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- 2021-06-30 发布
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专题08 平面向量
高考侧重考查正、余弦定理与其他知识(如三角函数、平面向量等)的综合应用,试题一般为中档题,各种题型均有可能出现.
预测2018年高考仍将以正、余弦定理的综合应用为主要考点,重点考查计算能力及应用数学知识分析、解决问题的能力.
1.向量的基本概念
(1)既有大小又有方向的量叫做向量.
(2)零向量的模为0,方向是任意的,记作0.
(3)长度等于1的向量叫单位向量.
(4)长度相等且方向相同的向量叫相等向量.
(5)方向相同或相反的非零向量叫平行向量,也叫共线向量.零向量和任一向量平行.
2.共线向量定理
向量a(a≠0)与b共线,当且仅当存在唯一一个实数λ,使b=λa.
3.平面向量基本定理
如果e1、e2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=λ1e1+λ2e2.
4.两向量的夹角
已知两个非零向量a和b,在平面上任取一点O,作=a,=b,则∠AOB=θ(0°≤θ≤180°)叫作a与b的夹角.
5.向量的坐标表示及运算
(1)设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则
a±b=(x1±x2,y1±y2),λa=(λx1,λy1).
(2)若A(x1,y1),B(x2,y2),则=(x2-x1,y2-y1).
6.平面向量共线的坐标表示
已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),
当且仅当x1y2-x2y1=0时,向量a与b共线.
7.平面向量的数量积
设θ为a与b的夹角.
(1)定义:a·b=|a||b|cosθ.
(2)投影:=|a|cosθ叫做向量a在b方向上的投影.
8.数量积的性质
(1)a⊥b⇔a·b=0;
(2)当a与b同向时,a·b=|a|·|b|;当a与b反向时,a·b=-|a|·|b|;特别地,a·a=|a|2;
(3)|a·b|≤|a|·|b|;
(4)cosθ=.
9.数量积的坐标表示、模、夹角
已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2)
(1)a·b=x1x2+y1y2;
(2)|a|=;
(3)a⊥b⇔x1x2+y1y2=0;
(4)cosθ=.
【误区警示】
1.两向量夹角的范围是[0,π],a·b>0与〈a,b〉为锐角不等价;a·b<0与〈a,b〉为钝角不等价.
2.点共线和向量共线,直线平行与向量平行既有联系又有区别.
3.a在b方向上的投影为,而不是.
4.若a与b都是非零向量,则λa+μb=0⇔a与b共线,若a与b不共线,则λa+μb=0⇔λ=μ=0.
考点一 平面向量的概念及运算
例1. 【2017课标1,理13】已知向量a,b的夹角为60°,|a|=2,|b|=1,则| a +2 b |= .
【答案】
所以.
【变式探究】(2016·高考全国甲卷)已知向量a=(m,4),b=(3,-2),且a∥b,则m=________.
解析:基本法:∵a∥b,∴a=λb
即(m,4)=λ(3,-2)=(3λ,-2λ)
∴故m=-6.
速解法:根据向量平行的坐标运算求解:
∵a=(m,4),b=(3,-2),a∥b
∴m×(-2)-4×3=0
∴-2m-12=0,∴m=-6.
答案:-6
【变式探究】(1)已知点A(0,1),B(3,2),向量=(-4,-3),则向量=( )
A.(-7,-4) B.(7,4)
C.(-1,4) D.(1,4)
答案:A
【举一反三】向量的三角形法则要保证各向量“首尾相接”;平行四边形法则要保证两向量“共起点”,结合几何法、代数法(坐标)求解.
(2)设D,E,F分别为△ABC的三边BC,CA,AB的中点,则+=( )
A. B.
C. D.
解析:基本法一:设=a,=b,则=-b+a,=-a+b,从而+=+=(a+b)=,故选A.
基本法二:如图,+=+++=+=(+)
=·2=.
答案:A
考点二 平面向量数量积的计算与应用
例2.【2017天津,理13】在中,,,.若,,且,则的值为___________.
【答案】
【变式探究】(2016·高考全国丙卷)已知向量=,=,则∠ABC=( )
A.30° B.45°
C.60° D.120°
解析:基本法:根据向量的夹角公式求解.
∵=,=,∴||=1,||=1,·=×+×=,
∴cos∠ABC=cos〈,〉==.
∵0°≤〈,〉≤180°,∴∠ABC=〈,〉=30°.
速解法:如图,B为原点,则A
∴∠ABx=60°,C∠CBx=30°,∴∠ABC=30°.
答案:A
【变式探究】(1)向量a=(1,-1),b=(-1,2),则(2a+b)·a=( )
A.-1 B.0
C.1 D.2
答案:C
【举一反三】当向量以几何图形的形式(有向线段)出现时,其数量积的计算可利用定义法;当向量以坐标形式出现时,其数量积的计算用坐标法;如果建立坐标系,表示向量的有向线段可用坐标表示,计算向量较简单.
(2)已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,则·=________.
解析:基本法:以、为基底表示和后直接计算数量积.
=+,=-,
∴·=·(-)
=||2-||2=22-×22=2.
速解法:(坐标法)先建立平面直角坐标系,结合向量数量积的坐标运算求解.
如图,以A为坐标原点,AB所在的直线为x轴,AD所在的直线为y
轴,建立平面直角坐标系,则A(0,0),B(2,0),D(0,2),E(1,2),
∴=(1,2),=(-2,2),
∴·=1×(-2)+2×2=2.
答案:2
考点三 平面向量的综合应用
例3、【2017课标3,理12】在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,动点P在以点C为圆心且与BD相切的圆上.若= +,则+的最大值为
A.3 B.2 C. D.2
【答案】A
【解析】如图所示,建立平面直角坐标系
【举一反三】【2017江苏,16】 已知向量
(1)若a∥b,求x的值;
(2)记,求的最大值和最小值以及对应的的值.
【答案】(1)(2)时,取得最大值,为3; 时,取得最小值,为.
(2).
因为,所以,
从而.
于是,当,即时, 取到最大值3;
当,即时, 取到最小值.
1.【2017课标3,理12】在矩形ABCD中,AB=1,AD=2,动点P在以点C为圆心且与BD相切的圆上.若= +,则+的最大值为
A.3 B.2 C. D.2
【答案】A
【解析】如图所示,建立平面直角坐标系
设
根据等面积公式可得圆的半径是,即圆的方程是
,若满足
即 , ,所以,设 ,即,点在圆上,所以圆心到直线的距离,即 ,解得,所以的最大值是3,即的最大值是3,故选A。
2.【2017北京,理6】设m,n为非零向量,则“存在负数,使得”是“
”的
(A)充分而不必要条件 (B)必要而不充分条件
(C)充分必要条件 (D)既不充分也不必要条件
【答案】A
3.【2017课标II,理12】已知是边长为2的等边三角形,P为平面ABC内一点,则的最小是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】如图,以为轴, 的垂直平分线为轴, 为坐标原点建立平面直角坐标系,则, , ,设,所以, , ,所以, ,当时,所求的最小值为,故选B.
4.【2017课标1,理13】已知向量a,b的夹角为60°,|a|=2,|b|=1,则| a +2 b |= .
【答案】
5.【2017天津,理13】在中,,,.若,,且,则的值为___________.
【答案】
【解析】 ,则
.
6.【2017山东,理12】已知是互相垂直的单位向量,若与的夹角为,则实数的值是 .
【答案】
7.【2017浙江,15】已知向量a,b满足则的最小值是________,最大值是_______.
【答案】4,
【解析】设向量的夹角为,由余弦定理有: ,
,则:
,
令,则,
据此可得: ,
即的最小值是4,最大值是.
8.【2017浙江,10】如图,已知平面四边形ABCD,AB⊥BC,AB=BC=AD=2,CD=3,AC与BD交于点O,记,,,则
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为, , ,所以,故选C。
9.【2017江苏,12】如图,在同一个平面内,向量,,的模分别为1,1,,与的夹角为,且tan=7,与的夹角为45°.若, 则 ▲ .
A
C
B
O
(第12题)
【答案】3
10.【2017江苏,16】 已知向量
(1)若a∥b,求x的值;
(2)记,求的最大值和最小值以及对应的的值.
【答案】(1)(2)时,取得最大值,为3; 时,取得最小值,为.
(2).
因为,所以,
从而.
于是,当,即时, 取到最大值3;
当,即时, 取到最小值.
1.【2016高考新课标2理数】已知向量,且,则( )
(A)-8 (B)-6 (C)6 (D)8
【答案】D
【解析】向量,由得,解得,故选D.
2.【2016高考江苏卷】如图,在中,是的中点,是上的两个三等分点,, ,则 的值是 ▲ .
【答案】
3.【2016年高考四川理数】在平面内,定点A,B,C,D满足 ==,
===-2,动点P,M满足 =1,=,则的最大值是( )
(A) (B) (C) (D)
【答案】B
【解析】甴已知易得.以为原点,直线为轴建立平面直角坐标系,如图所示,则设由已知,得,又
,它表示圆上的点与点的距离的平方的,,故选B.
4.【2016高考江苏卷】如图,在中,是的中点,是上的两个三等分点,, ,则 的值是 ▲ .
【答案】
【2015高考福建,理9】已知 ,若 点是 所在平面内一点,且 ,则 的最大值等于( )
A.13 B. 15 C.19 D.21
【答案】A
【解析】以为坐标原点,建立平面直角坐标系,如图所示,则,,
,即,所以,,因此
,因为,所以 的最大值等于,当,即时取等号.
【2015高考湖北,理11】已知向量,,则 .
【答案】9
【2015高考山东,理4】已知菱形的边长为 , ,则( )
(A) (B) (C) (D)
【答案】D
【解析】因为
故选D.
【2015高考陕西,理7】对任意向量,下列关系式中不恒成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】因为,所以选项A正确;当与方向相反时,不成立,所以选项B错误;向量的平方等于向量的模的平方,所以选项C正确;,所以选项D正确.故选B.
【2015高考四川,理7】设四边形ABCD为平行四边形,,.若点M,N满足,,则( )
(A)20 (B)15 (C)9 (D)6
【答案】C
【2015高考安徽,理8】是边长为的等边三角形,已知向量,满足,,则下列结论正确的是( )
(A) (B) (C) (D)
【答案】D
【解析】如图,
由题意,,则,故错误;,所以,又,所以,故错误;设中点为,则,且,而,所以,故选D.
【2015高考福建,理9】已知 ,若 点是 所在平面内一点,且 ,则 的最大值等于( )
A.13 B. 15 C.19 D.21
【答案】A
【2015高考天津,理14】在等腰梯形 中,已知 ,动点 和 分别在线段 和 上,且, 则的最小值为 .
【答案】
【解析】因为,,
,,
当且仅当即时的最小值为.
1. 【2014高考福建卷第8题】在下列向量组中,可以把向量表示出来的是( )
A. B .
C. D.
【答案】B
【解析】由于平面向量的基本定理可得,不共线的向量都可与作为基底.只有成立.故选B.
【考点定位】平面向量的基本定理.
2. 【2014高考广东卷理第5题】已知向量,则下列向量中与成的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【考点定位】空间向量数量积与空间向量的坐标运算
3. 【2014高考湖南卷第16题】在平面直角坐标系中,为原点,动点满足=1,则的最大值是_________.
【答案】
【考点定位】参数方程、三角函数
4. 【2014高考江苏卷第12题】如图在平行四边形中,已知,,则的值是 .
A
D
C
B
P
【答案】22
【解析】由题意,,
,
所以,
即,解得.
【考点定位】向量的线性运算与数量积.
5. 【2014陕西高考理第13题】设,向量,若,则_______.
【答案】
【考点定位】共线定理;三角恒等变换.
6. 【2014高考安徽卷理第10题】在平面直角坐标系中,已知向量点满足.曲线,区域.若为两段分离的曲线,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设,则,,区域表示的是平面上的点到点的距离从到之间,如下图中的阴影部分圆环,要使为两段分离的曲线,则,故选A.
【考点定位】平面向量的应用、线性规划.
7. 【2014高考北京卷理第10题】已知向量、满足,,且(),则 .
【答案】
【解析】当,则,于是,因为,所以,
又因为,所以.
【考点定位】平面向量的模
8. 【2014高考湖北卷理第11题】设向量,,若,则实数 .
【答案】
【解析】
因为,,
因为,所以,解得.
【考点定位】平面向量的坐标运算、数量积
10. 【2014江西高考理第15题】已知单位向量与的夹角为,且,向量与的夹角为,则= .
【答案】
【考点定位】向量数量积及夹角
11. 【2014辽宁高考理第5题】设是非零向量,已知命题P:若,,则;命题q:若,则,则下列命题中真命题是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知,命题P是假命题;命题q是真命题,故为真命题.
【考点定位】命题的真假
12. 【2014全国1高考理第15题】已知为圆上的三点,若,则与的夹角为_______.
【答案】.
【解析】由,故三点共线,且是线段中点,故是圆的直径,从而,因此与的夹角为
【考点定位】平面向量基本定理
13. 【2014全国2高考理第3题】设向量a,b满足|a+b|=,|a-b|=,则ab = ( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 5
【答案】A
【考点定位】本小题主要考查平面向量的模、平面向量的数量积等平面向量
14. 【2014高考安徽卷理第15题】已知两个不相等的非零向量两组向量
和均由2个和3个排列而成.记,表示所有可能取值中的最小值.则下列命题的是_________(写出所有正确命题的编号).
①有5个不同的值.
②若则与无关.
③若则与无关.
④若,则.
⑤若,则与的夹角为
,∴,∴,故⑤错误.所以正确的编号为②④
【考点定位】平面向量的运算、平面向量的数量积.
15. 【2014四川高考理第7题】平面向量,,(),且与的夹角等于与的夹角,则( )
A. B. C. D.
【答案】 D.
【解析】 由题意得:,选D.
法二、由于OA,OB关于直线对称,故点C必在直线上,由此可得
【考点定位】向量的夹角及向量的坐标运算.
16. 【2014浙江高考理第8题】记,,设为平面向量,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【考点定位】向量运算的几何意义.
17. 【2014重庆高考理第4题】已知向量,且,则实数=( )
D.
【答案】C
【解析】因为所以
又因为,所以,,所以,,解得:
故选C.
【考点定位】平面向量的坐标运算、平面向量的数量积.
19. 【2014大纲高考理第4题】若向量满足:则 ( )
A.2 B. C.1 D.
【答案】B.
【解析】把①代入②得故选B.
【考点定位】1.向量垂直的充要条件;2. 平面向量的数量积运算.
20. 【2014高考陕西第18题】在直角坐标系中,已知点,点在三边围成的
区域(含边界)上
(1)若,求;
(2)设,用表示,并求的最大值.
【答案】(1);(2),1.
【考点定位】平面向量的线性运算、线性规划.
21.【2014高考上海理科第16题】如图,四个棱长为1的正方体排成一个正四棱柱,AB是一条侧棱,是上底面上其余的八个点,则的不同值的个数为( )
(A)1 (B)2 (C)4 (D)8
【答案】A
【解析】如图,与上底面垂直,因此,
.
【考点定位】数量积的定义与几何意义.
22.【2014高考上海理科第14题】已知曲线C:,直线l:x=6.若对于点A(m,0),存在C上的点P和l上的点Q使得,则m的取值范围为 .
【答案】
【考点定位】向量的坐标运算.