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- 2021-06-11 发布
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- 1 -
课时作业 25 平面向量基本定理及坐标表示
[基础达标]
一、选择题
1.[2020·湖南重点中学联考]已知 m=(5,12),则与 m 方向相同的单位向量的坐标是
( )
A.( 5
13
,12
13
) B. (3
5
,4
5
)
C. ( 3
2
,1
2
) D.(- 3
2
,1
2
)
解析:设所求向量为 n=λm(λ>0),∵m=(5,12),∴n=(5λ,12λ).∵|n|=1,∴25λ2
+144λ2=1,得λ= 1
13
,∴n=( 5
13
,12
13
).故选 A 项.
答案:A
2.已知点 A(-1,5)和向量 a=(2,3),若AB
→
=3a,则点 B 的坐标为( )
A.(7,4) B.(7,14)
C.(5,4) D.(5,14)
解析:设点 B 的坐标为(x,y),则AB
→
=(x+1,y-5).
由AB
→
=3a,得
x+1=6,
y-5=9,
解得
x=5,
y=14.
答案:D
3.[2020·衡水中学调研卷]设向量 a,b 满足|a|=2 5,b=(2,1),则“a=(4,2)”是
“a∥b”成立的是( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
解析:若 a=(4,2),则|a|=2 5,且 a∥b 都成立;
因 a∥b,设 a=λb=(2λ,λ),由|a|=2 5,得 4λ2+λ2=20.
∴λ2=4,∴λ=±2.
∴a=(4,2)或 a=(-4,-2).
因此“a=(4,2)”是“a∥b”成立的充分不必要条件.
答案:C
- 2 -
4.[2020·四川绵阳联考]如图,在△ABC 中,D 为 BC 边上的一点,且 BD=2DC.若AC
→
=
mAB
→
+nAD
→
(m,n∈R),则 m-n=( )
A.2 B.1
C.-2 D.3
解析:∵BD
→
=2DC
→
,∴AD
→
-AB
→
=2(AC
→
-AD
→
),∴AC
→
=-1
2
AB
→
+3
2
AD
→
,∴m=-1
2
,n=3
2
,∴m
-n=-2.故选 C 项.
答案:C
5.[2019·福建三明期末]在△ABC 中,3CD
→
=BD
→
,AD 为 BC 边上的高,O 为 AD 的中点,
若AO
→
=λAB
→
+μAC
→
,则λ·μ=( )
A.-3
4
B.- 3
16
C.3
4
D. 3
16
解析:如图,∵3CD
→
=BD
→
,O 为 AD 的中点,∴AO
→
=1
2
AD
→
=1
2
AB
→
+1
2
BD
→
=1
2
AB
→
+1
2
×3
2
BC
→
=1
2
AB
→
+
3
4
(AC
→
-AB
→
)=-1
4
AB
→
+3
4
AC
→
=λAB
→
+μAC
→
,∴λ=-1
4
,μ=3
4
,∴λ·μ=- 3
16
.故选 B 项.
答案:B
二、填空题
6.[2020·广州市高中综合测试]已知向量 a=(m,2),b=(1,1),若|a+b|=|a|+|b|,
则实数 m=________.
解析:解法一 a+b=(m+1,3),|a+b|= m+1 2+9,|a|= m2+4,|b|= 2,
由|a+b|=|a|+|b|,得 m+1 2+9= m2+4+ 2,两边分别平方得 m2+2m+10=m2+6
- 3 -
+2 2× m2+4,即 m+2= 2× m2+4,两边分别平方得 m2+4m+4=2m2+8,解得 m=2.
解法二 a·b=(m,2)·(1,1)=m+2,|a|= m2+4,|b|= 1+1= 2,由|a+b|=|a|
+|b|,得 a2+b2+2a·b=a2+b2+2|a||b|,即 a·b=|a||b|,故 m+2= 2× m2+4,两边
分别平方得 m2+4m+4=2m2+8,解得 m=2.
答案:2
7.[2020·天津二十四中月考]已知向量 p=(2,-3),q=(x,6),且 p∥q,则|p+q|
的值为________.
解析:∵p∥q,∴x=-4,∴q=(-4,6),∴p+q=(-2,3),∴|p+q|= 13.
答案: 13
8.[2020·石家庄检测]平行四边形 ABCD 中,M 为 BC 的中点,若AB
→
=λAM
→
+μDB
→
,则
λμ=________.
解析:∵DB
→
=AB
→
-AD
→
=AB
→
-BC
→
=AB
→
-2BM
→
=3AB
→
-2AM
→
,∴AB
→
=λAM
→
+3μAB
→
-2μAM
→
,∴(1
-3μ)AB
→
=(λ-2μ)AM
→
,∵AB
→
和AM
→
是不共线向量,
∴
1-3μ=0,
λ-2μ=0,
解得
μ=1
3
,
λ=2
3
,
∴λμ=2
9
.
答案:2
9
三、解答题
9.如图,在梯形 ABCD 中,AD∥BC,且 AD=1
3
BC,E,F 分别为线段 AD 与 BC 的中点.设
BA
→
=a,BC
→
=b,试用 a,b 为基底表示向量EF
→
,DF
→
,CD
→
.
解析:EF
→
=EA
→
+AB
→
+BF
→
=-1
6
b-a+1
2
b=1
3
b-a,
DF
→
=DE
→
+EF
→
=-1
6
b+(1
3
b-a)=1
6
b-a,
- 4 -
CD
→
=CF
→
+FD
→
=-1
2
b-(1
6
b-a)=a-2
3
b.
10.已知 a=(1,0),b=(2,1),
(1)当 k 为何值时,ka-b 与 a+2b 共线?
(2)若AB
→
=2a+3b,BC
→
=a+mb 且 A、B、C 三点共线,求 m 的值.
解析:(1)ka-b=k(1,0)-(2,1)=(k-2,-1),
a+2b=(1,0)+2(2,1)=(5,2).
∵ka-b 与 a+2b 共线,
∴2(k-2)-(-1)×5=0,
即 2k-4+5=0,得 k=-1
2
.
(2)解法一 ∵A、B、C 三点共线,
∴可设AB
→
=λBC
→
.
即 2a+3b=λ(a+mb),
∴
2=λ,
3=mλ,
解得 m=3
2
.
解法二 AB
→
=2a+3b=2(1,0)+3(2,1)=(8,3),
BC
→
=a+mb=(1,0)+m(2,1)=(2m+1,m),
∵A、B、C 三点共线,
∴AB
→
∥BC
→
,
∴8m-3(2m+1)=0,
即 2m-3=0,
∴m=3
2
.
[能力挑战]
11.[2020·甘肃酒泉五校联考]已知 a=(3,-2m),b=(1,m-2)是同一平面内的两个
向量,且该平面内的任一向量 c 都可以唯一地表示成 c=λa+μb(λ,μ为实数),则实数 m
的取值范围是( )
A.(6
5
,+∞) B.(-∞,6
5
)∪(6
5
,+∞)
C.(-∞,2) D.(-∞,-2)∪(2,+∞)
- 5 -
解析:由平面内的任一向量 c 都可以唯一地表示成 c=λa+μb(λ,μ为实数),可知
a,b 是一组基底向量,所以 a,b 不共线,则 3(m-2)≠-2m,解得 m≠6
5
,所以实数 m 的取值
范围是(-∞,6
5
)∪(6
5
,+∞).故选 B 项.
答案:B
12.[2020·甘肃兰州一中月考]已知 a,b 为平面内两个互相垂直的单位向量,若向量 c
满足 c+a=λ(c+b)(λ∈R),则|c|的最小值为________.
解析:∵c+a=λ(c+b)且λ≠1,∴c= -1
λ-1
(-a)+ λ
λ-1
(-b).∵ -1
λ-1
+ λ
λ-1
=
1,∴c,-a,-b 三个向量共起点且其终点共线.如图,令OA
→
=-a,OB
→
=-b,OC
→
=c,易知
A,B,C 三点共线,∴|c|的最小值为点 O 到直线 AB 的距离.∵a,b 是平面内两个互相垂直
的单位向量,∴O 到直
线 AB 的距离为 2
2
,即|c|的最小值为 2
2
.
答案: 2
2
13.[2020·河北百校联盟联考]已知在△ABC 中,点 D 满足 2BD
→
+CD
→
=0,过点 D 的直线
l 与直线 AB,AC 分别交于点 M,N,AM
→
=λAB
→
,AN
→
=μAC
→
.若λ>0,μ>0,则λ+μ的最小值
为________.
解析:连接 AD.因为 2BD
→
+CD
→
=0,所以BD
→
=1
3
BC
→
,AD
→
=AB
→
+BD
→
=AB
→
+1
3
BC
→
=AB
→
+1
3
(AC
→
-AB
→
)
=2
3
AB
→
+1
3
AC
→
.因为 D、M、N 三点共线,所以存在 x∈R,使AD
→
=xAM
→
+(1-x)AN
→
,则AD
→
=xλAB
→
+
(1-x)μAC
→
,所以 xλAB
→
+(1-x)·μAC
→
=2
3
AB
→
+1
3
AC
→
,根据平面向量基本定理,得 xλ=2
3
,
(1-x)μ=1
3
,所以 x= 2
3λ
,1-x= 1
3μ
,所以 2
3λ
+ 1
3μ
=1,所以λ+μ=1
3
(λ+μ)
2
λ
+ 1
μ
- 6 -
=1
3
3+2μ
λ
+λ
μ ≥3+2 2
3
,当且仅当λ= 2μ时等号成立,∴λ+μ的最小值为3+2 2
3
.
答案:3+2 2
3