PC2Q=2,∠PC‎2M=2-,∴点P的横坐标为2-1×cos=2-sin2,‎ 点P的纵坐标为1+1×sin=1-cos2.‎