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- 2021-06-10 发布
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课时跟踪检测(三十) 平面向量的数量积与平面向量应用举例
一抓基础,多练小题做到眼疾手快
1.设x∈R,向量a=(1,x),b=(2,-4),且a∥b,则a·b=( )
A.-6 B.
C. D.10
解析:选D ∵a=(1,x),b=(2,-4)且a∥b,
∴-4-2x=0,x=-2,
∴a=(1,-2),a·b=10,故选D.
2.(2018·浙江名校联考)已知向量a=(1+m,1-m),b=(m-1,2m+1),m∈R,则“m=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
解析:选A a⊥b⇔(1+m)(m-1)+(1-m)(2m+1)=0⇔m(m-1)=0⇔m=0或m=1,所以“m=0”是“a⊥b”的充分不必要条件.
3.(2019·长春模拟)向量a,b均为非零向量,若(a-2b)⊥a,(b-2a)⊥b,则a,b的夹角为( )
A. B.
C. D.
解析:选B 因为(a-2b)⊥a,(b-2a)⊥b,所以(a-2b)·a=0,(b-2a)·b=0,即a2-2a·b=0,b2-2a·b=0,所以b2=a2,a·b=,cos〈a,b〉===.因为〈a,b〉∈[0,π],所以〈a,b〉=.
4.已知a=(m+1,-3),b=(1,m-1),且(a+b)⊥(a-b),则m的值是________;|a|=________.
解析:a+b=(m+2,m-4),a-b=(m,-2-m),
∵(a+b)⊥(a-b),
∴m(m+2)-(m-4)(m+2)=0,
∴m=-2.
∴a=(-1,-3),|a|==.
答案:-2
5.△ABC中,∠BAC=,AB=2,AC=1,=2,则·
=________.
解析:由=2,得=(+2).
∴·=(+2)·(-)
=(2+·-22)
==-.
答案:-
二保高考,全练题型做到高考达标
1.已知向量a=(1,x),b=(-1,x),若2a-b与b垂直,则|a|=( )
A. B.
C.2 D.4
解析:选C 由已知得2a-b=(3,x),
而(2a-b)·b=0⇒-3+x2=0⇒x2=3,
所以|a|===2.
2.(2018·慈溪中学适应)若正三角形ABC的边长为2,平面内一点M满足=+,则·的值为( )
A.2 B.-2
C.-2 D.-
解析:选D 因为=+,所以+=+,即=-,同理可得=-+.所以·=·= =-(-)2=-2=-×12=-.
3.平面四边形ABCD中,+=0,(-)·=0,则四边形ABCD是( )
A.矩形 B.正方形
C.菱形 D.梯形
解析:选C 因为+=0,所以=-=,所以四边形ABCD
是平行四边形.
又(-)·=·=0,所以四边形对角线互相垂直,所以四边形ABCD是菱形.
4.在△ABC中,P0是边AB上一定点,满足P0B=AB,且对于边AB上任一点P,恒有·≥·,则( )
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90°
C.AB=AC D.AC=BC
解析:选D 设AB=4,以AB所在直线为x轴,线段AB的中垂线为y轴建立平面直角坐标系(图略),则A(-2,0),B(2,0),P0(1,0),设C(a,b),P(x,0),
∴=(2-x,0),=(a-x,b),=(1,0),=(a-1,b).
则·≥·⇒(2-x)·(a-x)≥a-1恒成立,
即x2-(2+a)x+a+1≥0恒成立.
∴Δ=(2+a)2-4(a+1)=a2≤0恒成立.∴a=0.
即点C在线段AB的中垂线上,∴AC=BC.
5.(2019·宝鸡质检)在等腰直角△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC=2,M,N(不与A,C重合)为AC边上的两个动点,且满足||=,则·的取值范围为( )
A. B.
C. D.
解析:选C 以等腰直角三角形的直角边BC为x轴,BA为y轴,建立平面直角坐标系,如图,则B(0,0),直线AC的方程为x+y=2.
设M(a,2-a),则0<a<1,N(a+1,1-a),∴=(a,2-a),=(a+1,1-a),∴·=a(a+1)+(2-a)(1-a)=2a2-2a+2,∵0<a<1,∴当a=时,·取得最小值.又·<2,故·的取值范围为.
6.(2018·浙江考前热身联考)已知单位向量a,b的夹角为60°,且|c-3a|+|c+2b|=,则|c+a|的取值范围为________.
解析:如图,记=3a,则点A的坐标为(3,0),记=-2b,则点B的坐标为(-1,-),因为∠AOB=120°,所以|AB
|==,记=c,则点C的轨迹为线段AB.|c+a|的几何意义是点P(-1,0)到线段AB上的点的距离,其中点P到直线AB的距离d最小,|PA|最大,又直线AB的方程为x-4y-3=0,所以d==,|PA|=4,所以|c+a|的取值范围为.
答案:
7.已知向量m=(λ+1,1),n=(λ+2,2),若(m+n)⊥(m-n),则实数λ的值为________;向量m,n的夹角的余弦值为________.
解析:因为m+n=(2λ+3,3),m-n=(-1,-1),
所以由(m+n)⊥(m-n)得(m+n)·(m-n)=0,
即(2λ+3)×(-1)+3×(-1)=0,解得λ=-3,
则m=(-2,1),n=(-1,2),
所以cos〈m,n〉===.
答案:-3
8.(2018·浙江考前冲刺)在△ABC中,AB=6,AC=5,A=120°,动点P在以C为圆心,2为半径的圆上,则·的最小值为________.
解析:设AB的中点为M,则·=2-2=2-2=2-9,所以要求·的最小值,只需求||的最小值,显然当点P为线段MC与圆的交点时,||取得最小值,最小值为|MC|-2.在△AMC中,由余弦定理得|MC|2=32+52-2×3×5×cos 120°=49,所以|MC|=7,所以||的最小值为5,则·的最小值为16.
答案:16
9.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知m=,n=,且满足|m+n|=.
(1)求角A的大小;
(2)若||+||=||,试判断△ABC的形状.
解:(1)由|m+n|=,得m2+n2+2m·n=3,
即1+1+2=3,
∴cos A=.
∵0<A<π,∴A=.
(2)∵||+||=||,
∴sin B+sin C=sin A,
∴sin B+sin=×,
即sin B+cos B=,
∴sin =.
∵0<B<,
∴<B+<,
∴B+=或,故B=或.
当B=时,C=;当B=时,C=.
故△ABC是直角三角形.
10.已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-),x∈[0,π].
(1)若a∥b,求x的值;
(2)记f(x)=a·b,求f(x)的最大值和最小值以及对应的x的值.
解:(1)因为a=(cos x,sin x),b=(3,-),a∥b,
所以-cos x=3sin x.
则tan x=-.
又x∈[0,π],所以x=.
(2)f(x)=a·b=(cos x,sin x)·(3,-)=3cos x-sin x=2cos.
因为x∈[0,π],所以x+∈,
从而-1≤cos≤.
于是,当x+=,即x=0时,f(x)取到最大值3;
当x+=π,即x=时,f(x)取到最小值-2.
三上台阶,自主选做志在冲刺名校
1.(2018·浙江名校联考)已知单位向量a,b满足|2a-b|=2,若存在向量c,使得(c-2a)·(c-b)=0,则|c|的取值范围是( )
A. B.
C. D.[-1,+1]
解析:选C 法一:因为|a|=|b|=1,且|2a-b|=2,所以可知2a在b上的投影为.不妨设b=(1,0),2a=,即a=.设c=(x,y),因为(c-2a)·(c-b)=0,所以(x-1)+y=0,即2+2=1,它表示一个以为圆心,1为半径的圆.而|c|=表示圆上的点到坐标原点的距离,所以其最大值为 +1=+1,其最小值为 -1=-1,所以|c|∈.
法二:如图,设=a,=b,=c,=2a,因为|2a-b|=2,所以△OA′B是等腰三角形.因为(c-2a)·(c-b)=0,所以(c-2a)⊥(c-b),即A′C⊥BC,所以△A′BC是直角三角形,所以C在以A′B为直径,1为半径的圆上.
取A′B的中点M,因为cos∠A′BO=,所以OM2=1+1-2×1×1×=,即OM=,所以|c|∈.
2.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且满足(a-c)·=c·.
(1)求角B的大小;
(2)若|-|=,求△ABC面积的最大值.
解:(1)由题意得(a-c)cos B=bcos C.
根据正弦定理得(sin A-sin C)cos B=sin Bcos C,
所以sin Acos B=sin(C+B),
即sin Acos B=sin A,因为A∈(0,π),所以sin A>0,
所以cos B=,又B∈(0,π),所以B=.
(2)因为|-|=,所以||=,
即b=,根据余弦定理及基本不等式得6=a2+c2-ac≥2ac-ac=(2-)ac(当且仅当a=c时取等号),
即ac≤3(2+),故△ABC的面积S=acsin B≤,
即△ABC的面积的最大值为.