• 1.16 MB
  • 2021-07-01 发布

【数学】2020届一轮复习(文)人教通用版5-1平面向量的概念及线性运算学案

  • 18页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
§5.1 平面向量的概念及线性运算 最新考纲 考情考向分析 1.了解向量的实际背景. 2.理解平面向量的概念,理解两个向量相等的含义. 3.理解向量的几何表示. 4.掌握向量加法、减法的运算,并理解其几何意义. 5.掌握向量数乘的运算及其几何意义,理解两个向量共线 的含义. 6.了解向量线性运算的性质及其几何意义. 主要考查平面向量的线性 运算(加法、减法、数乘向 量)及其几何意义、共线向 量定理,常与三角函数、解 析几何交汇考查,有时也会 有创新的新定义问题;题型 以选择题、填空题为主,属 于中低档题目.偶尔会在解 答题中作为工具出现. 1.向量的有关概念 名称 定义 备注 向量 具有大小和方向的量;向量的大小 叫做向量的长度(或称模) 平面向量是自由向量 零向量 长度为 0 的向量;其方向不确定 记作 0 单位向量 长度等于 1 个单位的向量 非零向量 a 的单位向量为± a |a| 平行向量 (共线向量) 共线向量的方向相同或相反 0 与任一向量平行或共线 相等向量 同向且等长的有向线段 两向量只有相等或不等,不能比较大小 相反向量 长度相等且方向相反的向量 0 的相反向量为 0 2.向量的线性运算 向量运算 定义 法则(或几何意义) 运算律 向量的加法 求两个向量和的运算 (1)交换律: a+b=b+a; (2)结合律: (a+b)+c=a+(b+c) 向量的减法 求 a 与 b 的相反向量 -b 的和的运算叫做 a 与 b 的差 a-b=a+(-b) 数乘向量 求实数 λ 与向量 a 的 积的运算 (1)|λa|=|λ||a|; (2)当 λ>0 时,λa 的方 向与 a 的方向相同; 当 λ<0 时,λa 的方向 与 a 的方向相反;当 λ=0 时,λa=0 (1)(λ+μ)a=λa+μa; (2)λ(μa)=(λμ)a; (3)λ(a+b)=λa+λb 3.平行向量基本定理 如果 a=λb,则 a∥b;反之,如果 a∥b,且 b≠0,则一定存在唯一一个实数 λ,使 a=λb. 概念方法微思考 1.若 b 与 a 共线,则存在实数 λ 使得 b=λa,对吗? 提示 不对,因为当 a=0,b≠0 时,不存在 λ 满足 b=λa. 2.如何理解数乘向量? 提示 λa 的大小为|λa|=|λ||a|,方向要分类讨论:当 λ>0 时,λa 与 a 同方向;当 λ<0 时,λa 与 a 反方向;当 λ=0 或 a 为零向量时,λa 为零向量,方向不确定. 3.如何理解平行向量基本定理? 提示 如果 a=λb,则 a∥b;反之,如果 a∥b,且 b≠0,则一定存在唯一一个实数 λ,使得 a=λb. 题组一 思考辨析 1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)向量不能比较大小,但向量的模可以比较大小.( √ ) (2)|a|与|b|是否相等与 a,b 的方向无关.( √ ) (3)若 a∥b,b∥c,则 a∥c.( × ) (4)若向量AB → 与向量CD → 是共线向量,则 A,B,C,D 四点在一条直线上.( × ) (5)当两个非零向量 a,b 共线时,一定有 b=λa,反之成立.( √ ) (6)若两个向量共线,则其方向必定相同或相反.( × ) 题组二 教材改编 2.已知▱ABCD 的对角线 AC 和 BD 相交于点 O,且OA → =a,OB → =b,则DC → =________,BC → = ________.(用 a,b 表示) 答案 b-a -a-b 解析 如图,DC → =AB → =OB → -OA → =b-a, BC → =OC → -OB → =-OA → -OB → =-a-b. 3.在平行四边形 ABCD 中,若|AB → +AD → |=|AB → -AD → |,则四边形 ABCD 的形状为________. 答案 矩形 解析 如图,因为AB → +AD → =AC → , AB → -AD → =DB → , 所以|AC → |=|DB → |. 由对角线长相等的平行四边形是矩形可知,四边形 ABCD 是矩形. 题组三 易错自纠 4.对于非零向量 a,b,“a+b=0”是“a∥b”的(  ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 解析 若 a+b=0,则 a=-b,所以 a∥b. 若 a∥b,则 a+b=0 不一定成立,故前者是后者的充分不必要条件. 5.设向量 a,b 不平行,向量 λa+b 与 a+2b 平行,则实数 λ=____________. 答案 1 2 解析 ∵向量 a,b 不平行,∴a+2b≠0,又向量 λa+b 与 a+2b 平行,则存在唯一的实数 μ,使 λa+b=μ(a+2b)成立,即 λa+b=μa+2μb,则Error!解得 λ=μ=1 2. 6.设 D,E 分别是△ABC 的边 AB,BC 上的点,AD= 1 2AB,BE=2 3BC.若DE → =λ1AB → +λ2AC → (λ1,λ2 为实数),则 λ1+λ2 的值为________. 答案 1 2 解析 DE → =DB → +BE → =1 2AB → +2 3BC → =1 2AB → +2 3(BA → +AC → )=-1 6AB → +2 3AC → , ∴λ1=-1 6,λ2=2 3,即 λ1+λ2=1 2. 题型一 平面向量的概念 1.给出下列命题: ①若两个向量相等,则它们的起点相同,终点相同; ②若 a 与 b 共线,b 与 c 共线,则 a 与 c 也共线; ③若 A,B,C,D 是不共线的四点,且AB → =DC → ,则 ABCD 为平行四边形; ④a=b 的充要条件是|a|=|b|且 a∥b; ⑤已知 λ,μ 为实数,若 λa=μb,则 a 与 b 共线. 其中真命题的序号是________. 答案 ③ 解析 ①错误,两个向量起点相同,终点相同,则两个向量相等;但两个向量相等,不一定 有相同的起点和终点; ②错误,若 b=0,则 a 与 c 不一定共线; ③正确,因为AB → =DC → ,所以|AB → |=|DC → |且AB → ∥DC → ;又 A,B,C,D 是不共线的四点,所以 四边形 ABCD 为平行四边形; ④错误,当 a∥b 且方向相反时,即使|a|=|b|,也不能得到 a=b,所以|a|=|b|且 a∥b 不是 a= b 的充要条件,而是必要不充分条件; ⑤错误,当 λ=μ=0 时,a 与 b 可以为任意向量,满足 λa=μb,但 a 与 b 不一定共线. 故填③. 2.给出下列四个命题: ①若 a∥b,则 a=b;②若|a|=|b|,则 a=b;③若|a|=|b|,则 a∥b;④若 a=b,则|a|=|b|, 其中正确命题的个数是(  ) A.1 B.2 C.3 D.4 答案 A 解析 只有④正确. 思维升华 向量有关概念的关键点 (1)向量定义的关键是方向和长度. (2)非零共线向量的关键是方向相同或相反,长度没有限制. (3)相等向量的关键是方向相同且长度相等. (4)单位向量的关键是长度都是一个单位长度. (5)零向量的关键是长度是 0,规定零向量与任何向量共线. 题型二 平面向量的线性运算 命题点 1 向量加、减法的几何意义 例 1 (2017·全国Ⅱ)设非零向量 a,b 满足|a+b|=|a-b|,则(  ) A.a⊥b B.|a|=|b| C.a∥b D.|a|>|b| 答案 A 解析 方法一 ∵|a+b|=|a-b|, ∴|a+b|2=|a-b|2. ∴a2+b2+2a·b=a2+b2-2a·b. ∴a·b=0.∴a⊥b. 故选 A. 方法二 利用向量加法的平行四边形法则. 在▱ABCD 中,设AB → =a,AD → =b, 由|a+b|=|a-b|知,|AC → |=|DB → |, 从而四边形 ABCD 为矩形,即 AB⊥AD,故 a⊥b. 故选 A. 命题点 2 向量的线性运算 例 2 (1)(2019·包头模拟)在平行四边形 ABCD 中,点 E 为 CD 的中点,BE 与 AC 的交点为 F, 设AB → =a,AD → =b,则向量BF → 等于(  ) A.1 3a+2 3b B.-1 3a-2 3b C.-1 3a+2 3b D.1 3a-2 3b 答案 C 解析 BF → =2 3BE → =2 3(BC → +CE → ) =2 3(b-1 2a)=-1 3a+2 3b, 故选 C. (2)(2018·全国Ⅰ)在△ABC 中,AD 为 BC 边上的中线,E 为 AD 的中点,则EB → 等于(  ) A.3 4AB → -1 4AC → B.1 4AB → -3 4AC → C.3 4AB → +1 4AC → D.1 4AB → +3 4AC → 答案 A 解析 作出示意图如图所示. EB → =ED → +DB → =1 2AD → +1 2CB → =1 2×1 2(AB → +AC → )+1 2(AB → -AC → ) =3 4AB → -1 4AC → . 故选 A. 命题点 3 根据向量线性运算求参数 例 3 在锐角△ABC 中,CM → =3MB → ,AM → =xAB → +yAC → ,则x y=________. 答案 3 解析 由题意得CA → +AM → =3(AB → -AM → ), 即 4AM → =3AB → +AC → , 亦即AM → =3 4AB → +1 4AC → , 则 x=3 4,y=1 4. 故x y=3. 思维升华 平面向量线性运算问题的常见类型及解题策略 (1)向量加法或减法的几何意义.向量加法和减法均适合三角形法则. (2)求已知向量的和.共起点的向量求和用平行四边形法则;求差用三角形法则;求首尾相连 向量的和用三角形法则. (3)求参数问题可以通过研究向量间的关系,通过向量的运算将向量表示出来,进行比较,求 参数的值. 跟踪训练 1 (1)在△ABC 中,点 D,E 分别在边 BC,AC 上,且BD → =2DC → ,CE → =3EA → ,若AB → = a,AC → =b,则DE → 等于(  ) A.1 3a+ 5 12b B.1 3a-13 12b C.-1 3a- 5 12b D.-1 3a+13 12b 答案 C 解析 DE → =DC → +CE → =1 3BC → +3 4CA → =1 3(AC → -AB → )-3 4AC → =-1 3AB → - 5 12AC → =-1 3a- 5 12b,故选 C. (2)(2018·营口模拟)在平行四边形 ABCD 中,E,F 分别为边 BC,CD 的中点,若AB → =xAE → +y AF → (x,y∈R),则 x-y=________. 答案 2 解析 由题意得AE → =AB → +BE → =AB → +1 2AD → , AF → =AD → +DF → =AD → +1 2AB → , 因为AB → =xAE → +yAF → , 所以AB → =(x+y 2 )AB → +(x 2+y )AD → , 所以Error!解得Error! 所以 x-y=2. 题型三 平行向量基本定理的应用 例 4 设两个非零向量 a 与 b 不共线. (1)若AB → =a+b,BC → =2a+8b,CD → =3(a-b), 求证:A,B,D 三点共线; (2)试确定实数 k,使 ka+b 和 a+kb 共线. (1)证明 ∵AB → =a+b,BC → =2a+8b,CD → =3(a-b), ∴BD → =BC → +CD → =2a+8b+3(a-b) =2a+8b+3a-3b=5(a+b)=5AB → , ∴AB → ,BD → 共线. 又∵它们有公共点 B,∴A,B,D 三点共线. (2)解 假设 ka+b 与 a+kb 共线, 则存在实数 λ,使 ka+b=λ(a+kb), 即(k-λ)a=(λk-1)b. 又 a,b 是两个不共线的非零向量, ∴k-λ=λk-1=0. 消去 λ,得 k2-1=0,∴k=±1. 引申探究  1.若将本例(1)中“BC → =2a+8b”改为“BC → =a+mb”,则 m 为何值时,A,B,D 三点共线? 解 BC → +CD → =(a+mb)+3(a-b)=4a+(m-3)b, 即BD → =4a+(m-3)b. 若 A,B,D 三点共线,则存在实数 λ,使BD → =λAB → . 即 4a+(m-3)b=λ(a+b). 所以Error!解得 m=7. 故当 m=7 时,A,B,D 三点共线. 2.若将本例(2)中的“共线”改为“反向共线”,则 k 为何值? 解 因为 ka+b 与 a+kb 反向共线, 所以存在实数 λ,使 ka+b=λ(a+kb)(λ<0). 所以Error!所以 k=±1. 又 λ<0,k=λ,所以 k=-1. 故当 k=-1 时两向量反向共线. 思维升华 (1)证明三点共线问题,可用向量共线来解决,但应注意向量共线与三点共线的区 别与联系,当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线. (2)向量 a,b 共线是指存在不全为零的实数 λ1,λ2,使 λ1a+λ2b=0 成立;若 λ1a+λ2b=0,当 且仅当 λ1=λ2=0 时成立,则向量 a,b 不共线. 跟踪训练 2 已知 O,A,B 是不共线的三点,且OP → =mOA → +nOB → (m,n∈R). (1)若 m+n=1,求证:A,P,B 三点共线; (2)若 A,P,B 三点共线,求证:m+n=1. 证明 (1)若 m+n=1, 则OP → =mOA → +(1-m)OB → =OB → +m(OA → -OB → ), ∴OP → -OB → =m(OA → -OB → ), 即BP → =mBA → ,∴BP → 与BA → 共线. 又∵BP → 与BA → 有公共点 B,则 A,P,B 三点共线. (2)若 A,P,B 三点共线,则存在实数 λ,使BP → =λBA → , ∴OP → -OB → =λ(OA → -OB → ). 又OP → =mOA → +nOB → . 故有 mOA → +(n-1)OB → =λOA → -λOB → , 即(m-λ)OA → +(n+λ-1)OB → =0. ∵O,A,B 不共线,∴OA → ,OB → 不共线, ∴Error!∴m+n=1. 1.对于非零向量 a,b,“a+2b=0”是“a∥b”的(  ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 答案 A 解析 若 a+2b=0,则 a=-2b,所以 a∥b. 若 a∥b,则 a+2b=0 不一定成立, 故前者是后者的充分不必要条件. 2.已知向量AB → =a+3b,BC → =5a+3b,CD → =-3a+3b,则(  ) A.A,B,C 三点共线 B.A,B,D 三点共线 C.A,C,D 三点共线 D.B,C,D 三点共线 答案 B 解析 ∵BD → =BC → +CD → =2a+6b=2AB → , ∴BD → 与AB → 共线,由于BD → 与AB → 有公共点 B, 因此 A,B,D 三点共线,故选 B. 3.如图,在正方形 ABCD 中,点 E 是 DC 的中点,点 F 是 BC 上的一个靠近点 B 的三等分点, 那么EF → 等于(  ) A.1 2AB → -1 3AD → B.1 4AB → +1 2AD → C.1 3AB → +1 2DA → D.1 2AB → -2 3AD → 答案 D 解析 在△CEF 中,有EF → =EC → +CF → . 因为点 E 为 DC 的中点,所以EC → =1 2DC → . 因为点 F 为 BC 上的一个靠近点 B 的三等分点, 所以CF → =2 3CB → . 所以EF → =1 2DC → +2 3CB → =1 2AB → +2 3DA → =1 2AB → -2 3AD → ,故选 D. 4.(2018·锦州模拟)在△ABC 中,点 G 满足GA → +GB → +GC → =0.若存在点 O,使得OG → =1 6BC → , 且OA → =mOB → +nOC → ,则 m-n 等于(  ) A.2 B.-2 C.1 D.-1 答案 D 解析 ∵ GA → +GB → +GC → =0, ∴OA → -OG → +OB → -OG → +OC → -OG → =0, ∴OG → =1 3(OA → +OB → +OC → )=1 6BC → =1 6(OC → -OB → ), 可得OA → =-1 2OC → -3 2OB → , ∴m=-3 2,n=-1 2,m-n=-1,故选 D. 5.如图,已知 AB 是圆 O 的直径,点 C,D 是半圆弧的两个三等分点,AB → =a,AC → =b,则AD → 等于(  ) A.a-1 2b B.1 2a-b C.a+1 2b D.1 2a+b 答案 D 解析 连接 OC,OD,CD,由点 C,D 是半圆弧的三等分点,可得∠AOC=∠COD=∠BOD =60°,且△OAC 和△OCD 均为边长等于圆 O 半径的等边三角形,所以四边形 OACD 为菱形, 所以AD → =AO → +AC → =1 2AB → +AC → =1 2a+b,故选 D. 6.如图,在△ABC 中,AN → =1 3AC → ,P 是 BN 上的一点,若AP → =mAB → + 2 11AC → ,则实数 m 的值为 (  ) A. 9 11 B. 5 11 C. 3 11 D. 2 11 答案 B 解析 注意到 N,P,B 三点共线, 因此AP → =mAB → + 2 11AC → =mAB → + 6 11AN → , 从而 m+ 6 11=1,所以 m= 5 11. 7.若|AB → |=|AC → |=|AB → -AC → |=2,则|AB → +AC → |=________. 答案 2 3 解析 因为|AB → |=|AC → |=|AB → -AC → |=2, 所以△ABC 是边长为 2 的正三角形, 所以|AB → +AC → |为△ABC 的边 BC 上的高的 2 倍, 所以|AB → +AC → |=2 3. 8.若点 O 是△ABC 所在平面内的一点,且满足|OB → -OC → |=|OB → +OC → -2OA → |,则△ABC 的形 状为________. 答案 直角三角形 解析 因为OB → +OC → -2OA → =OB → -OA → +OC → -OA → =AB → +AC → ,OB → -OC → =CB → =AB → -AC → , 所以|AB → +AC → |=|AB → -AC → |, 即AB → ·AC → =0, 故AB → ⊥AC → ,△ABC 为直角三角形. 9.若 M 是△ABC 的边 BC 上的一点,且 CM → =3MB → ,设AM → =λAB → +μAC → ,则 λ 的值为 ________. 答案 3 4 解析 由题设知CM MB=3,过 M 作 MN∥AC 交 AB 于 N, 则MN AC=BN BA=BM BC=1 4, 从而AN AB=3 4, 又AM → =λAB → +μAC → =AN → +NM → =3 4AB → +1 4AC → , 所以 λ=3 4. 10.(2019·包头质检)已知 e1,e2 为平面内两个不共线的向量,MN → =2e1-3e2,NP → =λe1+6e2, 若 M,N,P 三点共线,则 λ=________. 答案 -4 解析 因为 M,N,P 三点共线, 所以存在实数 k 使得MN → =kNP → , 所以 2e1-3e2=k(λe1+6e2), 又 e1,e2 为平面内两个不共线的向量, 可得Error!解得 λ=-4. 11.如图所示,设 O 是△ABC 内部一点,且OA → +OC → =-2OB → ,求△ABC 与△AOC 的面积之 比. 解 取 AC 的中点 D,连接 OD, 则OA → +OC → =2OD → , ∴OB → =-OD → , ∴O 是 AC 边上的中线 BD 的中点, ∴S△ABC=2S△OAC, ∴△ABC 与△AOC 面积之比为 2∶1. 12.如图所示,在△ABC 中,D,F 分别是 AB,AC 的中点,BF 与 CD 交于点 O,设AB → =a, AC → =b,试用 a,b 表示向量AO → . 解 方法一 由 D,O,C 三点共线, 可设DO → =k1DC → =k1(AC → -AD → )=k1(b-1 2a) =-1 2k1a+k1b(k1 为实数), 同理,可设BO → =k2BF → =k2(AF → -AB → ) =k2(1 2b-a)=-k2a+1 2k2b(k2 为实数),① 又BO → =BD → +DO → =-1 2a+(-1 2k1a+k1b) =-1 2(1+k1)a+k1b,② 所以由①②,得-k2a+1 2k2b=-1 2(1+k1)a+k1b, 即1 2(1+k1-2k2)a+(1 2k2-k1)b=0. 又 a,b 不共线, 所以Error! 解得Error! 所以BO → =-2 3a+1 3b. 所以AO → =AB → +BO → =a+(-2 3a+1 3b)=1 3(a+b). 方法二 延长 AO 交 BC 于点 E,O 为△ABC 的重心,则 E 为 BC 的中点, 所以AO → =2 3AE → =2 3×1 2(AB → +AC → )=1 3(a+b). 13.如图所示,矩形 ABCD 的对角线相交于点 O,E 为 AO 的中点,若DE → =λAB → +μAD → (λ,μ 为实数),则 λ2+μ2 等于(  ) A.5 8 B.1 4 C.1 D. 5 16 答案 A 解析 DE → =1 2DA → +1 2DO → =1 2DA → +1 4DB → =1 2DA → +1 4(DA → +AB → )=1 4AB → -3 4AD → , 所以 λ=1 4,μ=-3 4,故 λ2+μ2=5 8,故选 A. 14.A,B,C 是圆 O 上不同的三点,线段 CO 与线段 AB 交于点 D(点 O 与点 D 不重合),若 OC → =λOA → +μOB → (λ,μ∈R),则 λ+μ 的取值范围是(  ) A.(0,1) B.(1,+∞) C.(1, 2] D.(-1,0) 答案 B 解析 设OC → =mOD → ,则 m>1, 因为OC → =λOA → +μOB → , 所以 mOD → =λOA → +μOB → , 即OD → =λ mOA → +μ mOB → , 又知 A,B,D 三点共线, 所以λ m+μ m=1,即 λ+μ=m, 所以 λ+μ>1,故选 B. 15.已知 A,B,C 是平面上不共线的三点,O 是△ABC 的重心,动点 P 满足 OP → =1 3 (2OA → +1 2OB → +1 2OC → ),则点 P 一定为△ABC 的(  ) A.BC 边中线的中点 B.BC 边中线的三等分点(非重心) C.重心 D.BC 边的中点 答案 B 解析 设 BC 的中点为 M, 则1 2OC → +1 2OB → =OM → , ∴OP → =1 3(OM → +2OA → )=1 3OM → +2 3OA → , 即 3OP → =OM → +2OA → ,也就是MP → =2PA → , ∴P,M,A 三点共线, 且 P 是 AM 上靠近 A 点的一个三等分点. 16.设 W 是由一平面内的 n(n≥3)个向量组成的集合.若 a∈W,且 a 的模不小于 W 中除 a 外的所有向量和的模.则称 a 是 W 的极大向量.有下列命题: ①若 W 中每个向量的方向都相同,则 W 中必存在一个极大向量; ②给定平面内两个不共线向量 a,b,在该平面内总存在唯一的平面向量 c=-a-b,使得 W ={a,b,c}中的每个元素都是极大向量; ③若 W1={a1,a2,a3},W2={b1,b2,b3}中的每个元素都是极大向量,且 W1,W2 中无公共 元素,则 W1∪W2 中的每一个元素也都是极大向量. 其中真命题的序号是________. 答案 ②③ 解析 ①若有几个方向相同,模相等的向量,则无极大向量,故不正确;②由题意得 a,b, c 围成闭合三角形,则任意向量的模等于除它本身外所有向量和的模,故正确;③3 个向量都 是极大向量,等价于 3 个向量之和为 0,故 W1={a1,a2,a3},W2={b1,b2,b3}中的每个元 素都是极大向量时,W1∪W2 中的每一个元素也都是极大向量,故正确.

相关文档