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- 2021-07-01 发布
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第二章测试
(时间:120分钟,满分:150分)
一、选择题(本大题共12小题,每题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.有下列四个表达式:
①|a+b|=|a|+|b|;
②|a-b|=±(|a|-|b|);
③a2>|a|2;
④|a·b|=|a|·|b|.
其中正确的个数为( )
A.0 B.2 C.3 D.4
解析 对于①仅当a与b同向时成立.对于②左边|a-b|≥0,而右边可能≤0,∴不成立.对于③∵a2=|a|2,∴a2>|a|2不成立.对于④当a⊥b时不成立,综上知,四个式子都是错误的.
答案 A
2.下列命题中,正确的是( )
A.a=(-2,5)与b=(4,-10)方向相同
B.a=(4,10)与b=(-2,-5)方向相反
C.a=(-3,1)与b=(-2,-5)方向相反
D.a=(2,4)与b=(-3,1)的夹角为锐角
解析 在B中,a=(4,10)=-2(-2,-5)=-2b,
∴a与b方向相反.
答案 B
3.已知A,B是圆心为C,半径为的圆上两点,且||=,则·等于( )
A.- B.
C.0 D.
解析 易知△ABC为正三角形,·=·cos120°=-,应选A.
答案 A
4.已知向量a=,b=(x+1,2),其中x>0,若a∥b,则x的值为( )
A.8 B.4
C.2 D.0
解析 ∵a∥b,∴(8+x)×2-x(x+1)=0,即x2=16,又x>0,∴x=4.
答案 B
5.在△ABC中,M是BC的中点,AM=1,点P在AM上且满足=2,则·(+)等于( )
A. B.
C.- D.-
解析 M为BC的中点,得+=2=,
∴·(+)=2.
又∵=2,∴||=||=.
∴2=||2=.
答案 A
6.若向量a=(1,1),b=(2,5),c=(3,x),满足条件(8a-b)·c=30,则x=( )
A.6 B.5
C.4 D.3
解析 8a-b=8(1,1)-(2,5)=(6,3),c=(3,x),
∴(8a-b)·c=(6,3)·(3,x)=18+3x.
又(8a-b)·c=30,∴18+3x=30,x=4.
答案 C
7.向量a=(-1,1),且a与a+2b方向相同,则a·b的取值范围是( )
A.(-1,1) B.(-1,+∞)
C.(1,+∞) D.(-∞,1)
解析 依题意可设a+2b=λa(λ>0),
则b=(λ-1)a,
∴a·b=(λ-1)a2=(λ-1)×2=λ-1>-1.
答案 B
8.设单位向量e1,e2的夹角为60°,则向量3e1+4e2与向量e1的夹角的余弦值为( )
A. B.
C. D.
解析 ∵(3e1+4e2)·e1=3e+4e1·e2=3×12+4×1×1×cos60°=5,|3e1+4e2|2=9e+16e+24e1·e2=9×12+16×12+24×1×1×cos60°=37.
∴|3e1+4e2|=.
设3e1+4e2与e1的夹角为θ,则
cosθ==.
答案 D
9.在平行四边形ABCD中,AC与BD交于点O,E为线段OD的中点,AE的延长线与CD交于点F,若=a,=b,则=( )
A.a+b B.a+b
C.a+b D.a+b
解析 如右图所示,=+,
由题意知,DEBE=DFBA=13.
∴=.
∴=a+b+(a-b)=a+b.
答案 B
10.已知点B为线段AC的中点,且A点坐标为(-3,1),B点坐标为,则C点坐标为( )
A.(1,-3) B.
C.(4,2) D.(-2,4)
解析 设C(x,y),则由=,得
=,
∴⇒∴C(4,2).
答案 C
11.已知向量=(2,2),=(4,1),在x轴上求一点P,使·有最小值,则点P的坐标为( )
A.(-3,0) B.(2,0)
C.(3,0) D.(4,0)
解析 设=(x,0),则=(x-2,-2),=(x-4,-1),∴·=(x-2)(x-4)-2×(-1)=x2-6x+10=(x-3)2+1,∴当x=3时,·有最小值1,此时P(3,0).
答案 C
12.下列命题中正确的个数是( )
①若a与b为非零向量,且a∥b,则a+b必与a或b的方向相同;
②若e为单位向量,且a∥e,则a=|a|e;
③a·a·a=|a|3;
④若a与b共线,又b与c共线,则a与c必共线;
⑤若平面内有四点A,B,C,D,则必有+=+.
A.1 B.2
C.3 D.4
解析 易知①②③④均错误,⑤正确,因为+=+,∴-=-,即=,∴⑤正确.
答案 A
二、填空题(本大题共4小题,每题5分,共20分.将答案填在题中横线上)
13.已知a=(2cosθ,2sinθ),b=(3,),且a与b共线,θ∈[0,2π),则θ=________.
解析 由a∥b,得2cosθ=6sinθ,∵cosθ≠0,∴tanθ=,又θ∈[0,2π),∴θ=或
.
答案 或π
14.假设|a|=2,b=(-1,3),若a⊥b,则a=________.
解析 设a=(x,y),则有x2+y2=20.①
又a⊥b,∴a·b=0,∴-x+3y=0.②
由①②解得x=3,y=,或x=-3,y=-,
∴a=(3,),或a=(-3,-).
答案 (3,)或(-3,-)
15.已知a+b=2i-8j,a-b=-8i+16j,那么a·b=________.(其中i,j为夹角90°的单位向量)
解析 由得
∴a=(-3,4),b=(5,-12).
∴a·b=-3×5+4×(-12)=-63.
答案 -63
16.若等边△ABC的边长为2,平面内一点M满足=+,则·=________.
解析 ∵等边△ABC的边长为2,
∴如下图建立直角坐标系.
∴=(,-3),=(-,-3).
∴=+=.
∴=+
=(0,3)+=.
∴·=·
=-+=-2.
答案 -2
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(10分)已知|a|=3,|b|=2,a与b的夹角为60°,c=3a+5b,d=ma-3b.
(1)当m为何值时,c与d垂直?
(2)当m为何值时,c与d共线?
解 (1)令c·d=0,则(3a+5b)·(ma-3b)=0,
即3m|a|2-15|b|2+(5m-9)a·b=0,
解得m=.
故当m=时,c⊥d.
(2)令c=λd,则3a+5b=λ(ma-3b)
即(3-λm)a+(5+3λ)b=0,
∵a,b不共线,
∴解得
故当m=-时,c与d共线.
18.(12分)如图所示,在△ABC中,∠C为直角,CA=CB,D是CB的中点,E是AB上的点,且AE=2EB,求证:AD⊥CE.
证明 设此等腰直角三角形的直角边长为a,则
·=(+)·(+)
=·+·+·+·
=-a2+0+a·a·+·a·
=-a2+a2+a2=0,
∴⊥,∴AD⊥CE.
19.(12分)已知在△ABC中,A(2,-1),B(3,2),C(-3,-1),AD为BC边上的高,求||与点D的坐标.
解 设D点坐标为(x,y),则=(x-2,y+1),
=(-6,-3),=(x-3,y-2),
∵D在直线BC上,即与共线,
∴存在实数λ,使=λ,
即(x-3,y-2)=λ(-6,-3).
∴∴x-3=2(y-2),
即x-2y+1=0.①
又∵AD⊥BC,∴·=0,
即(x-2,y+1)·(-6,-3)=0.
∴-6(x-2)-3(y+1)=0.②
由①②可得
∴||= =,
即||=,D(1,1).
20.(12分)在直角坐标系中,已知=(4,-4),=(5,1),在方向上的射影数量为||,求的坐标.
解 设点M的坐标为M(x,y).
∵在方向上的射影数量为||,
∴⊥,∴·=0.
又=(x,y),=(5-x,1-y),
∴x(5-x)+y(1-y)=0.
又点O,M,A三点共线,∴∥.
∴=.
∴解得
∴=-=(5-2,1+2)=(3,3).
21.(12分)在四边形ABCD中,=a,=b,=c,=d,且a·b=b·c=c·d=d·a,判断四边形的形状.
解 ∵a+b+c+d=0,
∴(a+b)2=(c+d)2,
∴a2+2a·b+b2=c2+2c·d+d2.
∵a·b=c·d,
∴a2+b2=c2+d2.①
同理a2+d2=b2+c2.②
①②两式相减,得b2-d2=d2-b2,
①②两式相加,得a2=c2,
∴|b|=|d|,|a|=|c|.
∴四边形ABCD是平行四边形.
又a·b=b·c,
∴b·(a-c)=0.
∴b·2a=0,即a·b=0.
∴a⊥b,即AB⊥BC.
∴四边形ABCD是矩形.
22.(12分)已知三个点A(2,1),B(3,2),D(-1,4).
(1)求证:⊥;
(2)要使四边形ABCD为矩形,求点C的坐标,并求矩形ABCD两对角线所夹锐角的余弦值.
解 (1)证明:A(2,1),B(3,2),D(-1,4).
∴=(1,1),=(-3,3).
又∵·=1×(-3)+1×3=0,∴⊥.
(2)∵⊥,若四边形ABCD为矩形,
则=.
设C点的坐标为(x,y),则有
(1,1)=(x+1,y-4),
∴∴
∴点C的坐标为(0,5).
由于=(-2,4),=(-4,2),
∴·=(-2)×(-4)+4×2=16,||=2,|=2.
设对角线AC与BD的夹角为θ,
则cosθ===>0.
故矩形ABCD两条对角线所夹锐角的余弦值为.