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7.2平面向量的数量积及向量的综合应用_2022版教学资源包_五年高考三年模拟_2022版新高考版高考总复习数学5·3A版_专题七§72平面向量的数量积及向量的综合应用_专题PDF_专题PDF_专题电子书

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专题七 平面向量 403
7.2 平面向量的数量积及向量的综合应用
§
与e的夹角 则
,
e a a e a θ.
(1) · = · =| |cos
a b a b .
(2) ⊥ ⇔ · =⑦ 0
考点一 平面向量的数量积
当a与b同向时 a b a b
(3) , · =| || |;
1.两个向量的夹角 当a与b反向时 a b a b .
, · =-| || |
特别地 a a a 2 a a2.
, · =| | ;| |=
a·b
θ .
(4)cos =⑧ a b
| || |
a b a b .
(5)| · |≤| |·| |
考点二 平面向量数量积的应用
1.已知a x y b x y 则
=( 1, 1), =( 2, 2),
证明垂直问题 常用向量垂直的充要条件
(1) , :
a b a b x x y y .
2.平面向量的数量积的有关概念 ⊥ 求 ⇔ 夹 · 角问 = 题 0⇔ 利 ⑨ 用 夹 1 2 角 + 公 1 式 2=0
(2) , :
a b x x y y
θ · 1 2+ 1 2 .
cos =
|
a
||
b
|
=⑩ x2
1+
y2
1
· x2
2+
y2
2
求线段的长度 向量的模 a a a x2 y2或 AB
(3) : | |= · = 1+ 1 | |
→AB x x 2 y y 2 A x y B x y .
=| |= ( 2- 1) +( 2- 1) ( ( 1, 1), ( 2, 2))
2.向量中常用的结论
在 ABC中 A B C所对的边分别为a b c.
△ ,∠ ,∠ ,∠ , ,
æ →AB →AC ö
在A→I λç ÷的条件下 存在λ使得I为 ABC
易错警示 若a b c b 为实数 则ab bc a c 但 (1) = è →AB + →AC ø , △
(1) , , ( ≠0) , = ⇒ = ; | | | |
对于向量就不适用 即a b b c / a c b . 的内心 a→PA bP→B cP→C 0 P为 ABC的内心.
, · = · ⇒ = ( ≠0) ; + + = ⇔ △
数量积的运算不适合乘法结合律 即 a b c不一定等
(2) , ( · ) →PA P→B P→C P为 ABC的外心.
于a b c . (2)| |=| |=| |⇔ △
( · ) →GA G→B G→C 0 G为 ABC的重心.
3.平面向量数量积的性质 (3) + + = ⇔ △
设a b都是非零向量 e是与b方向相同的单位向量 θ是a →PA P→B P→B P→C P→C →PA P为 ABC的垂心.
、 , , (4) · = · = · ⇔ △
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
考点二 平面向量数量积的应用
4.已知向量a b c k 若 a b c
=( 3,0), =(0,-1), =( , 3), ( -2 )⊥ ,
则k
考点一 平面向量的数量积 = ( )
3 3
1.已知向量→AB →AC 则→AB B→C A.2 B.-2 C. D.-
=(1,2), =(-3,1), · = ( ) 2 2
答案 B
A.6 B.-6 C.-1 D.1
答案 B 5.已知单位向量e e 的夹角为θ 且 θ 若向量m e
1, 2 , tan =2 2, =2 1
2.已知a b m m c m 若a b 则b c e 则 m
=(-1,3), =( , -4), =(2 ,3), ∥ , · = -3 2, | |= ( )
( ) A.9 B.10
A.-7 B.-2 C.5 D.8 C.3 D. 10
答案 A 答案 C
3.已知 a b 且a a b 则a在b方向上的投影为 6.若非零向量a b满足 a b a b b 则a与b的夹
| |=1,| |=2, ⊥( + ), , | |=| |,(2 + )· =0,
角为
( ) ( )
° ° ° °
1 1 A.30 B.60 C.120 D.150
A.-1 B.1 C.- D. 答案 C
2 2
答案 C
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋404 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
a b 8.已知 ABC是边长为 的等边三角形 点D E分别是边AB
7.已知向量a m b 且a b 则 |2 - | 等于 △ 1 , 、 、
=( ,2), =(2,-1), ⊥ , a a b
·( + ) BC的中点 连接DE并延长到点F 使得DE EF 则→AF B→C
, , =2 , ·
( ) 的值为
( )
5 5
A.- B.1 C.2 D. 5 1 1 11
3 4 A.- B. C. D.
答案 B 8 8 4 8
答案 B
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
所以 a mb a a2 ma b 2 m 解得m 故选 .
( + )· = + · =3 -3 =0, =3, D
2.(2017北京西城二模,6)设a b是平面上的两个单位向量 a
, ,
b 3 .若m R 则 a mb 的最小值是
考点一 平面向量的数量积 · = ∈ , | + | ( )
5
1.(2017北京东城一模,5)已知向量a b满足 a b 0 a b
, 2 + = , · = 3 4 4 5
则 a b a b A. B. C. D.
-2, (3 + )·( - )= ( ) 4 3 5 4
A.1 B.3 C.4 D.5 答案 C 由题意得 a mb 2 a2 ma b m2b2 6 m
答案 B a b 0 | + | = +2 · + =1+ +
∵2 + = , ( ) 5
a与b的夹角为 且 b a 2
∴ π, | |=2| |, m2 m 3 16 故当m 3 时 a mb 2 取得最小值 为
又 a b a b = + 5 + 25 , =- 5 ,| + | ,
∵ · =-2,∴ | |·| |·cos π=-2,
a b 16 此时 a mb 取得最小值 为 4 故选 .
∴ | |=1,| |=2, , | + | , , C
故 a b a b a 2 a b b 2 . 25 5
(3 + )·( - )=3| | -2 · -| | =3×1-2×(-2)-4=3 3.已知向量a b 若向量c满足c与b的夹角
2.(2018河南新乡二模,5)若向量m k k 与向量n =(-1,2), =(3,-6),
=(2 -1, ) =(4, 为 ° c a b 则 c
共线 则m n 120 , ·(4 + )=5, | |= ( )
1) , · = ( )
9 17 A.1 B. 5 C.2 D.2 5
A.0 B.4 C.- D.- 答案 D 由题意可知 a b a b 且a与b
2 2 ,| |= 5,| |=3 5, ∥ ,
答案 D 向量m k k 与向量n 共线 方向相反.
∵ =(2 -1, ) =(4,1) ,
由c a b 可得 a c b c
k k 解得k 1 ·(4 + )=5, 4 · + · =5,
∴2 -1-4 =0, =- , 由c与b的夹角为 °可得c与a的夹角为 °
2 120 60 ,
( )
∴ m = -2,- 1 , 所以b c b c ° 3 5 c
2 · =| || |cos120 =- | |,
( ) 2
m n 1 17.
∴ · =-2×4+ - ×1=- a c a c ° 5 c .
2 2 · =| || |cos60 = | |
故选 2
D. æ ö
3.(2017 曲一线命题专家高考模拟磨尖卷四·沈阳卷,15)若 所以 5 c ç 3 5 c ÷
4× | |+è- | |ø=5,
a b是两个互相垂直的单位向量 则向量a b在向量b方 2 2
, , - 3 解得 c 故选 .
向上的投影为 . | |=2 5, D
4.(2018湖北宜昌二模,7)已知 ABC中 A ° 且AB
答案 △ ,∠ =120 , =3,
- 3 AC 若→AP λ→AB →AC 且→AP B→C 则实数λ的值为
a b b =4, = + , ⊥ , ( )
解析 向量a b在向量b方向上的投影为( - 3 )·
- 3 b = 22 10 12
| | A. B. C.6 D.
a b b2 b2 15 3 7
· -
b
3
=
-
b
3
=- 3
. 答案 A 因为→AP
=
λ→AB
+
→AC
,
且→AP
⊥
B→C
,
| | | |
思路分析 利用投影的定义 求( a - 3 b )· b 的值.
所以有→AP
·
B→C
=(
λ→AB
+
→AC
)·(
→AC
-
→AB
)=
λ→AB
·
→AC
-
λ→AB2
+
, b →AC2 →AB →AC λ →AB →AC λ→AB2 →AC2
| | - · =( -1) · - + =0,
整理可得 λ ° λ
考点二 平面向量数量积的应用 ( -1)×3×4×cos120 -9 +16=0,
解得λ 22 故选
1.(2018北京石景山一模,5)已知平面向量a b满足 a b = , A.
, | |=3,| 15
a与b的夹角为 ° 若 a mb a 则实数m的值为
|=2, 120 , ( + )⊥ , 解题关键 解答本题的关键是由题意得出→AP B→C λ→AB
· =( +
( ) →AC →AC →AB 进而求得λ的值.
)·( - )=0,
A.1 B.
3
C.2 D.3
5.(2017重庆育才中学模拟,6)过坐标原点O作单位圆x2
+
y2
=
2 的两条互相垂直的半径OA OB 若在该圆上存在一点C 使
答案 D 因为 a b a与b的夹角为 ° 1 、 , ,
| |=3,| |=2, 120 ,
( ) 得O→C aO→A bO→B a b R 则以下说法正确的是
所以a b a b ° 1 = + ( 、 ∈ ), ( )
· =| |·| |cos120 =3×2× - =-3, 点P a b 一定在单位圆内
2 A. ( , )
因为 a mb a 点P a b 一定在单位圆上
( + )⊥ , B. ( , )
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 405
点P a b 一定在单位圆外
C. ( , )
当且仅当ab 时 点P a b 在单位圆上
D. =0 , ( , )
答案 B 易知 O→C a2 O→A2 b2 O→B2 abO→A O→B .
| |= + +2 · =1
O→A O→B O→A O→B O→C a2 b2
∵ ⊥ ,| |=| |=1,∴ | |= + =1,
OP a2 b2 又圆的半径为
∴ = + =1, 1,
点P一定在单位圆上.故选 .
∴ B
6.(2018江西九江二模,6)在 ABC 中 AB AC 点 M N 是
Rt△ , = , 、 思路分析 建立平面直角坐标系 利用向量的坐标运算求解.
,
线段AC的三等分点 点P在线段BC上运动且满足P→C kB→C 方法总结 向量的坐标运算体现了数形结合的思想方法 因
, = , ,
当P→M P→N取得最小值时 实数k的值为 此 在解题时应充分重视.
· , ( ) ,
9.(2017湖南郴州质量监测,9)已知A B是单位圆O上的两点
1 1 1 1 ,
A. B. C. D. O为圆心 AOB ° 点C是线段AB上不与A B重合的
2 3 4 8 ( ),∠ =120 , 、
答案 C 建立平面直角坐标系 如图所示
, , 动点.MN是圆O的一条直径 则C→M C→N的取值范围是
, · ( )
[ )
3
A. - ,0 B.[-1,1)
4
[ )
1
C. - ,1 D.[-1,0)
2
答案 A 如图 连接OC.C→M C→N O→M O→C O→N O→C
, · =( - )·( - )
设AB AC P x x x O→M O→N O→M O→C O→C O→N O→C2
= =3, ( ,3- )(0≤ ≤3), = · - · - · +
则M N P→M x x P→N x x O→M O→N O→C2 O→C2
(1,0), (2,0), =(1- , -3), =(2- , -3), = · + =-1+ ,
则P→M
·
P→N
=2
x2
-9
x
+11=2
( x
-
9 ) 2
+
7
,
∵ ∠ AOB =
[
120 ° , 点
)
C是线段AB上不与A 、 B重合的动点 ,
4 8 O→C 1
( ) ∴ | |∈ ,1 ,
当x 9 时 P→M P→N取得最小值 此时P 9 3 2
∴ = , · , , , [ )
4 4 4 C→M C→N 3 故选 .
PC ∴ · ∈ - ,0 , A
k 1 .故选 4
∴ =BC= C.
4
7.(2018河北唐山二模,7)在 ABC 中 C ° AB 点 P
△ ,∠ =90 , =6,
满足CP 则→PA P→B的最大值为
=2, · ( )
A.9 B.16 C.18 D.25
答案 B C ° AB
∵ ∠ =90 , =6,
→CA C→B →CA C→B →CA C→B →BA
∴ · =0,∴ | + |=| - |=| |=6,
解题关键 题中的隐含条件O→M O→N O→M O→N 0是解题
→PA P→B P→C →CA P→C C→B P→C2 P→C →CA C→B →CA · =-1, + =
∴ · =( + )·( + )= + ·( + )+ 关键.
C→B P→C →CA C→B
· = ·( + )+4, 10.(2017北京海淀一模,12)若非零向量a b满足a a b
, ·( + )=
∴ 当P→C与→CA + C→B方向相同时 , P→C ·( →CA + C→B ) 取得最大值 2×6 0,2| a |=| b |, 则向量a , b的夹角为 .
=12, 答案 2π
→PA P→B的最大值为 .故选
∴ · 16 B. 3
8.(2017甘肃嘉峪关二模,7)若等边 ABC的边长为 平面内 解析 设a与b的夹角为θ 因为a a b 所以a a
△ 3, , ·( + )=0, ·
a b a a a b θ
一点M满足C→M 1 C→B 1→CA 则A→M M→B的值为 + · =0⇒| |·| |+| |·| |cos =0,
= + , · ( ) 又因为 a b 所以 a a a a θ 即
3 2 2| |=| |≠0, | |·| |+2| |·| |cos =0,
15 15 θ 所以 θ 1 从而θ 2π.
A.2 B.- C. D.-2 1+2cos =0, cos =- , =
2 2 2 3
( ) æ ö ( ) 11.(2017宁夏银川质检,13)在矩形ABCD中 AB AD 点
答案 A 如图所示 A 3 Bç 3 3÷ C 3 , =4, =1,
,
2
,0 , è0,
2
ø, -
2
,0 ,
E为DC的中点 则→AE B→E .
, · =
æ ö 答案
∴
C→B
=è
ç 3
,
3 3
ø
÷
,
→CA
=(3,0),
-3
2 2 解析 解法一 由已知 可得→AE A→D D→E A→D 1 D→C B→E
æ ö æ ö : , = + = + , =
C→M 1 C→B 1→CA 1 ç 3 3 3÷ 1 ç 3÷ 2
∴ = + = è , ø+ (3,0)=è2, ø,
3 2 3 2 2 2 2 B→C C→E
+
æ ö ( ) ( )
∴ O→M = O→C + C→M =è ç 1 , 3 ø ÷ , = A→D - 1 D→C ,∴ →AE · B→E = A→D + 1 D→C · A→D - 1 D→C = A→D2 -
2 2 2 2 2
æ ö ( )
∴
A→M
=
O→M
-
O→A
=è
ç
-1,
3
ø
÷
,
M→B
=
O→B
-
O→M
= -
1
, 3 ,
1 D→C2
=1-4=-3
.
2 2 4
( ) 解法二 以点A为坐标原点 AB所在直线为x轴 AD所在直
A→M M→B 1 3 故选 . : , ,
∴ · =-1× - + × 3=2, A 线为y轴 建立如图所示的平面直角坐标系.
2 2 ,
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋406 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
A→M A→N A→O O→M A→O O→N A→O O→M A→O O→M
∴ · =( + )·( + )=( + )·( - )
( )
2
A→O2 O→M2 25 1 .
= - = - =6
4 2
故选 .
C
则A (0,0), B (4,0), E (2,1),∴ →AE =(2,1), B→E =(-2,1), 解法二 :∵ | B→C |=3,∴ | →AC - →AB | 2 =9 .
∴
→AE
·
B→E
=-4+1=-3
.
∴
→AC2
+
→AB2
-2
→AC
·
→AB
=9,
又→AB
·
→AC
=4,
思路分析 解法一利用平面向量的几何性质解题 解法二通
, →AC2 →AB2 .
过建立平面直角坐标系 求出各点坐标 利用向量的坐标运算 ∴ + =17
, ,
解题.解法一侧重于逻辑推理 对思维能力要求较高 解法二
, ,
的解题关键是建立恰当的平面直角坐标系 侧重于计算 思路
, ,
简单.两种解法各有优劣 可根据实际情况灵活选用.
,
12.(2016北京朝阳期中,7)在 ABC中 已知→AB →AC B→C
△ , · =4,| |
M N分别是BC边上的三等分点 则A→M A→N的值是
=3, , , ·
( ) 又 A→N →AB 1 B→C →AB 1 →AC →AB 2→AB 1→AC
∵ = + = + ( - )= + ,
21 3 3 3 3
A.5 B. C.6 D.8
4 A→M →AB 2 B→C →AB 2 →AC →AB 1→AB 2→AC
答案 C 解法一 如图 设BC的中点为O 连接AO. = + = + ( - )= + ,
: , , 3 ( 3 ) ( 3 3 )
A→M A→N 1→AB 2→AC 2 →AB 1→AC 2 →AC2
∴ · = + · + = ( +
3 3 3 3 9
→AB2 5→AB →AC 2×17 5×4 .
)+ · = + =6
9 9 9
13.(2018北京通州期中,13)在 ABC中 M是BC的中点 AM
△ , ,
点 P 在 AM 上 且满足→AP P→M 则→PA P→B P→C 的
=3, , =2 , ·( + )
值为 .
由→AB →AC B→C
· =4,| |=3, 答案
可得 A→O O→B A→O O→C A→O O→B A→O O→B A→O2 -4
( + ( )· ) 2 ( + )=( + )·( - )= - 解析 ∵ AM =3, 点P在AM上 , 且满足→AP =2 P→M ,∴ | →AP |=
O→B2
=
A→O2
-
3
=4, . M是BC的中点 P→B P→C P→M →AP
2 2∵ ,∴ + =2 = ,
∴ A→O2 = 25. ∴ →PA ·( P→B + P→C )= →PA · →AP =-| →AP | 2 =-4 .
4
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
b ,故 a·b 1 , a b a b 2 a2 b2 a·b
| |=1 =- | - | = | - | = + -2 =
2
.
1+1+1= 3
考法一 求向量模的方法
答案 ( )A ( )
1 2 3
例1 (2020河南部分重点中学3月模拟,8)已知单位
(1) 方法总结 向量的长度即向量的模 通常有以下求解方法
, :
向量a b的夹角为θ 且 θ 1 若向量m a b 则 m a a a
, , tan = , = 5 -3 , | |= (1)| |= · ;
2
a b a2 a b b2
(2)| ± |= ±2 · + ;
( )
或 若a x y 则 a x2 y2.
(3) =( , ), | |= +
A. 2 B. 3 C. 26 D. 2 26
(2020 课标Ⅰ理,14,5 分)设 a b 为单位向量 且
(2) , ,
a b 则 a b . 例 平面向量a与b的夹角为 ° a b 则
| + |=1, | - |= 45 , =(1,1),| |=2,
解析 ( ) a与b为单位向量, a b ,又θ为a a b 等于
1 ∵ ∴ | |=| | =1 |3 + | ( )
与b的夹角,且
tan
θ
=
1 ,
∴
θ为锐角,且
cos
θ
=2sin
θ,又
sin
2θ
+
A
解
.1
题
3+
导
6
引
2 B.2 5 C. 30 D. 34
2
由a b 及 a b °得 a 及a b的值
2θ , θ 2 5,又 m a b, m ( a b)2 =(1,1),| |=2 〈 , 〉=45 | | ·
cos =1 ∴ cos = ∵ = 5 -3 ∴ | |= 5 -3
5 利用 a b a b 2求得结果
→ |3 + |= (3 + )
a2 b2 a·b 2 5 ,故选 .
= 5 +9 -6 5 = 5+9-6 5×1×1× = 2 A
5
( )由 a b ,得 a b 2 ,即a2 b2 a·b ,而 a
2 | + |=1 | + | =1 + +2 =1 | |=
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 407
a a b
解析 依题意得 a ,a·b ° , a 求向量a b的模 a b 最后利用 a a b ·( + ) 求解.
| |= 2 = 2×2×cos 45 =2 ∴ |3 + | + |, cos〈 , + 〉= a a b
| |·| + |
b ( a b)2 a2 a·b b2 , 先由a b 求出实数λ的值 再写出a b的坐标 利
+ | = 3 + = 9 +6 + = 18+12+4 = 34 (2) ⊥ , , + 3 ,
选 .
D a b a
用向量夹角公式 向量坐标形式 θ ( + 3 )· 求出余弦
答案 D ( )cos = a b a
| + 3 || |
例 (2018四川双流中学期中,9)已知平面向量→PA →PB满 值 从而得出夹角.
, ,
a·(a b)
足 →PA →PB →PA →PB 1 若 →BC 则 →AC 的最大值为 解析 ( ) 由题意得 〈a,a b〉 +
| |=| |=1, · =- , | |=1, | | 1 cos + = a · a b =
2 | | | + |
a2 a·b
( ) + 25-6 19.故选 .
A. 2-1 B. 3-1 C. 2+1 D. 3+1 |
a
|
· a2
+
b2
+2
a·b =
5× 25+36-12
=
35
D
æ ö
解析 因为 →PA P→B ,→PA·P→B 1 ,所以 APB ( )设a b与a的夹角为θ, a ( , ),b çλ, 3÷,a
| |=| |=1 =- cos∠ 2 + 3 ∵ = -1 3 =è ø
2 3
=- 1 ,即 ∠ APB = 2π,所以 | →AB |= 1+1+1= 3 ,如图,建立平 ⊥ b, ∴ -1× λ +3× 3 =0 ,解得λ = 3 ,
2 3
3
æ ö æ ö
面直角坐标系,则A è ç - 3, 0ø ÷,B è ç 3, 0ø ÷,由题设知点C(x,y) ∴ a + 3 b = ( -1+3 , 3+1 ) = ( 2 , 4 ),
2 2 (a b)·a ( )
æ ö θ + 3 2× -1 +4×3 2,
在以点B è ç 3, 0ø ÷为圆心, 1 为半径的圆上运动,结合图形可知, ∴ cos = | a + 3 b || a | = 2 2 +4 2 × ( -1 )2 +3 2 = 2
2
点C(x,y)运动到点D时, | →AC | 最大, | →AC |max=| A→D |=| →AB |+1 ∵ θ ∈ [ 0 , π ], ∴ θ = π 4 ,故选 B.
,故选 . 答案 ( )D ( )B
= 3+1 D 1 2
例 (2017江西七校联考,13)已知向量a b
=(1, 3), =
m 且b在a方向上的投影为 则向量a与b的夹角为
(3, ), -3,
.
解题导引
由b在a方向上的投影为 求得
-3 由b的坐标求得 b
m的值 → | |
答案 D
a b
利用 a b · 求得结果
→ cos〈 , 〉= a b
| || |
考法二 求平面向量夹角的方法
解析 b在a方向上的投影为 , b 〈a,b〉 ,
∵ -3 ∴ | |cos =-3
例2 (2020课标Ⅲ理,6,5分)已知向量a b满足
(1) , 又 a 2 ( )2 , a·b a b 〈a,b〉 ,又a·
a b a b 则 a a b | |= 1 + 3 =2 ∴ =| || |cos =-6
| |=5,| |=6, · =-6, cos〈 , + 〉= ( ) b m, m ,解得m ,
=1×3+ 3 ∴3+ 3 =-6 =-3 3
31 19 17 19
A.- B.- C. D. 则b ( , ), b 2 ( )2 , 〈a,b〉
35 35 35 35 = 3 -3 3 ∴ | |= 3 + -3 3 =6 ∴ cos
(2020山东潍坊6月模拟,4)已知向量a b a·b
(2) =(-1,3), = -6 1 , 〈a,b〉 , a与b的夹角为 2 .
æ ö = a b = =- ∵0≤ ≤π ∴ π
çλ 3÷ 若a b 则a b与a的夹角为 | || | 2×6 2 3
è , 3 ø, ⊥ , + 3 ( ) 答案 2
π
3
π π π 2π
A. B. C. D.
6 4 3 3
解题导引 先求出两向量a a b的数量积a a b 再
(1) , + ·( + ),
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
a b b a与b的夹角为π
C.( - )⊥ D.
4
答案 CD
考法一 求向量模的方法 3.(2020浙江温州二模(4月),12)已知向量a b满足 a
, | |=2,
1.(2019甘肃静宁一中三模)已知向量a a b a b a b 则 a b b 在 a 上的投影等于
=(2,1), · =10,| + | |=1, · =1, | + | = ,
.
b 则 b
|=5 2, | |= ( )
答案 1
A. 2 B. 5 C.2 D.5 7;
答案 D 2
4.(2020 浙江绍兴嵊州期末,16)已知单位向量 a b 满足
2.(多选题)(2020山东临沂、枣庄临考演练,9)设向量a ,
=(2, a b b 设向量c a x b a x 则 c a 的取
b 则 | -2 |=|2 |, = + (2 - ), ∈[0,1], | + |
0), =(1,1), ( ) 值范围是 .
a b a b b
A.| |=| | B.( - )∥
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋408 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
é ù c m n 其中m n均为正数 且 a b c 下
答案 êê 15 úú (1,-1), =( -2,- ), , , ( - )∥ ,
ë , 6û 列说法正确的是
2 ( )
a与b的夹角为钝角
A.
考法二 求平面向量夹角的方法
向量a在b方向上的投影为 5
5.(2020山东青岛期末,3)向量a b满足 a b a B.
, | |=1,| |= 2,( + 5
b a b 则向量a与b的夹角为 m n
)⊥(2 - ), ( ) C.2 + =4
° ° ° ° mn的最大值为
A.45 B.60 C.90 D.120 D. 2
答案 C 答案 CD
6.(2020皖江名校联盟第五次联考,6)已知单位向量 a 满足 8.(2017山东,12,5分)已知e e 是互相垂直的单位向量.若
1, 2
a b a b 则a与b的夹角为 e e 与e λe 的夹角为 ° 则实数λ的值是 .
2| |=| |,| +2 |= 13, ( ) 3 1- 2 1+ 2 60 ,
° ° ° °
A.30 B.60 C.90 D.120 答案 3
答案 D
3
7.(多选题)(2020山东泰安二模,10)已知向量a b
=(2,1), =
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
可得 A→D 2 1 →AB 2 →AC 2
=2, | | = (| | +| | -2)
4
考法一 求向量模的方法 ≥
1
(2|
→AB
|·|
→AC
|-2)=
1
,
4 2
1.(2019吉林第一次调研,5)已知等边 ABC 的边长为 则
△ 2, 所以 A→D 2.
|
→AB
+2
B→C
+3
→CA
|= ( )
| |min=
2
4.已知a b均为单位向量 且a b .若 c a c b 则
、 , · =0 | -4 |+| -3 |=5, |
A.2 3 B.2 7 C.4 3 D.12 c a 的取值范围是
答案 A 由题意得→AB B→C →CA →AB B→C →CA + | ( )
· =-2, · =-2, · =
则 →AB B→C →CA 2 →AB2 B→C2 →CA2 →AB B→C →AB A.[3, 10] B.[3,5]
-2, | +2 +3 | = +4 +9 +4 · +6
→CA B→C →CA →AB B→C C.[3,4] D.[ 10,5]
· +12 · =4+16+36-8-12-24=12,∴ | +2 +3 答案 B a b均为单位向量 且a b
→CA
|=2 3
.故选
A
.
设a
∵
b
、
.设c x
,
y
· =0,
∴ =(1,0), =(0,1) =( , ),
2.(2017湖南永州一模,11)已知向量a与向量b的夹角为2π , 由 | c -4 a |+| c -3 b |=5, 得 ( x -4) 2 + y2 + x2 +( y -3) 2 =5,
3 即 x y 到A 和B 的距离之和为
且 a b 若向量 c xa yb x R 且 x y R 则 ( , ) (4,0) (0,3) 5,
| |=| | =2, = + ( ∈ ≠0, ∈ ), 令c的起点为坐标原点O 则c的终点的轨迹是点 和
x , (4,0) (0,
的最大值为
之间的线段
c ( )
3) ,
又 c a x 2 y2表示M 到线段AB上的点的距
3 | + |= ( +1) + (-1,0)
A. B. 3 离 且最小值是点M 到直线 x y 的距离
3 , (-1,0) 3 +4 -12=0 ,
1 c a |-3-12| .
C. D.3 ∴ | + |min= =3
3 5
x2 x2 又最大值为 MA
答案 A 1 | |=5,
c 2 = x2 xy y2 = ( y ) 2 y , c a 的取值范围是 .故选 .
| | 4 -4 +4 ∴ | + | [3,5] B
4 x -4· x +4
y ( y ) 2 y
当 -4 1 时 取得最小值 且最
x =- = ,4 x -4· x +4 ,
2×4 2
小值为
3,
x2
所以 的最大值为 1 则所求最大值为 3.
c 2 ,
| | 3 3
3.已知在
△
ABC中
,
D为BC的中点
,
若
∠
BAC
=120
°
,
→AB
·
→AC
=
5.(2018河北衡水中学六调,8)已知向量O→A
=(3,1),
O→B
=(-1,
-1,
则
|
A→D
|
的最小值为
( ) 3),
O→C
=
mO→A
-
nO→B
(
m
>0,
n
>0),
若m
+
n
∈[1,2],
则
|
O→C
|
的取
值范围是
1 2 3 ( )
A. B. C. 2 D.
2 2 2
A.[ 5,2 5] B.[ 5,2 10)
答案 B 显然有 A→D 1 →AB →AC .
| |= | + | C.( 5, 10) D.[ 5,2 10]
2
答案 B O→A O→B O→C mO→A nO→B
→AB →AC ∵ =(3,1), =(-1,3),∴ = - =
因为→AB →AC BAC ° 所以 →AB →AC ·
· =-1,∠ =120 , | |·| |= BAC m n m n 则 O→C m n 2 m n 2
cos∠ (3 + , - 3 ), | | = (3 + ) +( -3 ) =
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 409
( ) [ )
1
即
0( m2 +
m
n2 )
n
, 令t =
又m
m2 + n
n
2 , 则
故
| O→
在
C |
平
=
面直
10
角
t ,
坐
而
标
m
系
+ n
中
∈
表
[1
示
, A. -∞, 1
2
B. 1
2
,+∞
2], 1≤ + ≤2, >0, >0, [ ) ( ) ( )
如图 阴影区域不包括横轴与纵轴的相应部分 2 2 1
( ), C. -2, ∪ ,+∞ D.(-∞,-2)∪ -2,
3 3 2
答案 D 由题意知a b λ 因为a b的夹角
=(1,-2), =(1, ), 、
a b λ
为锐角 所以 a b · 1-2 且a与b不共
, cos〈 , 〉=
|
a
||
b
|
=
5 1+
λ2 >0,
线 即λ 1 且λ .故选 .
, < ≠-2 D
2
3.a b是非零向量 若a b与 a b垂直 a b与 a b垂直.
, , +3 7 -5 , -4 7 -2
试求a与b的夹角.
t = m2 + n2表示阴影区域中任意一点与原点 (0,0) 的距离 , 分 解析 解法一 设a与b的夹角为θ.由题意知
:
{ a b a b
析可得 2 t .结合 O→C t 得 O→C .故 ( +3 )·(7 -5 )=0,
, ≤ <2 | | = 10 , 5≤| |<2 10 a b a b
2 ( -4 )·(7 -2 )=0,
选
B
. {
7
a2
+16
a
·
b
-15
b2
=0, ①
∴ a2 a b b2
考法二 求向量夹角的方法 7 -30 · +8 =0, ②
由 得 a b b2 所以b2 a b.
①-② 46 · -23 =0, =2 · ③
1.已知 | a |= 10, a · b =- 5 30 , 且 ( a - b )·( a + b )=-15, 则向 将 ③ 代入 ② 得a2 =2 a · b ,∴ | a |=| b |,
2 由b2 a b可知 b 2 a b θ
量a与b的夹角为 ∴ =2 · | | =2| || |cos ,
( )
θ 1 ° θ ° θ °
∴ cos = ,∵0 ≤ ≤180 ,∴ =60 ,
2π 3π 5π π 2
A. B. C. D.
3 4 6 3 即向量a与b的夹角为 °.
答案 C 设a与b的夹角为θ. a b a b 60
∵ ( - )·( + )=-15, 解法二 设a与b的夹角为θ.由题意知
:
a2 b2 又 a b . { a b a b
∴ - =-15, | |= 10,∴ | |=5 ( +3 )·(7 -5 )=0,
a b a b
又a b 5 30 ( -4 )·(7 -2 )=0,
· =- , { a2 a b b2
2 7 +16 · -15 =0, ①
∴ a2 a b b2
5 30 7 -30 · +8 =0, ②
a b - 得 a b
θ · 2 3 ①×15+②×8 | |=| |,
∴ cos = | a || b | = 10×5 =- 2 , 由 ① 得 7| a | 2 +16| a || b |cos θ -15| b | 2 =0,
又θ θ 5π.故选 . θ θ 1
∈[0,π],∴ = C ∴7+16cos -15=0,∴ cos = ,
6 2
2.已知i j分别是与x轴 y轴方向相同的单位向量 a i j b i ° θ ° θ °
、 、 , = -2, = ∵0 ≤ ≤180 ,∴ =60 ,
λj 且a b的夹角为锐角 则实数λ的取值范围是 即向量a与b的夹角为 °.
+ , 、 , ( ) 60
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
得圆的半径为R 3 1 .由正三角形外接圆的圆心也是其
= × = 3
3 2
2
例 (2019湖南长郡中学第五次月考,11)已知P是边
重心得O→A O→B O→C 0,故→PA P→B P→C P→O O→C. P→O O→C
+ + = + +2 =4 + |4 + |≤
长为 3 的等边三角形ABC外接圆上的动点 , 则 | →PA + P→B +2 P→C | 的 |4 P→O |+| O→C |=5 R =5 3 ,当且仅当P→O与O→C同向,即PC为圆O
最大值是
( ) 的直径时,取得最大值 .
5 3
解法二:设O为 ABC外接圆的圆心,以O为原点,OA所在
A.2 3 B.3 3 C.4 3 D.5 3 △
解题导引 思路一 设外接圆的圆心为O 则→PA P→B P→C 直线为y轴,过O与 OA垂直的直线为 x 轴建立平面直角坐标
: , + +2
P→O O→A P→O O→B P→O O→C P→O O→A O→B O→C 正三角形
系,如图所示,
= + + + +2( + )=4 + + +2 ,
外接圆的圆心为O 亦为三角形的重心 则O→A O→B O→C 0 从
( ), + + = ,
而把所求转化为求 P→O O→C模的最大值 思路二 可以考虑以
4 + ; :
ABC外接圆的圆心为原点 OA所在直线为y轴 过O与OA垂
△ , ,
直的直线为x轴建立坐标系 设P θ θ 以 θ为参
, ( 3cos , 3sin ),
量 转化为求三角函数最值问题.
,
解析 解法一:设 ABC的外接圆的圆心为O.由正弦定理
△
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋410 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
连接OB,OC. ( ) 2 æ ö2
易知 | O→A |=| O→B |=| O→C |= 3 , ∴ A( 0 , 3 ),B æ è ç - 3 , - 3 ö ø ÷, ∴ | →PA + P→B +2 P→C |= 2 3 -4 3cos θ +è ç - 2 3 -4 3sin θ ø ÷
2 2 æ ö ( )
æ ö ç 1 θ 3 θ÷ θ π
C è ç 3 , - 3 ø ÷,设P( 3cos θ, 3sin θ)( 0≤ θ <2π ). = 51+24è 2 sin - 2 cos ø = 51+24sin - 3 ≤
2 2 ( )
,当 θ π ,即θ 5 时,取“ ”.故所求最大值是
则→PA ( θ, θ), 5 3 sin - =1 = π =
= - 3cos 3- 3sin 3 6
P→B = æ è ç - 3 - 3cos θ, - 3 - 3sin θ ö ø ÷, 5 3 ,选 D .
2 2 答案 D
æ ö
P→C ç 3 θ, 3 θ÷,
=è - 3cos - - 3sin ø
2 2
æ ö
→PA P→B P→C ç 3 θ, 3 θ÷,
∴ + +2 =è -4 3cos - -4 3sin ø
2 2
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
15 45 15
A. 3 B.45 C. D. 3
2 2 4
答案 C
1.(2020山东师范大学附中最后一卷)已知 ABC 中 A ° 3.(2020浙江嘉兴期末,14)在 ABC中 角A B C所对的边分
△ , =60 , △ , , ,
AB AC O为 ABC所在平面上一点 且满足OA OB
=6, =4, △ , = = 别为a b c .I 是 ABC 内切圆的圆心 若A→I x→AB
=4, =4, =6 △ , = +
OC.设A→O
=
λ→AB
+
μ→AC
,
则λ
+
μ的值为
( ) y→AC 则x y .
, = , =
11 7
A.2 B.1 C. D. 答案 2 3
18 11 ;
答案 C 7 7
4.(2019河南十所名校尖子生第二次调研,15)已知A B C均
, ,
2.(2020山东潍坊一模,8)已知f x 3 x A A A 为 位于同一单位圆 O 上 且→BA B→C →AB 2 若P→B P→C 则
( )= |sin π |, 1, 2, 3 , · =| | , · =3,
2
图象的顶点 O B C D为f x 的图象与x轴的交点 线段A D →PA P→B P→C 的取值范围为 .
, , , , ( ) , 3 | 答 + 案 + |
上有五个不同的点Q Q Q .记n O→A O→Q i [5,7]
1, 2,…, 5 i= 2· i( =1,2,…, 5.(2020山东青岛三模,14)已知e e 是平面上不共线的两个
则n n 的值为 1, 2
5), 1+…+ 5 ( ) 向量 向量b与e e 共面 若 e e e 与e 的夹角
, 1, 2 , | 1|=1,| 2|=2, 1 2
为π 且b e b e 则 b .
, · 1=1, · 2=2, | |=
3
答案 2 3
3
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
考点一 平面向量的数量积 考点二 平面向量数量积的应用
1.(2019课标Ⅱ,3,5分)已知→AB →AC t B→C 5.(2020课标Ⅱ文,5,5分)已知单位向量a , b的夹角为 60 ° , 则
=(2,3), =(3, ),| |=1, 在下列向量中 与b垂直的是
则→AB B→C , ( )
· = ( ) a b a b a b a b
A. +2 B.2 + C. -2 D.2 -
A.-3 B.-2 C.2 D.3 答案 D
答案 C
6.(2021新高考适应卷,5,5分)已知单位向量a b满足a b
2.(2018课标Ⅱ,4,5分)已知向量a b满足 a a b , · =
, | |=1, · =-1, 若向量c a b 则 a c
则a a b 0, = 7 + 2 , sin〈 , 〉= ( )
·(2 - )= ( )
7 2 7 2
A.4 B.3 C.2 D.0 A. B. C. D.
答案 B 3 3 9 9
答案 B
3.(2020北京,13,5分)已知正方形ABCD的边长为 点P满
2, æ ö
足→AP 1 →AB →AC 则 P→D P→B P→D . 7.(2016 课标Ⅲ,3,5 分) 已知向量→BA = è ç 1 , 3 ø ÷ , B→C =
= ( + ), | |= ; · = 2 2
2
æ ö
答案 ç 3 1 ÷ 则 ABC
5;-1 è , ø, ∠ = ( )
4.(2019天津,14,5分)在四边形ABCD中 AD BC AB 2 2
, ∥ , =2 3, ° ° ° °
AD A ° 点E 在线段 CB 的延长线上 且 AE BE 则 A.30 B.45 C.60 D.120
=5,∠ =30 , , = , 答案 A
B→D →AE . 8.(2016北京,4,5分)设a b是向量.则 a b 是 a b
· = , “| |=| |” “| + |=
答案 a b 的
-1 | - |” ( )
充分而不必要条件 必要而不充分条件
A. B.
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 411
充分必要条件 既不充分也不必要条件 15.(2020 浙江,17,4 分)已知平面单位向量 e e 满足
C. D. 1, 2,
答案 D e e .设a e e b e e 向量a b的夹角为θ
9.(2017 课标Ⅱ,12,5分)已知 △ ABC是边长为 2 的等边三角形 , P 则 |2 1- 2 2 θ | 的 ≤ 最 2 小值是 = 1+ 2, = . 3 1+ 2, , ,
cos
为平面ABC内一点 则→PA →PB →PC 的最小值是
, ·( + ) ( ) 答案 28
3 4 29
A.-2 B.- C.- D.-1 16.(2020天津,15,5 分)如图 在四边形 ABCD 中 B °
2 3 , ,∠ =60 ,
答案 B
AB BC 且A→D λB→C A→D →AB 3 则实数λ的值为
10.(2018天津,8,5分)如图 在平面四边形 =3, =6, = , · =- ,
, 2
ABCD 中
,
AB
⊥
BC
,
AD
⊥
CD
,∠
BAD
= ,
若M
,
N是线段BC上的动点
,
且
|
M→N
|=1,
则D→M
·
° AB AD .若点 E 为边 CD 上的动
120 , = =1 D→N的最小值为 .
点 则→AE B→E的最小值为
, · ( )
21 3
A. B.
16 2
25
C. D.3
答 16 案 A 答案 1 ; 13
6 2
11.(2016山东,8,5分)已知非零向量m n满足 m n 17.(2019课标Ⅲ,13,5分)已知a b为单位向量 且a b
, 4| |=3| |, , , · =0,
m n 1 .若n tm n 则实数t的值为 若c a b 则 a c .
cos〈 , 〉= ⊥( + ), ( ) =2 - 5 , cos〈 , 〉=
3
答案 2
9 9
A.4 B.-4 C. D.- 3
4 4 18.(2016课标Ⅰ,13,5 分)设向量 a m b 且
答案 B =( ,1), =(1,2),
a b 2 a 2 b 2 则m .
12.(2020课标Ⅱ理,13,5分)已知单位向量a b的夹角为 ° | + | =| | +| | , =
, 45 , 答案
ka b与a垂直 则k . -2
- , = 19.(2019江苏,12,5分)如图 在 ABC中 D是BC的中点 E
, △ , ,
答案 2 在边AB上 BE EA AD与CE交于点O.若→AB →AC A→O
, =2 , · =6 ·
2 AB
13.(2020课标Ⅰ文,14,5分)设向量a b m m E→C 则 的值是 .
=(1,-1), =( +1,2 , AC
若a b 则m .
-4), ⊥ , =
答案
5
14.(2020江苏,13,5 分)在 ABC 中 AB AC BAC
△ , =4, =3,∠ =
° D在边BC上 延长AD到P 使得AP 若→PA mP→B
90 , , , =9, = +
( )
答案
3 - m P→C ( m为常数 ), 则CD的长度是 . 3
2 20.(2017天津,13,5分)在 ABC中 A ° AB AC .
△ ,∠ =60 , =3, =2
若B→D D→C →AE λ→AC →AB λ R 且A→D →AE 则λ的
=2 , = - ( ∈ ), · =-4,
值为 .
答案 3
答案 18或
0 11
5
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋
考点一 平面向量的数量积 所以 a b a
=(1,0), (2 + )· =(1,0)·(1,-1)=1×1+0×(-1)=
1.(2015山东理,4,5分)已知菱形ABCD的边长为a ABC .故选 .
,∠ = 1 C
° 则B→D C→D 3.(2015四川理,7,5分)设四边形ABCD为平行四边形 →AB
60 , · = ( ) ,| |=
A.- 3 a2 B.- 3 a2 C. 3 a2 D. 3 a2 6,| A→D |=4 .若点M , N满足B→M =3 M→C , D→N =2 N→C , 则A→M · N→M =
2 4 4 2
( )
答案 D B→D C→D B→C C→D C→D B→C C→D C→D2 1 a2
· =( + )· = · + = + A.20 B.15 C.9 D.6
2
答案 C 依题意有A→M →AB B→M →AB 3 B→C N→M N→C C→M
a2 3 a2. = + = + , = +
= 4
2 ( )
2.(2015课标Ⅱ文,4,5分)向量a b 则 a 1 D→C 1 B→C 1 →AB 1 B→C 所以A→M N→M →AB 3 B→C
=(1,-1), =(-1,2), (2 = - = - , · = + ·
b a 3 4 3 4 4
+ )· = ( ) ( )
A.-1 B.0 C.1 D.2
1 →AB
-
1 B→C
=
1→AB2
-
3 B→C2
=9
.故选
C
.
答案 C 因为 a b 3 4 3 16
2 + =2(1,-1)+(-1,2)=(2,-2)+(-1,2) 4.(2015广东文,9,5分)在平面直角坐标系xOy中 已知四边
,
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋412 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
形ABCD是平行四边形 →AB A→D 则A→D →AC
, =(1,-2), =(2,1), · =
( )
A.5 B.4 C.3 D.2
答案 A 四边形ABCD是平行四边形 →AC →AB A→D
∵ ,∴ = + =
A→D →AC .选 . A.-15 B.-9 C.-6 D.0
(3,-1),∴ · =2×3+1×(-1)=5 A 答案 C 本题考查向量的运算.
5.(2014课标Ⅱ,理 3,文 4,5 分)设向量 a b 满足 a b
, | + | =
a b 则a b
解法一
:
连接OA.
∵
B→C
=
→AC
-
→AB
=3
A→N
-3
A→M
=3(
O→N
-
O→A
)-
10,| - |= 6, · = ( )
. . . . O→M O→A O→N O→M
A1 B2 C3 D5 3( - )=3( - ),
答案 A
∵ |
a
+
b
|= 10,∴
a2
+2
a
·
b
+
b2
=10
.
① ∴
B→C
·
O→M
=3(
O→N
-
O→M
)·
O→M
=3(
O→N
·
O→M
-|
O→M
|
2
)=
又 a b a2 a b b2 . 3×(2×1×cos120 ° -1 2 )=3×(-2)=-6 .故选 C .
| - |= 6,∴ -2 · + =6 ② 解法二 在 ABC中 不妨设 A ° 取特殊情况ON AC 以
得 a b 即a b 故选 : △ , ∠ =90 , ⊥ ,
①-②, 4 · =4, · =1, A. A为坐标原点 AB AC所在直线分别为x轴 y轴建立如图所示
6.(2014大纲全国文,6,5 分)已知a b为单位向量 其夹角为 , , ,
、 , 的平面直角坐标系
° 则 a b b ,
60 , (2 - )· = ( ) 因为 MON ° ON OM
∠ =120 , =2, =1,
A.-1 B.0 C.1 D.2 æ ö æ ö ( ) ( )
答案 B (2 a - b )· b =2 a · b -| b | 2 =2×1×1×cos 60 ° -1 2 = 所以O è ç 2, 3 ø ÷ , C è ç 0, 3 3 ø ÷ , M 5 ,0 , B 15 ,0 .
故选 . 2 2 2 2
0, B æ ö æ ö
7.(2018上海,8,5分)在平面直角坐标系中 , 已知点A (-1,0)、 故B→C · O→M =è ç - 15 , 3 3 ø ÷ ·è ç 1 ,- 3 ø ÷ =- 15 - 9 =-6 .故选 C .
B E F是y轴上的两个动点 且 E→F 则→AE B→F的 2 2 2 2 4 4
(2,0), 、 , | |=2, ·
最小值为 .
答案
-3
解析 本题主要考查数量积的运算以及二次函数的最值问
题.设E m F n 又A B
(0, ), (0, ), (-1,0), (2,0),
3.(2017课标Ⅱ理,12,5分)已知 ABC是边长为 的等边三
→AE m B→F n . △ 2
∴ =(1, ), =(-2, ) 角形 P为平面ABC内一点 则→PA P→B P→C 的最小值是
→AE B→F mn 又知 E→F m n . , , ·( + )
∴ · =-2+ , | |=2,∴ | - |=2
当m n 时 →AE B→F mn n n n2 n ( )
① = +2 , · = -2=( +2) -2= +2 -2 3 4
n 2 . A.-2 B.- C.- D.-1
=( +1) -3 2 3
∴
当n
=-1,
即E
(0,1),
F
(0,-1)
时
,
→AE
·
B→F取得最小值
-3
. 答案 B 设BC的中点为D
,
AD的中点为E
,
则有→PB
+
→PC
=
当m n 时 →AE B→F mn n n n2 n P→D
② = -2 , · = -2=( -2) -2= -2 -2 2 ,
=( n -1) 2 -3 . 则→PA P→B P→C →PA P→D
·( + )=2 ·
∴
当n
=1,
即E
(0,-1),
F
(0,1)
时
,
→AE
·
B→F取得最小值
-3
.
=2( P→E + →EA )·( P→E - →EA )=2( P→E2 - →EA2 ) .
综上可知 →AE B→F的最小值为 . æ ö2
, · -3 而→AE2 ç 3÷ 3
8.(2014重庆文,12,5分)已知向量a与b的夹角为 ° 且a =è ø = ,
60 , = 2 4
(-2,-6),|
b
|= 10,
则a
·
b
=
. 当P与E重合时
,
P→E2 有最小值
0,
故此时→PA
·(
P→B
+
P→C
)
取最
答案 小值
10 ,
解析 由a =(-2,-6), 得 | a |= (-2) 2 +(-6) 2 =2 10, 最小值为 →EA2 3 3 .
-2 =-2× =-
a b a b a b ° . 4 2
∴ · =| || |cos〈 , 〉=2 10× 10×cos60 =10
考点二 平面向量数量积的应用
1.(2019课标Ⅱ文,3,5 分)已知向量 a b 则
=(2,3), =(3,2),
a b
| - |= ( )
A. 2 B.2 C.5 2 D.50
答案 A 本题主要考查平面向量的坐标运算以及向量模
的计算 考查数学运算的核心素养. 方法总结 在求向量数量积的最值时 常用取中点的方法 如
; , ,
a b a b a b
∵ =(2,3), =(3,2),∴ - = (-1,1),∴ | - | = 本题中利用→PA P→D P→E2 →EA2 可快速求出最值.
· = -
2 2 故选 . 一题多解 以AB所在直线为 x 轴 AB 的中点为原点建立平
(-1) +1 = 2, A ,
一题多解 a b a 2 b 2 a 面直角坐标系 如图
∵ =(2,3), =(3,2),∴ | | =13,| | =13, · , ,
b 则 a b a2 a b b2 .故
=12, | - | = -2 · + = 13-2×12+13 = 2
选 .
A
2.(2018天津文,8,5分)在如图的平面图形中 已知OM ON
, =1,
MON ° B→M M→A C→N N→A 则B→C O→M的值为
=2,∠ =120 , =2 , =2 , ·
( )
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 413
则A B C 设P x y 取BC的中点D
(-1,0), (1,0), (0, 3), ( , ), , 8.(2015重庆理,6,5分)若非零向量a b满足 a 2 2 b 且
æ ö , | |= | |,
则Dç 1 3÷.→PA P→B P→C →PA P→D x y 3
è , ø ·( + )= 2 · =2(-1- ,- )· a b a b 则a与b的夹角为
2 2 ( - )⊥(3 +2 ), ( )
æ ö é ( ) æ öù
2 è ç é ë êê 1 2 ( - x + x , 1 2 3 ) - 2 y + ø ÷ æ è çy - = 3 ö ø ÷ 2 2 - 3 ë êê ( ù û úú x . +1)· x - 2 1 + y ·è çy - 2 3 ø ÷ û úú = 3 A | . 答 a π 4 | 案 2 - a · A b - ∵ 2| B ( b . a | π 2 2 - = b ) 0⇒ ⊥ 3 ( | 3 a a | + 2 2 C - b . | ) 3 a 4 π , | ∴ · ( | a b - | b · ) c · o D s ( . π 〈 3 a a , + b 2 〉 b - ) 2 = | 0 b ⇒ | 2
4 4 4
.
=0
因此 当x 1 y 3时 →PA P→B P→C 取得最小值 为
, =- 4 , = 4 , ·( + ) , 2× 又 a 2 2 b 8 b 2 2 2 b 2 a b b 2 .
( ) ∵ | |= | |,∴ | | - | | ·cos 〈 , 〉-2| | =0
3 3 故选 . 3 3 3
- =- , B
4 2 a b 2. a b
4.(2017课标Ⅱ文,4,5 分)设非零向量 a b 满足 a b ∴ cos 〈 , 〉= ∵ 〈 , 〉∈[0,π],
, | + | = 2
a b 则
| - |, ( ) a b π.选 .
a b a b ∴ 〈 , 〉= A
A. ⊥ B.| |=| | 4
a b a b 9.(2015重庆文,7,5分)已知非零向量a b满足 b a 且
C. ∥ D.| |>| | , | |=4| |,
答案 A 本题考查向量的有关概念. a a b 则a与b的夹角为
⊥(2 + ), ( )
由 a b a b 的几何意义知 以向量a b为邻边的平行四边
| + |=| - | , 、 π π 2π 5π
形为矩形 所以a b.故选 . A. B. C. D.
, ⊥ A 3 2 3 6
一题多解 将 | a + b | =| a - b | 两边分别平方得 | a | 2 +2 a · b + 答案 C 因为a ⊥(2 a + b ), 所以a ·(2 a + b )=0,
| b | 2 =| a | 2 -2 a · b +| b | 2 , 即a · b =0, 故a ⊥ b.故选 A . 得到a b a 2 设a与b的夹角为θ 则 θ a · b
5.(2016课标Ⅱ理,3,5分)已知向量a m b 且 · =-2| | , , cos = a b =
=(1, ), =(3,-2), | || |
a b b 则m a 2
( + )⊥ , = ( ) -2| | 1 又 θ 所以θ 2π 故选 .
a 2 =- , 0≤ ≤π, = , C
A.-8 B.-6 C.6 D.8 4| | 2 3
答案 D 由题可得a b m 又 a b b 10.(2014大纲全国理,4,5分)若向量a b满足 a a b
+ =(4, -2), ( + )⊥ ,∴ 4×3-2 、 :| |=1,( + )
m m .故选 . a a b b 则 b
×( -2)=0,∴ =8 D ⊥ ,(2 + )⊥ , | |= ( )
6.(2016四川文,9,5分)已知正三角形ABC的边长为 平面
2 3, 2
A.2 B. 2 C.1 D.
ABC内的动点P M满足 →AP P→M M→C 则 B→M 2的最大值是 2
, | |=1, = , | | { a b a a2 a b
( )
答案 B 由题意得 (
a
+
b
)·
b
= +
a
·
b
=
b2
0,
⇒-2
a2
+
b2
(2 + )· =2 · + =0
A. 4 4 3 B. 4 4 9 C. 37+ 4 6 3 D. 37+2 4 33 =0, 即 -2| a | 2 +| b | 2 =0, 又 | a |=1,∴ | b |= 2 .故选 B .
答案 B 以 A 为坐标原点 建立如图所示的平面直角坐 11.(2018北京文,9,5分)设向量a b m .若a
, =(1,0), =(-1, ) ⊥
标系 ma b 则m .
, ( - ), =
答案
则A C B . -1
(0,0), (2 3,0), ( 3,3) 解析 本题主要考查平面向量数量积的坐标运算.
设P x y →AP x2 y2
( , ),∵ | |=1,∴ + =1, a b m a2 a b
∵ =(1,0), =(-1, ),∴ =1, · =-1,
∵
P→M
=
M→C
,∴
M为PC的中点
,
由a
⊥(
ma
-
b
)
得a
·(
ma
-
b
)=0,
M
æ
ç
x
+2 3
y ö
÷
即ma2
-
a
·
b
=0,
∴ è , ø, 即m m .
2 æx 2 ö2 ( y ) 2 x2 y2 12.(201 - 7 (- 课 1 标 )= Ⅰ 0 理 ,∴ ,13 = , - 5 1 分)已知向量a b的夹角为 ° a
∴ | B→M | 2 =è ç +2 2 3 - 3ø ÷ + 2 -3 = 4 + 4 -3 y +9= 4 1 -3 y + =2,| b |=1, 则 | a +2 b |= . , 60 ,| |
37 y 答案
9= -3 , 2 3
4 解析 本题考查向量数量积的计算.
又 y 当y 时 B→M 2 取得最大值 且最大值
∵ -1≤ ≤1,∴ =-1 ,| | ,
由题意知a b a b ° 1 则 a b 2
为49. · =| |·| |cos60 =2×1× =1, | +2 | =
2
4 a b 2 a 2 b 2 a b .
思路分析 由 ABC为正三角形 →AP 考虑到用建立平 ( +2 ) =| | +4| | +4 · =4+4+4=12
△ ,| | =1, 所以 a b .
面直角坐标系的方法来解决向量问题. | +2 |=2 3
13.(2017课标Ⅰ文,13,5分)已知向量a b m .
评析 本题考查了向量的坐标运算,运用了转化与化归思想. =(-1,2), =( ,1)
若向量a b与a垂直 则m .
7.(2015福建文,7,5分)设a b c a kb.若b + , =
=(1,2), =(1,1), = + 答案
c 则实数k的值等于 7
⊥ , ( ) 解析 本题考查向量数量积的坐标运算.
A.- 3 B.- 5 C. 5 D. 3 a b m a b m 又 a b a
2 3 3 2 ∵ =(-1,2), =( ,1),∴ + =( -1,3), ( + )⊥ ,
答案 A c a kb k k .由b c 得b c 即 k a b a m 解得m .
= + =(1+ ,2+ ) ⊥ , · =0, 1+ ∴ ( + )· =-( -1)+6=0, =7
14.(2016课标Ⅰ文,13,5分)设向量a x x b
k 解得k 3 .故选 . =( , +1), =(1,2),
+2+ =0, =- A 且a b 则x .
2 ⊥ , =
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋414 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
夹角为 ° c ta t b.若b c 则t .
答案 2 60 , = +(1-) · =0, =
- 答案
3 2
解析 解法一 b c
解析 因为a b 所以x x 解得x 2 . :∵ · =0,
⊥ , +2( +1)=0, =-
3 ∴
b
·[
ta
+(1-
t
)
b
]=0,
ta
·
b
+(1-
t
)·
b2
=0,
易错警示 混淆两向量平行与垂直的条件是造成失分的主 又 a b a b °
∵ | |=| |=1,〈 , 〉=60 ,
要原因.
1 t t t .
15.(2016山东文,13,5分)已知向量a b . ∴ +1- =0, =2
=(1,-1), =(6,-4) 2
若a ta b 则实数t的值为 . 解法二 由t t 知向量a b c的终点A B C共线 在
⊥( + ), : +(1-)=1 、 、 、 、 ,
答案 æ ö
-5 平面直角坐标系中设a b ç 1 3÷
解析 因为a ta b 所以a ta b 即ta2 a b =(1,0), =è , ø,
⊥( + ), ·( + )=0, + · = 2 2
又因为a b 所以 a a b æ ö
0, =(1,-1), =(6,-4), | |= 2, · =1×6+ 则c ç 3 3÷.
因此可得 t 解得t . =è ,- ø
(-1)×(-4)=10, 2 +10=0, =-5 2 2
评析 本题主要考查向量的数量积运算,向量的模以及两向 把a b c的坐标代入c ta t b 得t .
、 、 = +(1-) , =2
量垂直的充要条件等基础知识,考查学生的运算求解能力以
及方程思想的应用.
16.(2016北京文,9,5分)已知向量a b 则
=(1, 3), =( 3,1),
a与b夹角的大小为 . 评析 本题考查了向量的运算,利用三点共线的条件得到c
答案 π 的坐标是解题关键.
6 22.(2012课标,理13,文13,5分)已知向量a b夹角为 ° 且
, 45 ,
a b
解析 a b · 1× 3+ 3×1 3 a a b 则 b .
∵ cos〈 , 〉= a b = = , | |=1,|2 - |= 10, | |=
| |·| | 2×2 2 答案
3 2
a与b夹角的大小为π. 解析 a b 两边平方得
∴ |2 - |= 10
6
17.(2015浙江,13,4分)已知e e 是平面单位向量 且e e 4| a | 2 -4| a |·| b |cos45 ° +| b | 2 =10 .
1, 2 , 1· 2
a b 2 b .
1 .若平面向量b满足b e b e 则 b . ∵ | |=1,∴ | | -2 2| |-6=0
= · 1= · 2=1, | |= b 或 b 舍去 .
2 ∴ | |=3 2 | |=- 2( )
评析 本题考查了向量的基本运算,考查了方程的思想.通过
答案 2
3 “平方”把向量转化为向量的数量积是求解的关键.
3
解析 令e 与e 的夹角为θ e e e e θ 23.(2012安徽文,11,5分)设向量a m b m c
1 2 ,∴ 1· 2=| 1|·| 2|cos = =(1,2 ), =( +1,1),
m 若 a c b 则 a .
θ 1 又 ° θ ° θ °.因为b e e 所 =(2, ), ( + )⊥ , | |=
cos =
2
, 0 ≤ ≤180 ,∴ =60 ·( 1- 2)=0,
答案
2
以b与e e 的夹角均为 ° 从而 b 1 2 . 解析 a c m
1、 2 30 , | |= °= 3 + =(3,3 ),
cos30 3 a c b
18.(2014课标Ⅰ理,15,5分)已知A B C为圆O上的三点 若 ∵ ( + )⊥ ,
, , , a c b
∴ ( + )· =0,
A→O 1 →AB →AC 则→AB与→AC的夹角为 . m m
= ( + ), ∴3 +3+3 =0,
2
答案 ° m 1
90 ∴ =- ,
2
解析 由A→O 1 →AB →AC 可知O为BC的中点 即BC为 a
= ( + ) , ∴ =(1,-1),
圆O的直径 又因 2 为直径所对的圆周角为直角 所以 BAC ∴ | a |= 1 2 +(-1) 2 = 2 .
, , ∠ = 评析 本题主要考查向量的基本运算,考查了向量垂直的充
° 所以→AB与→AC的夹角为 °.
90 , 90 要条件.
19.(2014湖北文,12,5分)若向量O→A O→A O→B 24.(2011课标,文13,5分)已知a与b为两个不共线的单位向
=(1,-3),| |=| |,
O→A O→B 则 →AB . 量 k为实数 若向量a b与向量ka b垂直 则k .
· =0, | |= , , + - , =
答案
答案
1
2 5 解析 由题意知 a b a b 且 a b .
解析
|
→AB
|=|
O→B
-
O→A
|=
O→A2
+
O→B2
-2
O→B
·
O→A
, 由a b 与向量ka b
|
垂
|=
直
1,
得
| |
a
=1
b
,〈 ,
k
〉
a
≠
b
0 〈 , 〉≠π
+ - , ( + )·( - )=0,
∵ | O→A |=| O→B |= 1 2 +(-3) 2 = 10, O→A · O→B =0, 即k | a | 2 +( k -1)| a || b |·cos〈 a , b 〉-| b | 2 =0,
→AB 故答案为 . k a b .又 a b
∴ | |= 20=2 5, 2 5 ( -1)(1+cos〈 , 〉)=0 1+cos〈 , 〉≠0,
20.(2014湖北理,11,5分)设向量a b .若 a k k .
=(3,3), =(1,-1) ( ∴ -1=0, =1
λb a λb 则实数λ . 评析 本题考查向量的模、向量的数量积等相关知识,考查学
+ )⊥( - ), =
答案 生的运算求解能力,属中等难度试题.
±3
解析
|
a
|=3 2,|
b
|= 2,
a
·
b
=3×1+3×(-1)=0
.因为
(
a 25.(2015福建理,9,5分)已知→AB
⊥
→AC
,|
→AB
|=
1
t ,|
→AC
|=
t.若
λb a λb 所以 a λb a λb a 2 λ2 b 2
+ )⊥( - ), ( + )·( - )= | | - | | =18-
2
λ2
=0
.故λ
=±3
.
点P是 ABC所在平面内的一点 且→AP
→AB
4
→AC
则P→B
21.(2013课标Ⅰ,理13,文3,5分)已知两个单位向量a b的 △ , = →AB + →AC ,
, | | | |
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 415
P→C的最大值等于
· ( ) 2.
-
A.13 B.15 C.19 D.21 10
答案 A 以A为原点 AB所在直线为x轴 AC所在直线 28.(2019北京文,9,5分)已知向量a b m 且a
, , =(-4,3), =(6, ),
( ) b 则m .
为y轴建立平面直角坐标系 则B 1 t C t P ⊥ , =
, t ,0 ( >0), (0, ), 答案
8
( ) ( ) 解析 本题考查两向量垂直的充要条件和向量的坐标运
P→B P→C 1 t t 1
(1,4), · = t -1,-4 ·(-1, -4)= 17- 4 + t ≤ 算 考查了方程的思想方法.
,
( ) a b a b m m
当且仅当t 1 时 取 故P→B P→C的最大 ∵ ⊥ ,∴ · =(-4,3)·(6, )=-24+3 =0,
17-2×2=13 = , “=” , · m .
2 ∴ =8
值为 故选 . 易错警示 容易把两向量平行与垂直的条件混淆.
13, A
26.(2019浙江,17,6分)已知正方形ABCD的边长为
1
.当每个 29.(2017北京文,12,5分)已知点P在圆x2
+
y2
=1
上
,
点A的
λ i( i =1,2,3,4,5,6) 取遍 ±1 时 ,| λ 1 →AB + λ 2 B→C + λ 3 C→D + λ 4 D→A 坐标为 (-2,0), O为原点 , 则A→O · →AP的最大值为 .
λ →AC λ B→D 的最小值是 最大值是 . 答案
+ 5 + 6 | , 6
答案 解析 解法一 A→O →AP表示→AP在A→O方向上的投影与 A→O
0;2 5 : · | |
解析 本题考查平面向量的坐标表示及坐标运算 在向量
, 的乘积 当P在B点时 A→O →AP有最大值 此时A→O →AP
的坐标运算中涉及多个未知数据以此来考查学生的数据处理 , , · , · =2×3
.
能力 数学运算及数据分析的核心素养.
=6
,
如图 建立平面直角坐标系 则 A B C
, , (0,0), (1,0), (1,1),
D
(0,1),
解法二 设P x y 则A→O →AP x y x 由
: ( , ), · =(2,0)·( +2, )=2 +4,
题意知 x x 时 A→O →AP取最大值 A→O →AP的
-1≤ ≤1,∴ =1 , · 6,∴ ·
→AB B→C C→D D→A →AC 最大值为 .
∴ =(1,0), =(0,1), =(-1,0), =(0,-1), = 6
(1,1),
B→D
=(-1,1),
30.(2013北京文,14,5分)已知点A
(1,-1),
B
(3,0),
C
(2,1)
.
故
|
λ
1
→AB
+
λ
2
B→C
+
λ
3
C→D
+
λ
4
D→A
+
λ
5
→AC
+
λ
6
B→D
|
若平面区域D由所有满足→AP
=
λ→AB
+
μ→AC
(1≤
λ
≤2,0≤
μ
≤
λ λ λ λ λ λ λ λ 的点P组成 则D的面积为 .
=|( 1- 3+ 5- 6, 2- 4+ 5+ 6)| 1) ,
答案
λ λ λ λ 2 λ λ λ λ 2. 3
= ( 1- 3+ 5- 6) +( 2- 4+ 5+ 6) (∗)
显然 式中第一个括号中的λ λ 与第二个括号中的λ 解析 →AB →AC .
(∗) 1, 3 2, =(2,1), =(1,2)
λ
4
的取值互不影响
,∴
只需讨论λ
5
与λ
6
的取值情况即可
,
设P
(
x
,
y
),
由→AP
=
λ→AB
+
μ→AC
,
当λ 5 与λ 6 同号时 , 不妨取λ 5=1, λ 6=1, ì ïλ 2 x - y -3
则 (∗) 式即为 ( λ 1- λ 3) 2 +( λ 2- λ 4+2) 2 , 得 {x -1=2 λ + μ ,故有í ï = 3 ,
λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ y λ μ ï x y
∵ 时 1, 2, 3 式 , 取 4∈ 最 { 小 -1 值 ,1}, 当 ∴ λ 1= λ 3, 2- 如 4= λ -2( 2= λ -1, 4= +1= +2 , î ïμ = - +2 +3.
1) ,(∗) 0, | 1- 3|=2( 1=1, 3=-1),
又λ μ 故有
3
λ λ λ λ 时 式取最大值 ∈[1,2], ∈[0,1],
当 2- λ 4 与 =2( λ 2 异 =1 号 , 时 4=- 不 1) 妨取 ,( λ ∗) λ 2 则 5, 式即 ì ï 2 x - y -3
5 6 , 5 =1, 6 =-1, (∗) ï1≤ ≤2, { x y
为 λ λ 2 λ λ 2. í 3 即 3≤2 - -3≤6,
( 1- 3+2) +( 2- 4) ï
ï 2
y
-
x
+3 0≤2
y
-
x
+3≤3
.
同理可得最小值仍为 最大值仍为 î0≤ ≤1,
0, 2 5, 3
综上 最小值为 最大值为 . 则平面区域D如图中阴影部分所示.
, 0, 2 5
解题关键 本题未知量比较多 所以给学生的第一感觉是
,
难 而实际上注意到图形为规则的正方形 λ i
, , i( =1,2,3,4,5,
的取值只有两种可能 或 这就给建系及讨论λ 的值
6) (1 -1), i
创造了条件 也是求解本题的突破口.
,
27.(2019课标Ⅲ文,13,5分)已知向量a b
=(2,2), =(-8,6),
则 a b .
cos〈 , 〉=
答案 2
-
10 易知其面积为 .
解析 本题考查平面向量夹角的计算 通过向量的坐标运 3
,
评析 本题考查了平面向量的坐标运算、线性规划等知识;同
算考查学生的运算求解能力 体现运算法则与运算方法的素
,
时又考查了转化及数形结合思想,综合能力要求较高.
养要素.
a b
由题意知 a b · 2×(-8)+2×6
cos〈 , 〉 = a b = =
| |·| | 2 2 +2 2 × (-8) 2 +6 2
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋416 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
时间: 分钟 分值: 分
80 90
一、单项选择题
(
每题
5
分
,
共
35
分
)
的动点 则E→F B→F的最小值是
, · ( )
1.(2021届广东茂名五校联盟第一次联考,3)已知向量 a
| |=4,
b a与b的夹角为 ° 则 a b
| |=8, 60 , |2 + |= ( )
A.5 3 B.8 3 C.8 2 D.6 3
答案 B
2.(2021届海南一模,5)在 ABC 中 CA CB E F 分
Rt△ , =3, =6, 、 9 4
别是斜边AB上的两个三等分点
,
则C→E
·
C→F
= ( )
A.0 B.-
5
C.-
5
D.1
答案 B
A.6 B.8 C.9 D.10
答案 D 二、多项选择题 每题 分 共 分
( 5 , 20 )
3.(2021届河南郑州二调,8)如图
,
在梯形 ABCD 中
,
AB
∥
CD
,
8.(2021届百师联盟高三一轮复习联考(二),11)设a b是两
,
AB AD CD A→M M→D →AC B→M 则→AB A→D 个非零向量 则下列描述正确的是
=4, =3, =2, =2 , · =-3, · = , ( )
若 a b a b 则a b
( ) A. | + |=| |-| |, ⊥
若 a b a b 则存在实数λ 使得b λa
B. | + |=| |-| |, , =
若 a b a b 则a b
C. | + |=| - |, ⊥
若存在实数λ 使得b λa 则 a b a b
D. , = , | + |=| |-| |
答案 BC
9.(2021届山东新泰第一中学第二次月考,10)设向量a b满足
,
a b 且 b a 则以下结论正确的是
1 1 3 3 | |=| |=1, | -2 |= 5, ( )
A. B.- C. D.- a b a b
2 2 2 2 A. ⊥ B.| + |=2
答案 C a b a b °
C.| - |= 2 D.〈 , 〉=60
4.(2021届山东青岛期初调研检测,3)已知平面内三点A 答案 AC
(2,1),
B
(6,4),
C
(1,16),
则向量→AB在→BC的方向上的投影为
( )
10.(2020山东德州一中开学考,12)已知 e
1,
e
2
是两个单位向
16 33 16 33 量 λ R时 e λe 的最小值为 3 则下列结论正确的是
A. B. C. D. , ∈ ,| 1+ 2| ,
5 5 13 13 2
答案 C
( )
5.(2021届山东高三开学质量检测,6)已知 ABC 中 AB
△ , =4, e e 的夹角是π e e 的夹角是π或2π
AC BC 动点P自点C出发沿线段CB运动 到达点B A. 1, 2 B. 1, 2
=4 3, =8, , 3 3 3
时停止 动点Q自点B出发沿线段BC运动 到达点C时停止
, , , e e 或 e e 或 3
且动点Q的速度是动点P的速度的 倍.若二者同时出发 且 C.| 1+ 2|=1 3 D.| 1+ 2|=1
2 , 2
答案 BC
一个点停止运动时 另一个点也停止 则该过程中→AP A→Q的最
, , · 11.(2020百师联盟期中联考)已知向量 a α α b
大值是 =(sin ,cos ), =
( ) 则下列命题正确的是
(1,2), ( )
7 49
A. B.4 C. D.23 若a b 则 α 1
2 2 A. ∥ , tan =
答案 C 2
6.(2021届百师联盟高三一轮复习联考(二),8)如图 在 ABC 若a b 则 α 1
, △ B. ⊥ , tan =
中 AB AC BAC ° D为边BC的中点 且A→M 2
, =4, =2 2,∠ =135 , , =
若f α a b取得最大值 则 α 1
M→D 则向量B→M的模为 C. ( )= · , tan =
, ( ) 2
a b 的最大值为
D.| - | 5+1
答案 ACD
三、填空题 每题 分 共 分
( 5 , 25 )
12.(2021届江苏南京航空航天大学附属高级中学期中,13)已
26 5 2 æ ö
A. B. 知平面向量a b ç 1 3÷ 则a与a b的夹角为
2 2 =(1,0), =è- , ø, +
2 2
26或 5 26或5 2 .
C. D.
2 2 2 2
答案 B 答案 π
3
7.(2020浙江杭州二中开学考,8)如图 已知等腰梯形 ABCD
, 13.(2021 届江苏扬州期中检测,14)在 ABC中 BAC π
中 AB DC AD BC E是DC的中点 F是线段BC上 △ ,∠ = ,
, =2 =4, = = 5, , 3
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 417
答案
AB
=2,
AC
=3,
B→D
=2
D→C
,
则A→D
·
B→C
=
. -1
16.(2021届广东湛江一中测试,14)已知向量 a b
答案 11 =(1,2), =
.若ka b与 a b的夹角是钝角 则实数k的取值
3 (-3,2) +2 2 -4 ,
14.(2021 届湖南、河北新高考联考 10 月质量检测,13)在 范围是 .
ABC中 →AB C→B 则 BAC 的大小为 答案 k 50且k
△ , =(0,2), =( 3,1), ∠ < ≠-1
. 3
四、解答题 共 分
答案 π ( 10 )
17.(2021届福建三明第一中学第一次月考,17)已知 a
3 =(1,
15.(2021届河南郑州二调,15)已知 P 是边长为 的正方形 b c .
2 2), =(-1,3), =(3,-2)
ABCD所在平面内一点 , 则P→C ·( P→B + P→D ) 的最小值为 (1) 求向量a与a +2 b所成角的余弦值 ;
. (2)
若
(
a
+2
b
)∥(
b
+
kc
),
求实数k的值.
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋418 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
1.(2018北京朝阳二模,5)如图 角α β均以Ox为始边 终边与
, , , ∴ | →AB | 2 +| →AC | 2 ≥2| →AB |·| →AC |=4,
单位圆O分别交于点A B 则O→A O→B
, , · = ( ) →AG2 4 2 2 .
∴ ≥ + =
9 9 3
→AG 6 →AG 的最小值是 6.故选
∴ | |≥ ,∴ | | C.
3 3
5.(2018河南郑州二模,7)已知平面向量a b c满足 a b
, , | |=| |=
c 若a b 1 则 a b b c 的最小值为
| |=1, · = , ( + )·(2 - ) ( )
2
A.-2 B.3- 3 C.-1 D.0
α β α β
A.sin( - ) B.sin( + )
C.cos( α - β ) D.cos( α + β ) 答案 B 由 | a |=| b |=1, a · b = 1 , 可得 〈 a , b 〉= π , 令O→A
2 3
答案 C 解法一 : O→A · O→B =| O→A |·| O→B |cos〈 O→A , O→B 〉=1× a O→B b 以O→A的方向为x轴的正方向建立如图所示的平面
β α β α α β .故选 . = , = ,
1×cos( - )=cos( - )=cos( - ) C æ ö
解法二 由三角函数的定义得A α α B β β 直角坐标系 则a O→A b O→B ç 1 3÷ 设c O→C
: (cos ,sin ), (cos ,sin ), , = =(1,0), = =è , ø, = =
2 2
O→A O→B α α β β α β α θ θ θ 则 a b b c a b a c
∴ · =(cos ,sin )·(cos ,sin )=cos cos +sin · (cos ,sin )(0≤ <2π), ( + )·(2 - )=2 · - · +
2. s ( in 20 β 1 = 8 cos 豫 ( α 南 - β ) 九 . 校 第 六 次 质 量 考 评, 4) 若 向 量 a = 2 b2 - b · c =3- æ è ç cos θ + 1 cos θ + 3 sin θ ö ø ÷ =3- 3sin ( θ + π ) , 则
( ) 2 2 3
. ° 1 向量b . ° 则a b a b b c 的最小值为 故选
tan675 , . ° , =(1,sin225 ), · = ( + )·(2 - ) 3- 3, B.
cos1575
( )
A.2 B.-2 C. 2 D.- 2
. °
答案 A 由题意知a b . ° sin225 . °
· =tan675 + . °=tan675 +
cos1575
. °
sin225 . ° . ° . ° 1
. °=tan675 -tan225 =tan675 - . °
-cos 2 22 . 5 ° 2 . ° ( tan ) 675 思路分析 根据已知条件建立合适的平面直角坐标系 , 利用
= ta t n an 67 67 5 . 5 - ° 1 =2× ta 2 n tan 67 67 5 . 5 - ° 1 =2× - tan 1 135 ° =2, 故选 A. 单位向量设出c =(cos θ ,sin θ )(0≤ θ <2π), 将 ( a + b )·(2 b -
3.(2018广西联考,7)已知 ABC外接圆的半径为 圆心为O c 用θ表示 即转化成关于θ的三角函数式 从而求其最小值.
△ 1, , ) , ,
方法总结 对于平面向量问题 常用的求解方法为基底法和
且→AB →AC A→O →AB O→A 则→CA C→B的值是 ,
+ =2 ,| |= 3| |, · ( ) 坐标法.前者需要选择合适的基底 利用线性运算进行表示和
,
3 求解 后者需要建立适当的平面直角坐标系 利用坐标进行
A.3 B. 3 C. D.1 ; ,
2 运算.
答案 D →AB →AC A→O O 为 BC 的中点 又 O 为
∵ + =2 ,∴ , ∵ 6.(2017 甘肃天水一中第三次诊断考试)已知函数 f x
ABC外接圆的圆心 BC为圆O的直径 ABC 为直角 ( )=
△ ,∴ ,∴ △ A x φ 的部分图象如图所示 点B C是该图象与x轴的
sin(π + ) , ,
三角形
,∠
BAC
=
π
,∴
→CA
·
C→B
=
→CA
·(
→AB
-
→AC
)=
→CA
·
→AB
+ 交点 过点C的直线与该图象交于D E两点 则 B→D B→E
2 , , , ( + )·
→CA 2 →CA 2 B→C 2 →AB 2 又易知 B→C →AB B→E C→E 的值为
| | =| | = | | -| | , | | =2,| | = 3, ( - ) ( )
→CA C→B .
∴ · =4-3=1
4.(2018安徽安庆一模,9)已知点G是 ABC内一点 满足→GA
△ , +
G→B G→C 0 若 BAC π →AB →AC 则 →AG 的最小值是
+ = , ∠ = , · =1, | |
3
( )
3 2 6 6
A. B. C. D. 1
3 2 3 2 A.-1 B.-
2
答案 C 点G是 ABC内一点 满足→GA G→B G→C 0
∵ △ , + + = ,
1
G是 ABC的重心
C. D.2
∴ △ , 2
T
→AG 1 →AB →AC 答案 D 由题图知最小正周期T 2π BC 易
∴ = ( + ), = =2,∴ = =1,
3 π 2
∴ →AG2 = 1 ( →AB2 + →AC2 +2 →AB · →AC )= 1 (| →AB | 2 +| →AC | 2 )+ 2 ,
知C点是线段DE的中点
,∴
结合向量的平行四边形法则
,
可
9 9 9 得B→D B→E B→C 又 B→E C→E B→C B→D B→E B→E C→E
+ =2 , ∵ - = ,∴ ( + )·( - )=
→AB →AC 1 →AB →AC →AB →AC
∵ · = | |·| |=1,∴ | |·| |=2, B→C 2 2 .选
2 2 | | =2×1 =2 D.
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题七 平面向量 419
7.(2018湖北武汉调研,6)设A B C是半径为 的圆O上的三 值的和为
、 、 1 ( )
点 且O→A O→B 则 O→C O→A O→C O→B 的最大值是
, ⊥ , ( - )·( - ) ( ) A.0 B. 3 C. 2 D. 7
答案 D a a b a a b 即a2 a b
A.1+ 2 B.1- 2 C. 2-1 D.1 ∵ ⊥( -2 ),∴ ·( -2 )= 0, =2 · ,
答案 A 解法一 O→A O→B O→A O→B O→A O→B 又 a b a b 1 a与b的夹角为 °.
:∵ ⊥ ,| |=| |=1,∴ | + | | |=| |=1,∴ · = ,∴ 60
2
=
O→A2
+2
O→A
·
O→B
+
O→B2
= 2
.设
(
O→A
+
O→B
)
与O→C的夹角为θ
, 设O→A a O→B b O→C c 以O为坐标原点 O→B的方向为x轴正
= , = , = , ,
则 O→C O→A O→C O→B O→C2 O→A O→B O→C O→A O→B 方向建立如图所示的平面直角坐标系
( - )·( - )= -( + )· + · =1- ,
θ 又 θ θ O→C O→A
2cos , ∵ ∈[0,π],∴ cos ∈[-1,1],∴ ( - )·
O→C O→B θ O→C O→A O→C
( - )=1- 2cos ∈[1- 2,1+ 2],∴ ( - )·( -
O→B 的最大值为 故选 .
) 2+1, A
解法二 以O为原点 OA所在直线为x轴 OB所在直线为y轴
: , ,
建立平面直角坐标系 取O→A的方向为x轴正方向 O→B的方向
( , æ ö
为y轴正方向 ), 则A (1,0), B (0,1) .设C (cos θ ,sin θ )( θ ∈ 则a =è ç 1 , 3 ø ÷ , b =(1,0) .
O→C O→A θ θ O→C O→B θ θ 2 2
[0,2π)),∴ - =(cos -1,sin ), - =(cos ,sin - 设c x y 则c a x y c b x y .
O→C O→A O→C O→B θ θ θ θ =( , ), -2 =( -1, - 3), - =( -1, )
1),∴ ( - )·( - )=cos (co ( s -1) ) +sin (sin -1) 又 ∵ ( c -2 a )·( c - b )=0,∴ ( x -1) 2 + y ( y - 3)=0,
=cos 2θ +sin 2θ -(sin θ +cos θ )=1- 2sin θ + π 4 ,∵ θ ∈[0,2π), 即 x 2 æ çy 3 ö ÷ 2 3
( ) ( -1) +è - ø = ,
θ π O→C O→A O→C O→B 的最大值为 2 4
∴ sin + ∈[-1,1],∴ ( - )·( - ) æ ö
4 点C的轨迹是以点Mç 3÷为圆心 3为半径的圆.
故选 . ∴ è1, ø ,
2+1, A 2 2
8.(2018河南六市联考,8)在
△
ABC中
,∠
C
=90
°
,
AB
=2
BC
=4,
又
|
c
|=
x2
+
y2表示圆M上的点与原点O
(0,0)
之间的距离
,
M N是边AB上的两个动点 且 MN 则C→M C→N的取值范
, , | |=1, · 所以 c OM 3 c OM 3
围为 | |max=| |+ ,| |min=| |- ,
( ) 2 2
[ ]
11 æ ö2
A. ,9 B.[5,9] c c OM 2 ç 3÷ 故选 .
4 ∴ | |max+| |min=2| |=2× 1 +è ø = 7, D
[ ] [ ] 2
15 11 名师点拨 解决一些向量问题时 可通过建立平面直角坐标
C. ,9 D. ,5 ,
4 4 系将问题坐标化 然后利用平面向量的坐标运算求解有关问
答案 A 以C为原点 CA CB所在直线分别为x轴 y轴建 ,
, , , 题 这样可以避免繁杂的逻辑推理 同时加强了数形结合思想
立坐标系如图所示 , ,
: 在解题中的应用.
10.(2018湖南湘潭、益阳两市联考,14)已知非零向量a b满足
,
a b a b t a 若a b与a b的夹角为π 则t的值
· =0,| + |= | |, + - ,
3
为 .
答案 2 3
3
解析 因为a b 所以 a b 2 a b 2 即 a b a
AB BC BAC ° AC · =0, ( + ) =( - ) , | + |=| -
∵ =2 =4,∴ ∠ =30 , =2 3, b .又 a b t a 所以 a b a b t a .因为a b与a b
æ a a ö æ a a ö | | + |= | |, | - |=| + |= | | + -
设AN = a , 则N è ç 2 3- 3 , ø ÷ , M è ç 2 3- 3( +1) , +1 ø ÷ , 的夹角为π 所以( a + b )·( a - b ) π 整理得| a | 2 -| b | 2
æ 2 a 2 ö æ aö 2 a 2 a 3 , | a + b |·| a - b | =cos 3 , t2 | a | 2
C→M C→N ç 3( +1)÷ ç 3 ÷ +1 a2
∴ · =è2 3- ø·è2 3- ø+ · = - 1 即 t2 a 2 b 2.又 a b t a 平方可得 a 2
2 2 2 2 = , (2- )| | =2| | | + |= | |, | | +|
a . 2
5 +9 t2 a 2
M N在AB上 b 2 t2 a 2 所以 a 2 (2- )| | t2 a 2 解得t2 4 .因为
∵ , , | = | | , | | + = | | , =
2 3
a .
∴0≤ ≤3
当a 时 C→M C→N取得最大值 t >0, 所以t = 2 3.
∴ =0 , · 9, 3
当a 5 时 C→M C→N取得最小值11. 11.(2018河南安阳二模,15)已知在 △ OAB中 , OA = OB =2, AB
= , ·
2 4 动点P位于线段AB上 则当→PA P→O取最小值时 向
[ ] =2 3, , · ,
∴ C→M · C→N的取值范围为 11 ,9 .故选 A. 量→PA与P→O的夹角的余弦值为 .
4
思路分析 建立直角坐标系 , 设AN = a , 用a表示出C→M , C→N , 得 答案 - 21
出C→M C→N关于a的表达式 从而得出范围. 7
9.(2017 · 湖北黄冈二模,10)已 , 知平面向量a b c满足 a b 解析 易知 ∠ AOB =120 ° , 记O→A = a , O→B = b , 则a · b =-2, 设
, , | |=| |
a a b c a c b 则 c 的最大值与最小 →PA λ→BA λa λb λ 则P→O →PA A→O λ a λb
=1, ⊥( -2 ),( -2 )·( - )= 0, | | = = - (0≤ ≤1), = + =( -1) - ,
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋420 5年高考3年模拟 A版(教师用书)
12.(2018福建泉州4月联考,16)在矩形ABCD中 AB AD
则→PA P→O λa λb λ a λb λ2 λ 当λ 1 , =2, =
· =( - )·[( -1) - ]=12 -6 , = 边DC上的动点P 包含点D C 与CB延长线上的动点Q
4 1, ( , )
时 →PA P→O取最小值 3 此时 →PA 1 →BA 3 P→O ( 包含点 B ) 满足 | D→P | = | B→Q |, 则 →PA · P→Q 的最小值为
, · - , ,| | = | | = , =
4 4 2 .
3 a 1 b 1 a b P→O 1 a b 7 所以向量 答案 3
- - =- (3 + ),| | = |3 + | = ,
4 4 4 4 2 4
解析 以A为坐标原点 分别以AB AD所在直线为x轴 y
3 , , ,
→PA与P→O的夹角的余弦值为 →PA · P→O - 4 21. 轴建立如图所示的平面直角坐标系 , 设P ( x ,1), Q (2, y ), 由
= =-
| →PA || P→O | 3 7 7 题意知 0≤ x ≤2, y ≤0 .
×
2 2
思路分析 根据题意选择合适的基底 O→A O→B 令 O→A
({ , }), =
a O→B b 引进参数将→PA与P→O均用a和b表示 然后求出
, = , ,
→PA P→O的最小值 最后利用向量的夹角公式求得→PA与P→O
· ,
夹角的余弦值.
一题多解 取线段AB的中点C 连接OC 以线段AB的中点
, , D→P B→Q x y x y.
C为原点 以→AB的方向为x轴正方向 C→O的方向为y轴正方 ∵ | |=| |,∴ | |=| |,∴ =-
, , →PA x P→Q x y →PA P→Q x x y
向建立直角坐标系 则 O A B 设 P ∵ =(- ,-1), =(2- ( , -1) ) ,∴ · =- (2- )-( -
, (0,1), (- 3,0), ( 3,0), 2
x2 x y x2 x x 1 3 当x 1 时 →PA
x x . 1)= -2 - +1= - +1= - + ,∴ = , ·
( ,0)(- 3≤ ≤ 3) 2 4 2
则→PA
·
P→O
=(- 3-
x
,0)·(-
x
,1)=
x2
+ 3
x
, P→Q取得最小值 3 .
4
当x 3时 →PA P→O取最小值 3 . 思路分析 建立平面直角坐标系 将原问题转化为向量的坐
=- , · - ,
2 4
标运算问题 进而利用函数的知识求最值.
æ ö æ ö ,
此时→PA ç 3 ÷ P→O ç 3 ÷ 所以向量→PA与P→O的夹 方法点拨 向量的坐标运算将向量与代数有机结合起来 从
=è- ,0ø, =è ,1ø,
,
2 2 而可以利用代数的有关知识 函数思想 基本不等式等 解决
( 、 )
→PA P→O -
3 向量的有关最值问题.
角的余弦值为 · 4 21.
= =-
| →PA || P→O | 3 7 7
×
2 2
􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋