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- 2021-06-10 发布
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一、选择题
1.(2013 内蒙古包头一中)已知 a、b 均为单位向量,它们的夹角
为 60°,那么|a+3b|=( )
A. 7 B. 10
C. 13 D.4
[答案] C
[解析] 易知|a|=1,|b|=1,a·b=1
2
,
∴|a+3b|2=(a+3b)2=a2+6a·b+9b2=13,
∴|a+3b|= 13.
2.(2011~2012·广东佛山高三质检)已知向量 a=(1,1),2a+b=
(4,2),则向量 a、b 的夹角为( )
A.π
6 B.π
4
C.π
3 D.π
2
[答案] B
[解析] 由于 2a+b=(4,2),
则 b=(4,2)-2a=(2,0),
则 a·b=2,|a|= 2,|b|=2.
设向量 a,b 的夹角为θ,则 cosθ= a·b
|a||b|
= 2
2 .
又θ∈[0,π],所以θ=π
4.
3.(2011~2012·重庆南开中学)平面向量 a 与 b 的夹角为 60°,a
=(2,0),|b|=1,则 a·b=( )
A.1
2 B.1
C. 3
2 D. 3
[答案] B
[解析] |a|=2,a·b=|a|·|b|·cos60°=2×1×1
2
=1.
4.(2012·全国高考重庆卷)设 x、y∈R,向量 a=(x,1),b=(1,
y),c=(2,-4)且 a⊥c,b∥c,则|a+b|=( )
A. 5 B. 10
C.2 5 D.10
[答案] B
[解析] 由 a⊥c,得 2x-4=0 则 x=2,由 b∥c 得-4=2y 则 y
=-2,
|a+b|= 2+12+1-22= 10
[考点定位] 本题主要考查两个向量垂直和平行的坐标表示、模
长公式,解决问题的关键在于根据 a⊥c,b∥c,得到 x,y 的值,只
要记住两个向量垂直、平行和向量的模的坐标形式的充要条件,就不
会出错,注意数字的运算。
5.已知向量 a=( 3,1),b 是不平行于 x 轴的单位向量,且 a·b
= 3,则 b 等于( )
A.
3
2
,1
2 B.
1
2
, 3
2
C.
1
4
,3 3
4 D.(1,0)
[答案] B
[解析] 方法 1:令 b=(x,y)(y≠0),则
x2+y2=1, ①
3x+y= 3, ②
将②代入①得 x2+( 3- 3x)2=1,即 2x2-3x+1=0,
∴x=1(舍去,此时 y=0)或 x=1
2
⇒y= 3
2 .
方法 2:排除法,D 中 y=0 不合题意;C 不是单位向量,舍去;
代入 A,不合题意,故选 B.
6.(2011~2012·河北省正定中学模拟)已知向量 a=(2cosθ,
2sinθ),b=(0,-2),θ∈
π
2
,π ,则向量 a、b 的夹角为( )
A.3π
2
-θ B.θ-π
2
C.π
2
+θ D.θ
[答案] A
[解析]
解法一:由三角函数定义知 a 的起点在原点时,终点落在圆 x2
+y2=4 位于第二象限的部分上
(∵π
2<θ<π),设其终点为 P,则∠xOP=θ,
∴a 与 b 的夹角为3π
2
-θ.
解法二:cos〈a,b〉= a·b
|a|·|b|
=-4sinθ
2×2
=-sinθ=cos
3π
2
-θ ,
∵θ∈
π
2
,π ,∴3π
2
-θ∈
π
2
,π ,
又〈a,b〉∈(0,π),∴〈a,b〉=3π
2
-θ.
二、填空题
7.设 a=(1,2),b=(1,m),若 a 与 b 的夹角为钝角,则 m 的取
值范围是________.
[答案]
-∞,-1
2
[解析] ∵a 与 b 的夹角为钝角,设为θ,则 cosθ<0 且 cosθ≠-1,
∴
1+2m<0,
1+2m
5· 1+m2
≠-1, 解得 m<-1
2.
8.(2013·新课标理)已知两个单位向量 a、b 的夹角为 60°,c=ta
+(1-t)b,若 b·c=0,则 t=________.
[答案] 2
[解析] ∵|a|=|b|=1,〈a,b〉=60°,
∴a·b=1
2
,|b|2=1,
∵b·c=ta·b+(1-t)b=1
2t+(1-t)=1-1
2t=0,∴t=2.
9.(2011~2012·金华十校)△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AP
→
·OA
→
≤0,BP
→
·OB
→
≥0,则
OB
→
·AB
→
的最小值为________.
[答案] 3
[解析] ∵AP
→
·OA
→
=(x-1,y)·(1,0)=x-1≤0,
∴x≤1,∴-x≥-1,
∵BP
→
·OB
→
=(x,y-2)·(0,2)=2(y-2)≥0,
∴y≥2.
∴OP
→
·AB
→
=(x,y)·(-1,2)=2y-x≥3.
三、解答题
10.已知平面向量 a=(3,4),b=(9,x),c=(4,y),且 a∥b,a
⊥c.
(1)求 b 和 c;
(2)若 m=2a-b,n=a+c,求向量 m 与向量 n 的夹角的大小.
[解析] (1)∵a∥b,∴3x-36=0.∴x=12.
∵a⊥c,∴3×4+4y-0=0.∴y=-3.
∴b=(9,12),c=(4,-3).
(2)m=2a-b=(6,8)-(9,12)=(-3,-4),
n=a+c=(3,4)+(4,-3)=(7,1),
设 m,n 的夹角为θ,则 cosθ= m·n
|m||n|
= -3×7+-4×1
-32+-42× 72+12
=-25
25 2
=- 2
2 .
∵θ∈[0,π],
∴θ=3π
4
,即 m,n 的夹角为3π
4 .
11.已知向量 a=e1-e2,b=4e1+3e2,其中 e1=(1,0),e2=(0,1).
(1)试计算 a·b 及|a+b|的值;
(2)求向量 a 与 b 夹角的余弦值.
[解析] (1)a=e1-e2=(1,0)-(0,1)=(1,-1),
b=4e1+3e2=4(1,0)+3(0,1)=(4,3),
∴a·b=4×1+3×(-1)=1,
|a+b|= 4+12+3-12= 25+4= 29.
(2)由 a·b=|a||b|cosθ,
∴cosθ= a·b
|a||b|
= 1
2×5
= 2
10.
12.已知 a=(1,0),b=(0,1),当 k 为整数时,向量 m=ka+b 与
n=a+kb 的夹角能否为 60°?证明你的结论.
[解析] 假设 m、n 的夹角能为 60°,
则 cos60°= m·n
|m||n|
,
∴m·n=1
2|m||n|.①
又∵a=(1,0),b=(0,1),
∴|a|=|b|=1,且 a·b=0.
∴m·n=ka2+a·b+k2a·b+kb2=2k,②
|m||n|= k2a2+2ka·b+b2· a2+2ka·b+k2b2=k2+1.③
由①②③,得 2k=1
2(k2+1).∴k2-4k+1=0.
∵该方程无整数解.
∴m、n 的夹角不能为 60°.