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6.2.4向量的数量积1.[2022·福建三明高一期末]在边长为2的正方形ABCD 中，E 为BC 中点，则AB → ·AE → ＝( )A ．2B ．4C ．25D ．52．[2022·山东东营高一期末]若向量a ，b 满足||a ＝||b ＝2，〈a ，b 〉＝120°，则||a －b ＝( )A ．4B ．12C ．2D ．233．[2022·湖北武汉高一期末]已知|a |＝2，|b |＝3，a 与b 的夹角为135°，则a 在b 方向上的投影向量为________．4．已知|a |＝4，|b |＝2，且a 与b 的夹角为2π3，求： (1)a ·b ；(2)(a －2b )·(a ＋b ).5.[2022·河北石家庄高一期末]已知在边长为6的等边三角形ABC 中，BD → ＝12DC → ，则AD → ·AC → ＝( )A ．24B ．6C ．18D ．－246．[2022·江苏苏州高一期中]已知平面向量a ，b 满足||a ＝2，||b ＝1，a ·(a －b )＝5，则向量a 与b 的夹角为( )A ．π6B ．π3C ．2π3D ．5π67．[2022·福建福州高一期末]设非零向量a ，b ，c 是满足a ＋b ＋c ＝0，a ⊥b ，(2a －b )⊥c ，若||a ＝2 ，则||b ＝________．8．[2022·河北邢台高一期末]已知向量a ，b 满足(2a ＋b )·(a －2b )＝2，且|a |＝2 ，|b |＝2.(1)求a 与b 的夹角θ；(2)求||a ＋b .9.[2022·广东珠海高一期末]已知||a ＝2 ，|b |＝1，且a 与a －2b 相互垂直．(1)求向量a 与向量b 的夹角θ的大小；(2)求||a ＋b .10．在△ABC 中，AB → ＝c ，BC → ＝a ，CA → ＝b ，且a ·b ＝b ·c ＝c ·a ，试判断△ABC 的形状．11.(多选)[2022·山东滨州高一期末]已知a ，b ，c 是任意的非零向量，则下列结论正确的是( )A ．||a ＋b ≤||a ＋||bB ．a ·b ≤||a ·||bC ．若||a ＝||b ，则a ＝bD ．若||a ＋b ＝||a －b ，则a ⊥b12．设两个向量e 1，e 2满足|e 1|＝2，|e 2|＝1，e 1，e 2的夹角为60°，若向量2t e 1＋7e 2与e 1＋t e 2的夹角θ为钝角，求实数t 的取值范围．答案：1．解析：由题设，AB → ·AE → ＝|AB → ||AE → |cos ∠BAE ＝|AB → |2＝4.故选B.答案：B 2．解析：由||a ＝||b ＝2，〈a ，b 〉＝120°，可得a ·b ＝||a ·||b cos 〈a ，b 〉＝2×2×cos 2π3＝－2， 所以||a －b ＝（a －b ）2 ＝a 2＋b 2－2a ·b ＝||a 2＋||b 2－2a ·b ＝4＋4－2×（－2）＝23 .故选D.答案：D3．解析：因为a 在b 方向上的投影为||a cos 135°＝－2 ，与b 同向的单位向量为b ||b ＝13 b ，所以a 在b 方向上的投影向量为－23b . 答案：－23b 4．解析：(1)由平面向量数量积的定义可得a ·b ＝|a |·|b |cos 2π3 ＝4×2×(－12)＝－4； (2)(a －2b )·(a ＋b )＝a 2－a ·b －2b 2＝|a |2－a ·b －2|b |2＝42＋4－2×22＝12.5．解析：因为BD → ＝12DC → ， 所以BD → ＝13 BC → ＝13(AC → －AB → )， 所以AD → ＝AB → ＋BD → ＝AB → ＋13 (AC → －AB → )＝23 AB → ＋13AC → . 因为等边三角形ABC 的边长为6，所以AC → ·AB → ＝6×6cos 60°＝18，所以AD → ·AC → ＝(23 AB → ＋13AC → )·AC → ＝23 AB → ·AC → ＋13AC → 2 ＝23 ×18＋13×36＝24，故选A. 答案：A6．解析：因为||a ＝2，||b ＝1，a ·(a －b )＝5，所以a ·(a －b )＝a 2－a ·b ＝||a 2－a ·b ＝5，所以a ·b ＝－1，设向量a 与b 的夹角为θ，则cos θ＝a ·b ||a ·||b ＝－11×2＝－12 ， 因为θ∈[]0，π ，所以θ＝2π3.故选C. 答案：C 7．解析：因为a ＋b ＋c ＝0，可得c ＝－(a ＋b )，又因为a ⊥b ，(2a －b )⊥c ，且||a ＝2 ，可得(2a －b )·c ＝(2a －b )·[]－（a ＋b ） ＝－2a 2－a ·b ＋b 2＝－2×(2 )2－0＋||b 2＝0， 解得||b 2＝4，所以||b ＝2.答案：2 8．解析：(1)由(2a ＋b )·(a －2b )＝2a 2－3a ·b －2b 2＝4－3×2 ×2cos θ－8＝2， 得cos θ＝－22 ，因为θ∈[0，π]，所以θ＝3π4. (2)由题意得|a ＋b |＝a 2＋2a ·b ＋b 2 ＝2－42×22＋4 ＝2 . 9．解析：(1)由题意，a ·(a －2b )＝a 2－2a ·b ＝0，所以2－22 cos θ＝0，可得cos θ＝22，而0≤θ≤π，所以θ＝π4. (2)由||a ＋b 2＝a 2＋2a ·b ＋b 2＝2＋2＋1＝5， 所以||a ＋b ＝5 .10．解析：在△ABC 中，易知AB → ＋BC → ＋CA → ＝0，即a ＋b ＋c ＝0，因此a ＋c ＝－b ，a ＋b ＝－c ，从而⎩⎪⎨⎪⎧（a ＋b ）2＝（－c ）2，（a ＋c ）2＝（－b ）2， 两式相减可得b 2＋2a ·b －c 2－2a ·c ＝c 2－b 2，则2b 2＋2(a ·b －a ·c )＝2c 2，因为a ·b ＝c ·a ＝a ·c ，所以2b 2＝2c 2，即|b |＝|c |.同理可得|a |＝|b |，故|AB → |＝|BC → |＝|CA → |，即△ABC 是等边三角形．11．解析：对A ，||a ＋b 2＝a 2＋b 2＋2a ·b ＝||a 2＋||b 2＋2||a ·||b ·cos 〈a ，b 〉≤||a 2＋||b 2＋2||a ·||b ＝(||a ＋||b )2，当且仅当a ，b 同向时等号成立，所以||a ＋b ≤||a ＋||b ，故A 正确；对B ，因为cos 〈a ，b 〉≤1，所以a ·b ＝||a ·||b ·cos 〈a ，b 〉≤||a ·||b ，当且仅当a ，b 同向时等号成立，故B 正确；对C ，若||a ＝||b ，因为a ，b 方向不一定相同，所以a ，b 不一定相等，故C 错误； 对D ，若||a ＋b ＝||a －b ，两边平方可得a ·b ＝0，所以a ⊥b ，故D 正确．故选ABD. 答案：ABD12．解析：由向量2t e 1＋7e 2与e 1＋t e 2的夹角θ为钝角，得cos θ＝（2t e 1＋7e 2）·（e 1＋t e 2）|2t e 1＋7e 2|·|e 1＋t e 2|＜0， ∴(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)＜0，化简得2t 2＋15t ＋7＜0.解得－7＜t ＜－12. 当向量2t e 1＋7e 2与e 1＋t e 2的夹角为180°时，也有(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)＜0，但此时夹角不是钝角．设2t e 1＋7e 2＝λ(e 1＋t e 2)，λ＜0，则⎩⎪⎨⎪⎧2t ＝λ，7＝λt ，λ＜0， 解得⎩⎪⎨⎪⎧λ＝－14，t ＝－142． ∴所求实数t 的取值范围是(－7，－142 )∪(－142 ，－12 ).。
向量性质描述的判断例1．已知a 、b 、c 是三个非零向量，则下列命题中真命题的个数为（ ）①b a b a b a //⇔⋅=⋅； ②a 、b 反向b a b a ⋅-=⋅⇔ ③b a b a b a -=+⇔⊥； ④c b c a b a ⋅=⋅⇔=A ．1B ．2C ．3D ．4分析：需对以上四个命题逐一判断，依据有两条，一是向量数量积的定义；二是向量加法与减法的平行四边形法则．①中∵θcos b a b a ⋅=⋅，∴由b a b a ⋅=⋅及a 、b 为非零向量可得1cos =θ，∴0=θ或π，∴b a //且以上各步均可逆，故命题①是真命题．②中若a 、b 反向，则a 、b 的夹角为π，∴b a b a b a ⋅-=⋅=⋅πcos 且以上各步均可逆，故命题②是真命题．③中当b a ⊥时，将向量a 、b 的起点确定在同一点，则以向量a 、b 为邻边作平行四边形，则该平行四边形必为矩形，于是它的两对角线长相等，即有b a b a -=+．反过来，若b a b a -=+，则以a 、b 为邻边的四边形为矩形，所以有b a ⊥，因此命题③是真命题．④中当b a =但a 与c的夹角和b 与c 的夹角不等时，就有c b c a ⋅≠⋅，反过来由c b c a ⋅=⋅也推不出b a =．故命题④是假命题． 答案：C小结：（1）两向量同向时，夹角为0（或︒0）；而反向时，夹角为π（或︒180）；两向量垂直时，夹角为︒90．因此当两向量共线时，夹角为0或π，反过来若两向量的夹角为0或π，则两向量共线．（2）对于命题④我们可以改进为：b a =既不是c b c a ⋅=⋅的充分条件也不是必要条件．利用定义求向量的数量积例1．已知4=a ，5=b ，当（l ）b a //（2）b a ⊥，（3）a 与b 的夹角为︒30时，分别求a 与b 的数量积。
分析：已知a 与b ，求b a ⋅，只需确定其夹角θ，须注意到b a //时，有︒=0θ和︒=180θ两种可能。
平面向量数量积运算题型一 平面向量数量积的基本运算例1 (1)(2014·天津)已知菱形ABCD 的边长为2，∠BAD ＝120°，点E ，F 分别在边BC ，DC 上，BC ＝3BE ，DC ＝λDF .若AE →·AF →＝1，则λ的值为________.(2)已知圆O 的半径为1，P A ，PB 为该圆的两条切线，A ，B 为切点，那么P A →·PB →的最小值为( ) A.－4＋ 2 B.－3＋2 C.－4＋2 2D.－3＋22变式训练1 (2015·湖北)已知向量OA →⊥AB →，|OA →|＝3，则OA →·OB →＝________.题型二 利用平面向量数量积求两向量夹角 例2 (1)(2015·重庆)若非零向量a ，b 满足|a |＝223|b |，且(a －b )⊥(3a ＋2b )，则a 与b 的夹角为( )A.π4B.π2C.3π4D.π(2)若平面向量a 与平面向量b 的夹角等于π3，|a |＝2，|b |＝3，则2a －b 与a ＋2b 的夹角的余弦值等于( )A.126B.－126C.112D.－112变式训练2 (2014·课标全国Ⅰ)已知A ，B ，C 为圆O 上的三点，若AO →＝12(AB →＋AC →)，则AB →与AC →的夹角为________.题型三 利用数量积求向量的模例3 (1)已知平面向量a 和b ，|a |＝1，|b |＝2，且a 与b 的夹角为120°，则|2a ＋b |等于( ) A.2 B.4 C.2 5D.6(2)已知直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠ADC ＝90°，AD ＝2，BC ＝1，P 是腰DC 上的动点，则|P A →＋3PB →|的最小值为________.变式训练3 (2015·浙江)已知e 1，e 2是平面单位向量，且e 1·e 2＝12.若平面向量b 满足b ·e 1＝b ·e 2＝1，则|b |＝________.高考题型精练1.(2015·山东)已知菱形ABCD 的边长为a ，∠ABC ＝60°，则BD →·CD →等于( ) A.－32a 2B.－34a 2C.34a 2 D.32a 2 2.(2014·浙江)记max{x ，y }＝⎩⎪⎨⎪⎧ x ，x ≥y ，y ，x <y ，min{x ，y }＝⎩⎪⎨⎪⎧y ，x ≥y ，x ，x <y ，设a ，b 为平面向量，则( )A.min{|a ＋b |，|a －b |}≤min{|a |，|b |}B.min{|a ＋b |，|a －b |}≥min{|a |，|b |}C.max{|a ＋b |2，|a －b |2}≤|a |2＋|b |2D.max{|a ＋b |2，|a －b |2}≥|a |2＋|b |23.(2015·湖南)已知点A ，B ，C 在圆x 2＋y 2＝1上运动，且AB ⊥BC .若点P 的坐标为(2,0)，则|P A →＋PB →＋PC →|的最大值为( ) A.6 B.7 C.8D.94.如图，在等腰直角△ABO 中，OA ＝OB ＝1，C 为AB 上靠近点A 的四等分点，过C 作AB 的垂线l ，P 为垂线上任一点，设OA →＝a ，OB →＝b ，OP →＝p ，则p ·(b －a )等于( )A.－12B.12C.－32D.325.在平面上，AB 1→⊥AB 2→，|OB 1→|＝|OB 2→|＝1，AP →＝AB 1→＋AB 2→.若|OP →|<12，则|OA →|的取值范围是( )A.(0，52] B.(52，72] C.(52，2] D.(72，2] 6.如图所示，△ABC 中，∠ACB ＝90°且AC ＝BC ＝4，点M 满足BM →＝3MA →，则CM →·CB →等于( )A.2B.3C.4D.67.(2014·安徽)设a ，b 为非零向量，|b |＝2|a |，两组向量x 1，x 2，x 3，x 4和y 1，y 2，y 3，y 4均由2个a 和2个b 排列而成.若x 1·y 1＋x 2·y 2＋x 3·y 3＋x 4·y 4所有可能取值中的最小值为4|a |2，则a 与b 的夹角为( ) A.2π3 B.π3 C.π6D.0 8.(2014·江苏)如图，在平行四边形ABCD 中，已知AB ＝8，AD ＝5，CP →＝3PD →，AP →·BP →＝2，则AB →·AD →的值是________.9.设非零向量a ，b 的夹角为θ，记f (a ，b )＝a cos θ－b sin θ.若e 1，e 2均为单位向量，且e 1·e 2＝32，则向量f (e 1，e 2)与f (e 2，－e 1)的夹角为________. 10.如图，在△ABC 中，O 为BC 中点，若AB ＝1，AC ＝3，〈AB →，AC →〉＝60°，则|OA →|＝________.11.已知向量a ＝(sin x ，34)，b ＝(cos x ，－1).当a ∥b 时，求cos 2x －sin 2x 的值；12.在△ABC 中，AC ＝10，过顶点C 作AB 的垂线，垂足为D ，AD ＝5，且满足AD →＝511DB →.(1)求|AB →－AC →|；(2)存在实数t ≥1，使得向量x ＝AB →＋tAC →，y ＝tAB →＋AC →，令k ＝x ·y ，求k 的最小值.平面向量数量积运算题型一 平面向量数量积的基本运算例1 (1)(2014·天津)已知菱形ABCD 的边长为2，∠BAD ＝120°，点E ，F 分别在边BC ，DC 上，BC ＝3BE ，DC ＝λDF .若AE →·AF →＝1，则λ的值为________.(2)已知圆O 的半径为1，P A ，PB 为该圆的两条切线，A ，B 为切点，那么P A →·PB →的最小值为( ) A.－4＋ 2 B.－3＋2 C.－4＋2 2 D.－3＋22答案 (1)2 (2)D 解析 (1)如图，AE →·AF →＝(AB →＋BE →)·(AD →＋DF →)＝(AB →＋13BC →)·(AD →＋1λDC →)＝AB →·AD →＋1λAB →·DC →＋13BC →·AD →＋13λBC →·DC →＝2×2×cos 120°＋1λ×2×2＋13×2×2＋13λ×2×2×cos 120°＝－2＋4λ＋43－23λ＝103λ－23，又∵AE →·AF →＝1， ∴103λ－23＝1，∴λ＝2. (2)方法一 设|P A →|＝|PB →|＝x ，∠APB ＝θ，则tan θ2＝1x，从而cos θ＝1－tan 2θ21＋tan 2θ2＝x 2－1x 2＋1.P A →·PB →＝|P A →|·|PB →|·cos θ ＝x 2·x 2－1x 2＋1＝x 4－x 2x 2＋1＝(x 2＋1)2－3(x 2＋1)＋2x 2＋1＝x 2＋1＋2x 2＋1－3≥22－3，当且仅当x 2＋1＝2，即x 2＝2－1时取等号，故P A →·PB →的最小值为22－3. 方法二 设∠APB ＝θ，0<θ<π， 则|P A →|＝|PB →|＝1tan θ2.P A →·PB →＝|P A →||PB →|cos θ ＝(1tan θ2)2cos θ ＝cos 2θ2sin 2θ2·(1－2sin 2θ2)＝(1－sin 2θ2)(1－2sin 2θ2)sin 2θ2.令x ＝sin 2θ2，0<x ≤1，则P A →·PB →＝(1－x )(1－2x )x＝2x ＋1x－3≥22－3，当且仅当2x ＝1x ，即x ＝22时取等号.故P A →·PB →的最小值为22－3.方法三 以O 为坐标原点，建立平面直角坐标系xOy ， 则圆O 的方程为x 2＋y 2＝1， 设A (x 1，y 1)，B (x 1，－y 1)，P (x 0,0)，则P A →·PB →＝(x 1－x 0，y 1)·(x 1－x 0，－y 1)＝x 21－2x 1x 0＋x 20－y 21. 由OA ⊥P A ⇒OA →·P A →＝(x 1，y 1)·(x 1－x 0，y 1)＝0⇒x 21－x 1x 0＋y 21＝0， 又x 21＋y 21＝1，所以x 1x 0＝1.从而P A →·PB →＝x 21－2x 1x 0＋x 20－y 21＝x 21－2＋x 20－(1－x 21) ＝2x 21＋x 20－3≥22－3.故P A →·PB →的最小值为22－3.点评 (1)平面向量数量积的运算有两种形式：一是依据长度和夹角，二是利用坐标运算，具体应用哪种形式由已知条件的特征来选择.注意两向量a ，b 的数量积a ·b 与代数中a ，b 的乘积写法不同，不应该漏掉其中的“·”.(2)向量的数量积运算需要注意的问题：a·b ＝0时得不到a ＝0或b ＝0，根据平面向量数量积的性质有|a |2＝a 2，但|a·b |≤|a |·|b |.变式训练1 (2015·湖北)已知向量OA →⊥AB →，|OA →|＝3，则OA →·OB →＝________. 答案 9解析 因为OA →⊥AB →，所以OA →·AB →＝0.所以OA →·OB →＝OA →·(OA →＋AB →)＝OA →2＋OA →·AB →＝|OA →|2＋0＝32＝9.题型二 利用平面向量数量积求两向量夹角 例2 (1)(2015·重庆)若非零向量a ，b 满足|a |＝223|b |，且(a －b )⊥(3a ＋2b )，则a 与b 的夹角为( ) A.π4 B.π2 C.3π4D.π(2)若平面向量a 与平面向量b 的夹角等于π3，|a |＝2，|b |＝3，则2a －b 与a ＋2b 的夹角的余弦值等于( ) A.126 B.－126C.112D.－112答案 (1)A (2)B解析 (1)由(a －b )⊥(3a ＋2b )得(a －b )·(3a ＋2b )＝0，即3a 2－a·b －2b 2＝0.又∵|a |＝223|b |，设〈a ，b 〉＝θ，即3|a |2－|a |·|b |·cos θ－2|b |2＝0， ∴83|b |2－223|b |2·cos θ－2|b |2＝0. ∴cos θ＝22.又∵0≤θ≤π，∴θ＝π4. (2)记向量2a －b 与a ＋2b 的夹角为θ， 又(2a －b )2＝4×22＋32－4×2×3×cos π3＝13，(a ＋2b )2＝22＋4×32＋4×2×3×cos π3＝52，(2a －b )·(a ＋2b )＝2a 2－2b 2＋3a ·b ＝8－18＋9＝－1，故cos θ＝(2a －b )·(a ＋2b )|2a －b |·|a ＋2b |＝－126，即2a －b 与a ＋2b 的夹角的余弦值是－126.点评 求向量的夹角时要注意：(1)向量的数量积不满足结合律，(2)数量积大于0说明不共线的两向量的夹角为锐角，数量积等于0说明两向量的夹角为直角，数量积小于0且两向量不能共线时两向量的夹角为钝角.变式训练2 (2014·课标全国Ⅰ)已知A ，B ，C 为圆O 上的三点，若AO →＝12(AB →＋AC →)，则AB →与AC →的夹角为________. 答案 90°解析 ∵AO →＝12(AB →＋AC →)，∴点O 是△ABC 中边BC 的中点，∴BC 为直径，根据圆的几何性质得AB →与AC →的夹角为90°. 题型三 利用数量积求向量的模例3 (1)已知平面向量a 和b ，|a |＝1，|b |＝2，且a 与b 的夹角为120°，则|2a ＋b |等于( ) A.2 B.4 C.2 5D.6(2)已知直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠ADC ＝90°，AD ＝2，BC ＝1，P 是腰DC 上的动点，则|P A →＋3PB →|的最小值为________. 答案 (1)A (2)5解析 (1)因为平面向量a 和b ，|a |＝1，|b |＝2，且a 与b 的夹角为120°， 所以|2a ＋b |＝(2a )2＋b 2＋2×|2a |×|b |cos 120° ＝22×12＋22＋2×2×1×2×⎝⎛⎭⎫－12＝2. (2)方法一 以D 为原点，分别以DA 、DC 所在直线为x 、y 轴建立如图所示的平面直角坐标系，设DC ＝a ，DP ＝x .∴D (0,0)，A (2,0)，C (0，a )，B (1，a )，P (0，x )， P A →＝(2，－x )，PB →＝(1，a －x )， ∴P A →＋3PB →＝(5,3a －4x )， |P A →＋3PB →|2＝25＋(3a －4x )2≥25，∴|P A ＋3PB |的最小值为5. 方法二 设DP →＝xDC →(0<x <1)， ∴PC →＝(1－x )DC →， P A →＝DA →－DP →＝DA →－xDC →， PB →＝PC →＋CB →＝(1－x )DC →＋12DA →，∴P A →＋3PB →＝52DA →＋(3－4x )DC →，|P A →＋3PB →|2＝254DA →2＋2×52×(3－4x )DA →·DC →＋(3－4x )2·DC →2＝25＋(3－4x )2DC →2≥25，∴|P A →＋3PB →|的最小值为5.点评 (1)把几何图形放在适当的坐标系中，给有关向量赋以具体的坐标求向量的模，如向量a ＝(x ，y )，求向量a 的模只需利用公式|a |＝x 2＋y 2即可求解.(2)向量不放在坐标系中研究，求解此类问题的方法是利用向量的运算法则及其几何意义或应用向量的数量积公式，关键是会把向量a 的模进行如下转化：|a |＝a 2.变式训练3 (2015·浙江)已知e 1，e 2是平面单位向量，且e 1·e 2＝12.若平面向量b 满足b ·e 1＝b ·e 2＝1，则|b |＝________. 答案233解析 因为|e 1|＝|e 2|＝1且e 1·e 2＝12.所以e 1与e 2的夹角为60°.又因为b ·e 1＝b ·e 2＝1，所以b ·e 1－b ·e 2＝0，即b ·(e 1－e 2)＝0，所以b ⊥(e 1－e 2).所以b 与e 1的夹角为30°，所以b ·e 1＝|b |·|e 1|cos 30°＝1. 所以|b |＝233. 高考题型精练1.(2015·山东)已知菱形ABCD 的边长为a ，∠ABC ＝60°，则BD →·CD →等于( ) A.－32a 2B.－34a 2C.34a 2 D.32a 2解析 如图所示，由题意，得BC ＝a ，CD ＝a ，∠BCD ＝120°.BD 2＝BC 2＋CD 2－2BC ·CD ·cos 120°＝a 2＋a 2－2a ·a ×⎝⎛⎭⎫－12＝3a 2， ∴BD ＝3a .∴BD →·CD →＝|BD →||CD →|cos 30°＝3a 2×32＝32a 2.2.(2014·浙江)记max{x ，y }＝⎩⎪⎨⎪⎧ x ，x ≥y ，y ，x <y ，min{x ，y }＝⎩⎪⎨⎪⎧y ，x ≥y ，x ，x <y ，设a ，b 为平面向量，则( ) A.min{|a ＋b |，|a －b |}≤min{|a |，|b |} B.min{|a ＋b |，|a －b |}≥min{|a |，|b |} C.max{|a ＋b |2，|a －b |2}≤|a |2＋|b |2 D.max{|a ＋b |2，|a －b |2}≥|a |2＋|b |2 答案 D解析 由于|a ＋b |，|a －b |与|a |，|b |的大小关系与夹角大小有关，故A ，B 错.当a ，b 夹角为锐角时，|a ＋b |>|a －b |，此时，|a ＋b |2>|a |2＋|b |2；当a ，b 夹角为钝角时，|a ＋b |<|a －b |，此时，|a －b |2>|a |2＋|b |2；当a ⊥b 时，|a ＋b |2＝|a －b |2＝|a |2＋|b |2，故选D.3.(2015·湖南)已知点A ，B ，C 在圆x 2＋y 2＝1上运动，且AB ⊥BC .若点P 的坐标为(2,0)，则|P A →＋PB →＋PC →|的最大值为( ) A.6 B.7 C.8D.9解析 ∵A ，B ，C 在圆x 2＋y 2＝1上，且AB ⊥BC ，∴AC 为圆直径，故P A →＋PC →＝2PO →＝(－4,0)，设B (x ，y )，则x 2＋y 2＝1且x ∈[－1,1]，PB →＝(x －2，y )，∴P A →＋PB →＋PC →＝(x －6，y ).故|P A →＋PB →＋PC →|＝－12x ＋37，∴x ＝－1时有最大值49＝7，故选B.4.如图，在等腰直角△ABO 中，OA ＝OB ＝1，C 为AB 上靠近点A 的四等分点，过C 作AB 的垂线l ，P 为垂线上任一点，设OA →＝a ，OB →＝b ，OP →＝p ，则p ·(b －a )等于( )A.－12B.12C.－32D.32答案 A解析 以OA ，OB 所在直线分别作为x 轴，y 轴，O 为坐标原点建立平面直角坐标系， 则A (1,0)，B (0,1)，C (34，14)，直线l 的方程为y －14＝x －34，即x －y －12＝0.设P (x ，x －12)，则p ＝(x ，x －12)，而b －a ＝(－1,1)，所以p ·(b －a )＝－x ＋(x －12)＝－12.5.在平面上，AB 1→⊥AB 2→，|OB 1→|＝|OB 2→|＝1，AP →＝AB 1→＋AB 2→.若|OP →|<12，则|OA →|的取值范围是( )A.(0，52] B.(52，72] C.(52，2] D.(72，2] 答案 D解析 由题意，知B 1，B 2在以O 为圆心的单位圆上，点P 在以O 为圆心，12为半径的圆的内部.又AB 1→⊥AB 2→，AP →＝AB 1→＋AB 2→， 所以点A 在以B 1B 2为直径的圆上， 当P 与O 点重合时，|OA →|取得最大值2，当P 在半径为12的圆周上时，|OA →|取得最小值72，故选D.6.如图所示，△ABC 中，∠ACB ＝90°且AC ＝BC ＝4，点M 满足BM →＝3MA →，则CM →·CB →等于( )A.2B.3C.4D.6答案 C解析 在△ABC 中，因为∠ACB ＝90°且AC ＝BC ＝4，所以AB ＝42，且B ＝A ＝45°.因为BM →＝3MA →，所以BM →＝34BA →.所以CM →·CB →＝(CB →＋BM →)·CB →＝CB →2＋BM →·CB →＝CB →2＋34BA →·CB →＝16＋34×42×4cos 135°＝4.7.(2014·安徽)设a ，b 为非零向量，|b |＝2|a |，两组向量x 1，x 2，x 3，x 4和y 1，y 2，y 3，y 4均由2个a 和2个b 排列而成.若x 1·y 1＋x 2·y 2＋x 3·y 3＋x 4·y 4所有可能取值中的最小值为4|a |2，则a 与b 的夹角为( ) A.2π3 B.π3 C.π6 D.0 答案 B解析 设a 与b 的夹角为θ，由于x i ，y i (i ＝1,2,3,4)均由2个a 和2个b 排列而成，记S ＝ i ＝14(x i ·y i )，则S 有以下三种情况：①S ＝2a 2＋2b 2；②S ＝4a ·b ；③S ＝|a |2＋2a ·b ＋|b |2.∵|b |＝2|a |，∴①中S ＝10|a |2，②中S ＝8|a |2cos θ，③中S ＝5|a |2＋4|a |2cos θ.易知②最小，即8|a |2cos θ＝4|a |2，∴cos θ＝12，可求θ＝π3，故选B.8.(2014·江苏)如图，在平行四边形ABCD 中，已知AB ＝8，AD ＝5，CP →＝3PD →，AP →·BP →＝2，则AB →·AD →的值是________.答案 22解析 由CP →＝3PD →，得DP →＝14DC →＝14AB →，AP →＝AD →＋DP →＝AD →＋14AB →，BP →＝AP →－AB →＝AD →＋14AB→－AB →＝AD →－34AB →.因为AP →·BP →＝2，所以(AD →＋14AB →)·(AD →－34AB →)＝2，即AD →2－12AD →·AB →－316AB →2＝2.又因为AD →2＝25，AB →2＝64，所以AB →·AD →＝22.9.设非零向量a ，b 的夹角为θ，记f (a ，b )＝a cos θ－b sin θ.若e 1，e 2均为单位向量，且e 1·e 2＝32，则向量f (e 1，e 2)与f (e 2，－e 1)的夹角为________. 答案 π2解析 由e 1·e 2＝32，可得cos 〈e 1，e 2〉＝e 1·e 2|e 1||e 2|＝32， 故〈e 1，e 2〉＝π6，〈e 2，－e 1〉＝π－〈e 2，e 1〉＝5π6.f (e 1，e 2)＝e 1cos π6－e 2sin π6＝32e 1－12e 2，f (e 2，－e 1)＝e 2cos5π6－(－e 1)sin 5π6＝12e 1－32e 2.f (e 1，e 2)·f (e 2，－e 1)＝(32e 1－12e 2)·(12e 1－32e 2)＝32－e 1·e 2＝0， 所以f (e 1，e 2)⊥f (e 2，－e 1).故向量f (e 1，e 2)与f (e 2，－e 1)的夹角为π2.10.如图，在△ABC 中，O 为BC 中点，若AB ＝1，AC ＝3，〈AB →，AC →〉＝60°，则|OA →|＝________.答案132解析 因为〈AB →，AC →〉＝60°，所以AB →·AC →＝|AB →|·|AC →|cos 60°＝1×3×12＝32，又AO →＝12(AB →＋AC →)，所以AO →2＝14(AB →＋AC →)2＝14(AB →2＋2AB →·AC →＋AC →2)，即AO →2＝14(1＋3＋9)＝134，所以|OA →|＝132.11.已知向量a ＝(sin x ，34)，b ＝(cos x ，－1).(1)当a ∥b 时，求cos 2x －sin 2x 的值；(2)设函数f (x )＝2(a ＋b )·b ，已知在△ABC 中，内角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，若a ＝3，b ＝2，sin B ＝63，求f (x )＋4cos(2A ＋π6)(x ∈[0，π3])的取值范围. 解 (1)因为a ∥b ，所以34cos x ＋sin x ＝0.所以tan x ＝－34.故cos 2x －sin 2x ＝cos 2x －2sin x cos xsin 2x ＋cos 2x＝1－2tan x 1＋tan 2x ＝85.(2)f (x )＝2(a ＋b )·b＝2(sin x ＋cos x ，－14)·(cos x ，－1)＝sin 2x ＋cos 2x ＋32＝2sin(2x ＋π4)＋32.由正弦定理，得a sin A ＝bsin B ，所以sin A ＝a sin Bb＝3×632＝22. 所以A ＝π4或A ＝3π4.因为b >a ，所以A ＝π4.所以f (x )＋4cos(2A ＋π6)＝2sin(2x ＋π4)－12.因为x ∈[0，π3]，所以2x ＋π4∈[π4，11π12].所以32－1≤f (x )＋4cos(2A ＋π6)≤2－12. 所以f (x )＋4cos(2A ＋π6)的取值范围为[32－1，2－12].12.在△ABC 中，AC ＝10，过顶点C 作AB 的垂线，垂足为D ，AD ＝5，且满足AD →＝511DB →.(1)求|AB →－AC →|；(2)存在实数t ≥1，使得向量x ＝AB →＋tAC →，y ＝tAB →＋AC →，令k ＝x ·y ，求k 的最小值. 解 (1)由AD →＝511DB →，且A ，B ，D 三点共线，可知|AD →|＝511|DB →|.又AD ＝5，所以DB ＝11.在Rt △ADC 中，CD 2＝AC 2－AD 2＝75， 在Rt △BDC 中，BC 2＝DB 2＋CD 2＝196， 所以BC ＝14.所以|AB →－AC →|＝|CB →|＝14.(2)由(1)，知|AB →|＝16，|AC →|＝10，|BC →|＝14. 由余弦定理，得cos A ＝102＋162－1422×10×16＝12.由x ＝AB →＋tAC →，y ＝tAB →＋AC →， 知k ＝x ·y＝(AB →＋tAC →)·(tAB →＋AC →) ＝t |AB →|2＋(t 2＋1)AC →·AB →＋t |AC →|2＝256t ＋(t 2＋1)×16×10×12＋100t＝80t 2＋356t ＋80.由二次函数的图象，可知该函数在[1，＋∞)上单调递增， 所以当t ＝1时，k 取得最小值516.。
辅导讲义――平面向量的数量积[巩固2] 已知a 、b 均为单位向量，它们的夹角为︒60，那么.____=-b a[例7] 已知)1,(x a =，)3,2(x b =，x ≥0，则22ba b a +⋅的取值范围是_________.[巩固] 若P 是边长为2的正三角形ABC 边BC 上的动点，则)(AC AB AP +⋅ 的值恒为______.题型一：平面向量数量积的运算[例]（1）已知点A (－1,1)、B (1,2)、C (－2，－1)、D (3,4)，则向量AB →在CD →方向上的投影为___________.（2）已知正方形ABCD 的边长为1，点E 是AB 边上的动点，则DE →·CB →的值为________；DE →·DC →的最大值为________．[巩固]（1）已知平面向量a ＝(x 1，y 1)，b ＝(x 2，y 2)，若|a |＝2，|b |＝3，a ·b ＝－6.则x 1＋y 1x 2＋y 2的值为________.（2）在△ABC 中，若A ＝120°，AB →·AC →＝－1，则|BC →|的最小值是________.知识模块2经典题型9．已知|a |＝4，|b |＝3，(2a －3b )·(2a ＋b )＝61.（1）求a 与b 的夹角θ； （2）求|a ＋b |和|a －b |.10．已知△ABC 的内角为A 、B 、C ，其对边分别为a 、b 、c ，B 为锐角，向量m ＝(2sin B ，－3)， n ＝(cos 2B ，2cos 2B2－1)，且m ∥n .（1）求角B 的大小；（2）如果b ＝2，求S △ABC 的最大值．11．△ABC 的外接圆圆心为O ，半径为2，OA →＋AB →＋AC →＝0，且|OA →|＝|AB →|，则CA →在CB →方向上的投影为________..12．在△ABC 中，A ＝90°，AB ＝1，AC ＝2.设点P ，Q 满足AP →＝λAB →，AQ →＝(1－λ)AC →，λ∈R .若BQ →·CP →＝－2，则λ等于__________. 能力提升训练13.如图所示，在平面四边形ABCD 中，若AC ＝3，BD ＝2，则(AB →＋DC →)·(AC →＋BD →)＝________.14．在平面直角坐标系中，O 为原点，A (－1,0)，B (0，3)，C (3,0)，动点D 满足|CD →|＝1，则|OA →＋OB →＋OD →|的最大值是________．15．已知向量p ＝(2sin x ，3cos x )，q ＝(－sin x,2sin x )，函数f (x )＝p ·q .（1）求f (x )的单调递增区间；（2）在△ABC 中，a ，b ，c 分别是角A ，B ，C 的对边，且f (C )＝1，c ＝1，ab ＝23，且a >b ，求a ，b 的值．。
第六章 6.2 6.2.4A 级——基础过关练1．(2020年北京期末)已知平面向量满足a ＋b ＋c ＝0，且|a|＝|b|＝|c|＝1，则a·b 的值为( )A ．－12B ．12C ．－32D ．32【答案】A 【解析】∵a ＋b ＋c ＝0，∴a ＋b ＝－c.又|a|＝|b|＝|c|＝1，∴(a ＋b )2＝c 2，即1＋2a·b ＋1＝1.∴a·b ＝－12.故选A ．2．(2020年张家口月考)已知菱形ABCD 的边长为2，∠BAD ＝60°，点E 满足AE →＝34AD→＋14AB →，则AE →·AC →＝( ) A ．83B ．43C ．6D ．4＋2 3【答案】C 【解析】如图，∵AB ＝AD ＝2，∠BAD ＝60°，AE →＝34AD →＋14AB →，∴AE →·AC →＝⎝⎛⎭⎫34AD →＋14AB →·(AD →＋AB →)＝34AD →2＋14AB →2＋AD →·AB →＝34×4＋14×4＋2×2×12＝6.故选C ．3．(多选)对于向量a ，b ，c 和实数λ，下列命题中错误的是( ) A ．若a·b ＝0，则a ＝0或b ＝0 B ．若λa ＝0，则λ＝0或a ＝0 C ．若a 2＝b 2，则a ＝b 或a ＝－b D ．若a·b ＝a·c ，则b ＝c【答案】ACD 【解析】A 中，若a·b ＝0，则a ＝0或b ＝0或a ⊥b ，故A 错；C 中，若a 2＝b 2，则|a|＝|b |，C 错；D 中，若a·b ＝a·c ，则可能有a ⊥b ，a ⊥c ，但b ≠c ，D 错．故只有选项B 正确．故选ACD ．4．(2020年沈阳月考)已知a ，b 均为单位向量，若a ，b 夹角为2π3，则|a －b|＝( )A ．7B ．6C ．5D ． 3【答案】D 【解析】∵|a|＝|b|＝1，〈a ，b 〉＝2π3，∴(a －b )2＝a 2－2a·b ＋b 2＝1－2×1×1×⎝⎛⎭⎫－12＋1＝3.∴|a －b |＝ 3.故选D ． 5．(2020年岳阳月考)已知平面向量a ，b 满足|a|＝2，|b|＝1且(2a －b )·(a ＋2b )＝9，则向量a ，b 的夹角θ为( )A ．2π3B ．π2C ．π3D ．π6【答案】C 【解析】∵|a|＝2，|b|＝1，∴(2a －b )·(a ＋2b )＝2a 2－2b 2＋3a·b ＝8－2＋3a·b ＝9.∴a·b ＝1.∴cos 〈a ，b 〉＝a·b |a||b|＝12.又0≤〈a ，b 〉≤π，∴〈a ，b 〉＝π3.故选C ．6．P 是△ABC 所在平面上一点，若P A →·PB →＝PB →·PC →＝PC →·P A →，则P 是△ABC 的( ) A ．外心 B ．内心 C ．重心D ．垂心【答案】D 【解析】由P A →·PB →＝PB →·PC →得PB →·(P A →－PC →)＝0，即PB →·CA →＝0，∴PB ⊥CA ．同理P A ⊥BC ，PC ⊥AB ，∴P 为△ABC 的垂心．7．已知e 1，e 2是夹角为2π3的两个单位向量，a ＝e 1－2e 2，b ＝k e 1＋e 2，若a·b ＝0，则实数k 的值为________．【答案】54 【解析】由a·b ＝0得(e 1－2e 2)·(k e 1＋e 2)＝0.整理，得k －2＋(1－2k )cos 2π3＝0，解得k ＝54.8．已知向量a ，b 夹角为45°，且|a|＝1，|2a －b |＝10，则|b |＝________.【答案】32 【解析】|2a －b |＝10⇔(2a －b )2＝10⇔4＋|b|2－4|b |cos 45°＝10⇔|b |＝3 2. 9．已知非零向量a ，b ，满足|a|＝1，(a －b )·(a ＋b )＝12，且a·b ＝12.(1)求向量a ，b 的夹角； (2)求|a －b |.解：(1)因为(a －b )·(a ＋b )＝12，所以a 2－b 2＝12，即|a|2－|b|2＝12.又|a|＝1，所以|b|＝22.设向量a ，b 的夹角为θ，因为a·b ＝12，所以|a|·|b|cos θ＝12，得cos θ＝22.因为0°≤θ≤180°，即θ＝45°，所以向量a ，b 的夹角为45°. (2)因为|a －b|2＝(a －b )2＝|a|2－2a·b ＋|b|2＝12，所以|a －b|＝22. 10．已知|a|＝4，|b|＝3，(2a －3b )·(2a ＋b )＝61. (1)求|a ＋b|；(2)求向量a 与向量a ＋b 的夹角的余弦值．解：(1)∵(2a －3b )·(2a ＋b )＝61，∴4|a|2－4a·b －3|b|2＝61.∵|a|＝4，|b|＝3，∴a·b ＝－6.∴|a ＋b|＝|a|2＋|b|2＋2a·b ＝42＋32＋2×(－6)＝13.(2)∵a·(a ＋b )＝|a|2＋a·b ＝42－6＝10，∴向量a 与向量a ＋b 的夹角的余弦值为a·(a ＋b )|a||a ＋b|＝10413＝51326.B 级——能力提升练11．下列命题中错误的是( )A ．对于任意向量a ，b ，有|a ＋b|≤|a|＋|b|B ．若a·b ＝0，则a ＝0或b ＝0C ．对于任意向量a·b ，有|a·b|≤|a||b|D ．若a ，b 共线，则a·b ＝±|a||b|【答案】B 【解析】当a ⊥b 时，a·b ＝0也成立，故B 错误．12．(2020年黄山月考)已知非零向量a ，b 满足(a ＋2b )·a ＝0且|a|＝|b|，则向量a ，b 的夹角为( )A ．π6B ．π3C ．5π6D ．2π3【答案】D 【解析】∵|a|＝|b|≠0，∴(a ＋2b )·a ＝a 2＋2a·b ＝a 2＋2|a||b |cos 〈a ，b 〉＝a 2＋2a 2·cos 〈a ，b 〉＝0.∴1＋2cos 〈a ，b 〉＝0，则cos 〈a ，b 〉＝－12.又0≤〈a ，b 〉≤π，∴〈a ，b 〉＝2π3.故选D ．13．在△ABC 中，若AB →2＝AB →·AC →＋BA →·BC →＋CA →·CB →，则△ABC 是( ) A ．等边三角形 B ．锐角三角形 C ．钝角三角形D ．直角三角形【答案】D 【解析】因为AB →2＝AB →·AC →＋BA →·BC →＋CA →·CB →，所以AB →2－AB →·AC →＝BA →·BC →＋CA →·CB →，所以AB →·(AB →－AC →)＝BC →·(BA →－CA →)，所以AB →·CB →＝BC →2，所以BC →·(BC →＋AB →)＝0，所以BC →·AC →＝0，所以AC ⊥BC ，所以△ABC 是直角三角形．14．(2020年岳阳月考)在△ABC 中，AB →·BC →＝0，|AB →|＝|BC →|＝32，AD →＝2DC →，则BD →·CA →＝( )A ．4B ．－6C ．6D ．－3 3【答案】B 【解析】如图，由AD →＝2DC →得BD →＝AD →－AB →＝23AC →＋BA →＝23(BC →－BA →)＋BA→＝23BC →＋13BA →，CA →＝BA →－BC →.又∵AB →·BC →＝0，|AB →|＝|BC →|＝32，∴BD →·CA →＝⎝⎛⎭⎫23BC →＋13BA →·(BA →－BC →)＝－23BC →2＋13BA →2＝－23×18＋13×18＝－6.故选B ．15．若非零向量a ，b 满足|a|＝3|b|＝|a ＋2b|，则a 与b 夹角的余弦值为________． 【答案】－13 【解析】∵|a|＝3|b|＝|a ＋2b|，∴|a|2＝9|b|2＝(a ＋2b )2＝|a|2＋4|b|2＋4a·b.∴a·b＝－|b|2.∴cos 〈a ，b 〉＝a·b|a||b|＝－|b|23|b|·|b|＝－13.16．已知向量a ，b 满足：|a|＝1，|b|＝6，a·(b －a )＝2，则a 与b 的夹角为________；|2a －b |＝________.【答案】π3 27 【解析】由于a·(b －a )＝a·b －a 2＝a·b －1＝2，则a·b ＝3.设a 与b 的夹角为θ，则cos θ＝a·b |a||b |＝12.又θ∈[0，π]，所以θ＝π3.因为|2a －b|2＝4a 2－4a·b ＋b 2＝28，所以|2a －b|＝27.17．已知|a|＝5，|b|＝4，a 与b 的夹角为60°，试问：当k 为何值时，向量k a －b 与a ＋2b 垂直？解：∵(k a －b )⊥(a ＋2b )，∴(k a －b )·(a ＋2b )＝0，即k a 2＋(2k －1)a·b －2b 2＝0，即k ×52＋(2k －1)×5×4×cos 60°－2×42＝0.∴k ＝1415.∴当k ＝1415时，向量k a －b 与a ＋2b 垂直．18．设两个向量e 1，e 2满足|e 1|＝2，|e 2|＝1，e 1，e 2的夹角为60°，若向量2t e 1＋7e 2与e 1＋t e 2的夹角为钝角，求实数t 的取值范围．解：由向量2t e 1＋7e 2与e 1＋t e 2的夹角θ为钝角，得cos θ＝(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)|2t e 1＋7e 2||e 1＋t e 2|<0，∴(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)<0，化简得2t 2＋15t ＋7<0，解得－7<t <－12.当夹角为π时，也有(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)<0，但此时夹角不是钝角． 设2t e 1＋7e 2＝λ(e 1＋t e 2)，λ<0， 则⎩⎪⎨⎪⎧2t ＝λ，7＝λt ，λ<0，∴⎩⎪⎨⎪⎧λ＝－14，t ＝－142.∴所求实数t 的取值范围是⎝⎛⎭⎫－7，－142∪⎝⎛⎭⎫－142，－12. C 级——探索创新练19．(多选)已知两个单位向量e 1，e 2的夹角为θ，则下列结论正确的是( ) A ．e 1在e 2方向上的投影向量为cos θe 2B ．e 21＝e 22C ．(e 1＋e 2)⊥(e 1－e 2)D ．e 1·e 2＝1【答案】ABC 【解析】因为两个单位向量e 1，e 2的夹角为θ，则|e 1|＝|e 2|＝1，则e 1在e 2方向上的投影向量为|e 1|cos θe 2＝cos θe 2，故A 正确；e 21＝e 22＝1，故B 正确；(e 1＋e 2)·(e 1－e 2)＝e 21－e 22＝0，故(e 1＋e 2)⊥(e 1－e 2)，故C 正确；e 1·e 2＝|e 1||e 2|cos θ＝cos θ，故D 错误． 20．如图所示，等腰梯形ABCD 中，AB ＝4，BC ＝CD ＝2，若E ，F 分别是BC ，AB 上的点，且满足BE BC ＝AF AB＝λ，当AE →·DF →＝0时，则λ的值为________．【答案】7－334 【解析】由AB ＝4，BC ＝CD ＝2，得AD →与BC →的夹角为60°，则AB →·AD→＝4×2×12＝4，AB →·BC →＝4×2×⎝⎛⎭⎫－12＝－4，AD →·BC →＝2×2×12＝2.∵BE BC ＝AF AB ＝λ，∴BE →＝λBC →，AF →＝λAB →，则AE →＝AB →＋BE →＝AB →＋λBC →，DF →＝AF →－AD →＝λAB →－AD →.∴AE →·DF →＝(AB →＋λBC →)·(λAB →－AD →)＝λ|AB →|2－AB →·AD →＋λ2AB →·BC →－λAD →·BC →＝0，即16λ－4－4λ2－2λ＝0，∴2λ2－7λ＋2＝0，解得λ＝7＋334(舍去)或λ＝7－334.。
高中数学平面向量的数量积练习题及答案1.2021·泰州质检在ABC中，若AB=1，AC=，|+|=||，则=________.[解析] 由平行四边形法则，|+|=||=||，故A，B，C构成直角三角形的三个顶点，且A为直角，从而四边形ABDC是矩形.由||=2，ABC=60°，==.[答案]2.2021·湖南高考改编已知a，b是单位向量，a·b=0.若向量c满足|c-a-b|=1，则|c|的最大值为________.[解析] a，b是单位向量，|a|=|b|=1.又a·b=0，a⊥b，|a+b|=.|c-a-b|2=c2-2c·a+b+2a·b+a2+b2=1.c2-2c·a+b+1=0.2c·a+b=c2+1.c2+1=2|c||a+b|cos θθ是c与a+b的夹角.c2+1=2|c|cos θ≤2|c|.c2-2|c|+1≤0.-1≤|c|≤+1.|c|的最大值为+1.[答案] +13.设两向量e1，e2满足|e1|=2，|e2|=1，e1，e2的夹角为60°，若向量2te1+7e2与向量e1+te2的夹角为钝角，求实数t的取值范围.[解] 由已知得e=4，e=1，e1·e2=2×1×cos 60°=1.2te1+7e2·e1+te2=2te+2t2+7e1·e2+7te=2t2+15t+7.欲使夹角为钝角，需2t2+15t+7<0，得-7设2te1+7e2=λe1+te2λ<0，∴2t2=7.t=-，此时λ=-.即t=-时，向量2te1+7e2与e1+te2的夹角为π.当两向量夹角为钝角时，t的取值范围是.一、填空题1.2021·课标全国卷已知正方形ABCD的边长为2，E为CD的中点，则·=________.[解析] 如图，以A为坐标原点，AB所在的直线为x轴，AD所在的直线为y轴，建立平面直角坐标系，则A0,0，B2,0，D0,2，E1,2，∴=1,2，=-2,2，·=1×-2+2×2=2.[答案] 22.已知向量=3，-4，=6，-3，=m，m+1，若，则实数m的值为________.[解析] 依题意得，=3,1，由，得3m+1-m=0，m=-.[答案] -3.2021·徐州调研已知a=1,2，2a-b=3,1，则a·b=________.[解析] a=1,2，2a-b=3,1，b=2a-3,1=21,2-3,1=-1,3.a·b=1,2·-1,3=-1+2×3=5.[答案] 54.2021·常州市高三教学期末调研测试在平面直角坐标系xOy中，圆C：x2+y2=4分别交x轴正半轴及y轴正半轴于M，N两点，点P为圆C上任意一点，则·的最大值为________.[解析] 根据题意得：M2,0，N0,2.设P2cos θ，2sin θ，则=2-2cos θ，-2sin θ，=-2cos θ，2-2sin θ，所以·=-4cos θ+4cos2θ-4sin θ+4sin2θ=4-4sin θ+cos θ=4-4sin，因为-1≤sin≤1，所以4-4≤·≤4+4，所以·的最大值为4+4.[答案] 4+45.2021·宿迁调研已知点A-2,0，B0,0，动点Px，y满足·=x2，则点P的轨迹方程是________.[解析] =-2-x，-y，=-x，-y，则·=-2-x-x+-y2=x2，y2=-2x.[答案] y2=-2x6.2021·常州质检已知直线x+y=a与圆x2+y2=4交于A、B两点，且|+|=|-|，其中O 为原点，则正实数a的值为________.[解析] 由|+|=|-|，知，|AB|=2，则得点O到AB的距离d=，=，解得a=2a>0.[答案] 27.2021·南京、盐城二模已知||=1，||=2，AOB=，=+，则与的夹角大小为________.[解析] 令=，=，因为||=1，||=2，所以||=||，由=+=+，得四边形OA1CB1为菱形.因为菱形对角线平分所对角，因此AOC=60°.[答案] 60°8.如图443，在ABC中，AB=AC，BC=2，=，=.若·=-，则·=________.图443[解析] 建立如图所示的直角坐标系，则·=·1，-a=-=-，解得a=2，所以=，=-1，-2，所以·=-.[答案] -二、解答题9.2021·苏北四市质检已知向量a=cos θ，sin θ，b=2，-1.1若a⊥b，求的值;2若|a-b|=2，θ，求sin的值.[解] 1由a⊥b可知，a·b=2cos θ-sin θ=0，所以sin θ=2cos θ，所以==.2由a-b=cos θ-2，sin θ+1，可得|a-b|===2，即1-2cos θ+sin θ=0，又cos2θ+sin2θ=1，且θ，由可解得所以sin=sin θ+cos θ==.10.已知向量a=cos x，sin x，b=sin 2x,1-cos 2x，c=0,1，x0，π.1向量a，b是否共线?并说明理由;2求函数fx=|b|-a+b·c的最大值.[解] 1b=sin 2x,1-cos 2x=2sin xcos x,2sin2 x=2sin xcos x，sin x=2sin x·a，且|a|=1，即a≠0.a与b共线.2fx=|b|-a+b·c=2sin x-cos x+sin 2x,1-cos 2x+sin x·0,1=2sin x-1+cos 2x-sin x=sin x-1+1-2sin2x=-2sin2x+sin x=-22+.当sin x=时，fx有最大值.感谢您的阅读，祝您生活愉快。
6.2.2 平面向量的数量积（精练）【题组一 向量的数量积】1．（2020·天水市第一中学高一期末）已知等边ABC 的边长为2，若3BC BE =，AD DC =，则BD AE ⋅等于（ ） A ．103B ．103-C ．2D ．2-【答案】D【解析】等边△ABC 的边长为2，3BC BE =，AD DC =， ∴()12BD BA BC =+，1313A AB BE AB B E BC A C B =+=+=-， ∴()221111223233BD AE BA BC BC BA BC BA BC BA ⎛⎫⎛⎫+-=--⋅ ⎪ ⎪⎝=⎭⎝⎭， 112144222332⎛⎫=⨯⨯--⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭，2=-．故选：D ． 2．（2020·陕西渭南市·高一期末）在ABC 中，D 为线段BC 的中点，1AD =，3BC =，则AB AC ⋅（ ） A ．13- B ．54-C ．3D ．4【答案】B 【解析】在ABC 中，D 为线段BC 的中点()12AD AB AC BC AC AB⎧=+⎪∴⎨⎪=-⎩，可得12AB ADBC ，12AC ADBC , 2211152244AB AC AD BC ADBC AD BC ⎛⎫⎛⎫∴⋅=-⋅+=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故选：B.3．（2020·湖南益阳市·高一期末）在ABC 中，AB =AC =G 为ABC 的重心，则AG BC ⋅=________．【答案】6【解析】如图，点D 是BC 的中点，G 为ABC 的重心，∴()()22113323AG AD AB AC AB AC ==⨯+=+，BC AC AB =-， 所以()()()221133AG BC AB AC AC AB AC AB ⋅=+⋅-=- ()126863=-=故答案为：64．（2020·黑龙江大庆市·大庆一中高一期末）如图，在ABC 中，D 是BC 的中点，E ，F 是AD 上的两个三等分点5BA CA ⋅=，2BF CF ⋅=-，则BE CE ⋅的值是________.【答案】58【解析】因为222211436=52244AD BC FD BC BA CA BC AD BC AD （）（）--⋅=-⋅--==， 2211114223234FD BCBF CF BC AD BC AD （）（）-⋅=-⋅--==-，因此2223,827FD BC ==，222211416.224458ED BC FD BC BE CE BC ED BC ED （）（）--⋅=-⋅--===故答案为：58.5．（2020·四川内江市）在等腰Rt ABC 中，斜边BC =AB c =，BC a =，CA b =，那么a b b c c a ⋅+⋅+⋅=_____.【答案】2-【解析】由题可知在等腰Rt ABC 中，斜边BC =1ABAC ，,24AB C，即2a =，1b c ==，()()cos 0cos a b b c c a a b C c a B ππ∴⋅+⋅+⋅=⋅⋅-++⋅⋅-11222⎛⎛⎫=⨯-+-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故答案为：2-.6．（2020·北京101中学高一期末）如图，在矩形ABCD 中，AB =2BC =，点E 为BC 的中点，点F 在边CD 上，若2AB AF ⋅=，则AE BF ⋅的值是______.【解析】∵AF AD DF =+，()22AB AF AB AD DF AB AD AB DF AB DF DF ⋅=⋅+=⋅+⋅=⋅==，∴1DF =，21CF =，∴()()AE BF AB BEBC CF AB CF BE BC ⋅=++=⋅+⋅)11222=+⨯=-+=.7．（2020·陕西咸阳市·高一期末）已知两个单位向量a ，b 的夹角为120︒，()1c ta t b =+-.若1a c ⋅=，则实数t =______. 【答案】1 【解析】两个单位向量a ，b 的夹角为120︒，∴11·1122a b ⎛⎫=⨯⨯-=- ⎪⎝⎭，又(1)c ta t b =+-，1a c =，∴21[(1)](1)(1)12a ta tb ta t a b t t +-=+-=--=，解得1t =． 故答案为：1．8．（2020·长沙县实验中学高一期末）已知非零向量m →，n →满足4m →=3n →，cos m →〈，13n →〉=.若n →⊥t m n →→⎛⎫+ ⎪⎝⎭，则实数t 的值为_____________. 【答案】4-【解析】非零向量m →，n →满足4m →=3n →，cos m →〈，13n →〉=,n →⊥t m n →→⎛⎫+ ⎪⎝⎭,n →∴⋅22+||||cos ,||t m n t m n n t m n m n n →→→→→→→→→→⎛⎫+=⋅=<>+ ⎪⎝⎭223||||034t n n →→=⨯+=,解得4t =-，故答案为：4- 【题组二 向量的夹角】1．（2020·山东临沂市·高一期末）已知非零向量a ，b ，若||2||a b =，且(2)a a b ⊥-，则a 与b 的夹角为（ ） A ．6πB ．4π C ．3π D ．34π 【答案】B【解析】因为(2)a a b ⊥-，所以22(2)22cos ,0a a b a a b a a b a b ⋅-=-⋅=-=，因为||2||a b =，所以22cos ,22aa ab a bb===， []a,b 0,,a,b 4ππ∈∴=.故选:B.2．（2020·镇原中学高一期末）已知a b c ，，为单位向量，且满足370a b c λ++=，a 与b 的夹角为3π，则实数λ=_______________. 【答案】8λ=-或5λ=【解析】由370a b c λ++=，可得7(3)c a b λ=-+，则22224996b b c a a λλ=++⋅. 由a b c ，，为单位向量，得2221a b c ===，则24996cos 3πλλ=++，即23400λλ+-=，解得8λ=-或5λ=.3．（2020·浙江温州市·高一期末）已知平面向,,a b c ，满足2,3,1a b c ===，且()()5a c b c -⋅-=，a b -与a b +夹角余弦值的最小值等于_________.【解析】平面向,,a b c ,满足2,3,1a b c ===,则2222224,3,1a a b bc c ======因为()()5a c b c -⋅-=展开化简可得()25a b c a b c ⋅-++=,因为221c c ==,代入化简可得()4a b c a b ⋅-+= 设c 与a b +的夹角为[],0,θθπ∈ 则由上式可得cos 4a b c a b θ⋅-⋅+⋅= 而()222272a b aba abb a b +=+=+⋅+=+⋅代入上式化简可得cos θ=令m a b =⋅,设a 与b 的夹角为[],0,ααπ∈,则由平面向量数量积定义可得cosa b a b m αα⋅=⋅⋅==,而1cos 1α-≤≤所以m -≤≤由余弦函数的值域可得cos 1θ≤,即4cos 1722a b m a bθ⋅-==≤+⋅将不等式化简可得21090m m -+≤,解不等式可得19m ≤≤ 综上可得1m ≤≤即123a b ⋅≤≤而由平面向量数量积的运算可知,设a b -与a b +夹角为β,则()()22727c 2osa b a b a b a ba b a bβ-⋅+-⋅+-⋅⋅⋅=+==当分母越大时,cos β的值越小;当a b ⋅的值越小时,分母的值越大 所以当1a b ⋅=时,cos β的值最小 代入可得c s o β==所以a b -与a b +夹角余弦值的最小值等于15故答案为4．（2020·延安市第一中学高一月考）已知向量,a b满足2,1,2a b a b a b ==+=-. （1）求a 在b 上的投影； （2）求a 与2a b -夹角的余弦值. 【答案】（1）12-；（2）4. 【解析】（1）2222222(2)()442a b a b a b a b a a b b a a b b +=-⇒+=-⇒+⋅+=-⋅+2163,2a b b a b ∴⋅=-∴⋅=-，设a 和b 的夹角为θ，a 在b 上的投影为：1cos 2a ba bθ⋅==-；（2）设a 与2a b -夹角为α，()2222cos 2244a a ba a ba a ab bα⋅-====⨯⋅-⋅-⋅+.5．（2020·北京顺义区·高一期末）已知平面向量a ，b ，2=a ，1=b ，且a 与b 的夹角为3π． （1）求a b ⋅； （2）求2a b +；（3）若2a b +与()2a b R λλ+∈垂直，求λ的值． 【答案】（1）1；（2）（3）4-. 【解析】（1）1cos2132a b a b π⋅=⋅=⨯=； （2）()2222224444412a b a ba ab b +=+=+⋅+=++=，223a b +∴=；（3）()()22a b a b λ+⊥+，()()220a b a b λ∴+⋅+=，即()()222428421230a a b b λλλλλ++⋅+=+++=+=，解得：4λ=-. 6．（2020·南昌市·江西师大附中高一月考）已知向量,a b 满足||||1a b ==，||3||(0,)ka b a kb k k R +=->∈（1）若//a b ，求实数k 的值； （2）求向量a 与b 夹角的最大值. 【答案】（1）2±；（2）3π. 【解析】（1）因为//a b ，0k >，所以2104k a b k+⋅=>，则a 与b 同向.因为||||1a b ==，所以1a b ⋅=，即2114k k+=，整理得2410k k -+=，解得2k =所以当2k =±//a b . （2）设,a b 的夹角为θ，则221111cos 2444||||k a b k k a k a b b θ⋅⎡⎤+⎛⎫==⋅==+=+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦，=，即1k =时，cos θ取最小值12，又0θπ≤≤，所以3πθ=，即向量a 与b 夹角的最大值为3π. 7．（2020·全国高一专题练习）已知向量12,e e ，且121e e ==，1e 与2e 的夹角为3π.12m e e λ=+，1232n e e =-.（1）求证：()1222e e e -⊥； （2）若m n =，求λ的值； （3）若m n ⊥，求λ的值； （4）若m 与n 的夹角为3π，求λ的值. 【答案】（1）见解析（2）2λ=或3λ=-.（3）14λ=（4）2λ= 【解析】（1）证明：因为121e e ==，1e 与2e 的夹角为3π，所以()2221221221221222cos2111032e e e e e e e e e π-⋅=-=-=⨯⨯⨯-=， 所以()1222e e e-⊥.（2）由m n =得()()22121232e e e e λ+=-，即()2211229(212)30e e e e λλ-++⋅-=.因为121e e ==，12,3e e π=，所以22121e e ==，12111cos 32e e π⋅=⨯⨯=， 所以()2191(212)3102λλ-⨯++⨯-⨯=， 即260λλ+-=.所以2λ=或3λ=-.（3）由m n ⊥知0m n ⋅=，即()()1212320e e e e λ+⋅-=，即2211223(32)20e e e e λλ+-⋅-=. 因为121e e ==，12,3e e π=，所以22121e e ==，12111cos32e e π⋅=⨯⨯=， 所以()1332202λλ+-⨯-=.所以14λ=.（4）由前面解答知22121e e ==，1212e e ⋅=，7n =.而()22222212112221m e e e e e e λλλλλ=+=+⋅+=++，所以2m λ=()()1212211222113(32)23(32)222322e e e m n e e e e e λλλλλλ+-⋅-=+-⨯-⋅=+⋅-==-因为,3m n π=，由cos ,m n m n m n ⋅=得11222λ-=， 化简得23520λλ--=， 所以2λ=或13λ=-.经检验知13λ=-不成立，故2λ=.【题组三 向量的投影】1．（2021·江西上饶市）若向量a 与b 满足()a b a +⊥，且1a =，2b =，则向量a 在b 方向上的投影为（）A B ．12-C ．-1D ．3 【答案】B【解析】利用向量垂直的充要条件有：()20a b a a a b +⋅=+⋅=，∴1a b ⋅=-，则向量a 在b 方向上的投影为12a b b⋅=-,故选B.2．（2020·沈阳市第一七〇中学高一期末）已知向量a ，b ，其中1a =，24a b -=，22a b +=，则a 在b 方向上的投影为( ) A ．2-B ．1C ．1-D ．2【答案】C【解析】由题意，向量a ，b ，其中1a =，24a b -=，22a b +=， 可得()222224414416a ba b a b b a b -=+-⋅=+-⋅= (1)()2222244144=4a b a b a b b a b +=++⋅=++⋅ (2)联立(1)(2)解得32b =，32a b ⋅=-， 所以a 在b 方向上的投影为1a b b⋅=-.故选：C .3．（2020·长沙市·湖南师大附中高一月考）已知向量a ，b 满足1a=，3b=，且a 在b 方向上的投影与b 在a 方向上的投影相等，则a b -等于（ ） A B C ．4D ．5【答案】A【解析】设两个向量的夹角为θ，则cos cos a b θθ=，从而cos 0θ=， 因为[]0,θπ∈，故2πθ=，所以2210a b a b -=+=．故选：A ．4．（2020·眉山市彭山区第一中学高一期中）已知1a =，2b =，,60a b =︒，则a b +在a 上的投影是（ ） A ． 1 B C ．2 D 【答案】C【解析】因为1a =，2b =，,60a b =︒，所以cos ,12cos601a b a b a b ⋅=<>=⨯⨯︒=()22112a b a ab a +⋅=+⋅=+=所以a b +在a上的投影()2a b a a+⋅=故选：C 5（2020·陕西渭南市·高一期末）已知3a =，3b =，32a b +=，则向量a 在向量b 方向的投影（ ） A ．1 B ．1- C ．3D ．3-【答案】A【解析】由题意，向量3a =，3b =，32a b +=，可得222239218a b a b a b a b +=++⋅=++⋅=，解得3a b ⋅=， 所以向量a 在向量b 方向的投影313a b b⋅==.故选：A. 6．（2020·四川绵阳市·高一期末）在△ABC 中，ABAC ⋅=0，点P 为BC 的中点，且|PA |＝|AB |，则向量BA 在向量BC 上的投影为（ ） A BC B ．BC C ．﹣14BC D ．14BC 【答案】D【解析】根据题意，AB AC ⊥，又点P 为BC 中点，故可得PC PB PA AB ===， 如下所示：故三角形PAB 为等边三角形，故可得60B ∠=︒， 不妨设BA a =，故可得2BC a =， 则向量BA 在向量BC 上的投影为21212224a BA BC a BC a BC⨯⋅===. 故选：D .7．（2020·营口市第二高级中学高一期末）已知向量,a b 满足||5,||4,||6b a b a b =+=-=，则向量a 在向量b 上的投影为________.【答案】1-【解析】向量,a b 满足||5,||4,||6b a b a b =+=-=，可得2()16a b +=，2()36a b -=，即为22216a b a b ++=，22236a b a b +-=，两式相减可得5a b =-， 则向量a 在向量b 上的投影为515||a b b -==-．故答案为：1-． 8．（2020·湖北武汉市·高一期末）设向量a ，b 满足2a =，1b =，且()b a b ⊥+，则向量b 在向量2a b +上的投影的数量为_______. 【答案】12【解析】()b a b ⊥+，()20a b b a b b =⋅+∴⋅+=，21a b b ∴=-=-⋅，()2221b a b a b b ∴⋅+=⋅+=，22244442a b a b a b +=++⋅=+=，∴向量b 在向量2a b +上的投影的数量为()2122b a b a b⋅+=+.故答案为：12.9．（2021·河南郑州市）已知平面向量,a b 满足1,2,3a b a b ==+=，则a 在b 方向上的投影等于______． 【答案】12-【解析】由题意结合平面向量数量积的运算法则有：()22221243,1a b a a b b a b a b +=+⋅+=+⋅+=∴⋅=-，据此可得，a 在b 方向上的投影等于1122a b b⋅-==-. 10．（2020·四川高一期末）已知边长为2的等边ABC 中，则向量AB 在向量CA 方向上的投影为_____． 【答案】1-【解析】因为ABC 是等边三角形， 所以向量AB 与向量CA 的夹角为120， 因为ABC 边长为2，所以向量AB 在向量CA 方向上的投影为1cos120212AB ⎛⎫⋅=⨯-=- ⎪⎝⎭， 故答案为：1-.11．（2020·全国高一课时练习）已知e 为一个单位向量，a 与e 的夹角是120︒.若a 在e 上的投影向量为2e -，则a =_____________. 【答案】4【解析】e 为一个单位向量,a 与e 的夹角是120︒由平面向量数量积定义可得1cos1202a e a ⋅=⨯⨯︒=-, 根据平面向量投影定义可得122a e e ⎛⎫⨯-⋅=- ⎪⎝⎭,∴4a =.故答案为:4 12．（2020·福建省福州第一中学高一期末）已知非零向量a 、b 满足2a =，24a b -=，a 在b 方向上的投影为1，则()2b a b ⋅+=_______. 【答案】18 【解析】2a =，a 在b 方向上的投影为1，212a b ⋅=⨯=，24a b -=，222222216244444242a b a a b b a a b b b =-=-⋅+=-⋅+=⨯-⨯+，可得22b =，因此，()22222818b a b a b b ⋅+=⋅+=+⨯=.故答案为：18. 【题组四 向量的模长】1．（2020·全国高一）已知平面向量a ，b 满足2a =，3b =，若a ，b 的夹角为120°，则3a b -=（ ）A ．B ．C ．D ．3【答案】A【解析】由题意得，2239636a b a a b b -=-⋅+=+=A .2．（2020·全国高一）若向量a 与b 的夹角为60°，且43a b ==，， 则a b +等于（ ）A ．37B ．13C D 【答案】C【解析】因为向量a 与b 的夹角为60°，且43a b ==，， 所以22222+2++2cos 60+a b a a b b a a b b +⋅=⋅⋅=2214+243+3372=⨯⨯⨯=所以37a b +=，故选：C ．3．（2020·全国高一开学考试）已知向量a ，b 满足0a b ⋅=，1a =，3b =，则a b -=（ ）A ．0B ．2C ．D【答案】D【解析】因为向量a ,b 满足0a b ⋅=,1a =,3b =则2a b a b -=-222a a b b =-⋅+==:D4．（2020·银川市·宁夏大学附属中学高一期末）已知向量a 、b 满足：3a =，4b =，41a b +=，则a b -=_________. 【答案】3. 【解析】()222222222232441a b a b a a b b a a b b a b +=+=+⋅+=+⋅+=+⋅+=，8a b ∴⋅=，()2222222233a b a b a a b b a a b b ∴-=-=-⋅+=-⋅+=-，因此，3a b -=，故答案为3.5．（2020·全国高一单元测试）若平面向量a ，b 满足2a b +=，6a b -=，则a b ⋅=__________，22a b +=__________．【答案】-1 4 【解析】由2a b +=，得2222a a b b +⋅+=，①由6a b -=，得2226a a b b -⋅+=，②①-②得：44a b ⋅=-，∴1a b ⋅=-．故224a b +=．故答案为：①-1；②4.6．（2020·全国高一）已知6a →=，8b →=，则a b →→+的最大值为______；若6a →=，8b →=，且10a b →→-=，则a b →→+=______. 【答案】14 10【解析】222222()22cos ,a b a b a a b b a a b a b b →→→→→→→→→→→→→→+=+=+⋅+=+<>+3664248cos ,a b →→=++⨯<>10096cos ,a b →→=+<>10096196≤+=，当且仅当,a b →→同向时等号成立，所以14a b →→+≤，即a b →→+的最大值为14，由10a b →→-=两边平方可得：2222()21002100a b a b a a b b a b →→→→→→→→→→-=-=-⋅+=-⋅=，所以0a b →→⋅=，所以2222()2100a b a b a a b b →→→→→→→→+=+=+⋅+=，即10a b →→+=. 故答案为：14；107．（2020·东北育才学校）已知向量a ，b 满足4a =，b 在a 上的投影（正射影的数量）为-2，则2a b -的最小值为 【答案】8【解析】因为b 在a 上的投影（正射影的数量）为2-， 所以||cos ,2b a b <>=-， 即2||cos ,b a b =-<>，而1cos ,0a b -≤<><，所以||2b ≥，因为2222222(2)44||4||||cos ,4||a b a b a a b b a a b a b b -=-=-⋅+=-<>+22=1644(2)4||484||b b -⨯⨯-+=+所以22484464a b-≥+⨯=，即28a b-≥，故选D.9．（2020·四川广元市·高一期末）设非零向量a与b的夹角是23π，且a a b=+，则22a tbb+的最小值为（）A．3B C ．12D ．1【答案】B【解析】对于a，b 和a b+的关系，根据平行四边形法则，如图a BA CD==，b BC=，a b BD+=,23ABCπ∠=，3DCBπ∴∠=，a a b=+，CD BD BC∴==，a b a b∴==+，2222222==222a tba tb a tbb bb+++，a b=，22222222244cos223=224a t ab t ba tba tbb b bπ++++=，22222222244cos4231244a t ab t b a t a a t a t tb aπ++-+==-+当且仅当1t =时，22a tbb+的最小值为2. 故选：B.10．（2020·浙江杭州市·高一期末）已知平面向量a 、b 满足23a a b =+=，则b a b ++的最大值为________． 【答案】【解析】22222443443a b a a b b a b b +=+⋅+=+⋅+=，则2a b b ⋅=-，设a 与b 的夹角为θ，则2cos a b b θ⋅=-，3cos b θ∴=-，0b ≥，0θπ≤≤，可得2θπ≤≤π， 22222233sin a b a a b b b θ+=+⋅+=-=，则3sin a b θ+=，3cos 3b a b πθθθ⎛⎫++=-+=- ⎪⎝⎭，2θπ≤≤π，则2633πππθ≤-≤，所以，当32ππθ-=b a b ++取最大值故答案为：11．（2020·沙坪坝区·重庆南开中学高一期末）已知向量a 与向量b 的夹角为3π，且1a =，()32a a b ⊥-. （1）求b ；（2）若27a mb -=，求m . 【答案】（1）3b =；（2）13m =-或1m =. 【解析】（1）∵()23232320a a b a a b a b ⋅-=-⋅=-⋅=， ∴32a b ⋅=，∴13cos 322a b a b b π⋅=⋅⋅==，∴3b =. （2）∵27a mb -=，∴()222227244469a mba mab m b m m =-=-⋅+=-+，整理得：23210m m --=，解得：13m =-或1m =. 12．（2020·北京朝阳区·人大附中朝阳学校高一月考）已知平面向量,a b 满足:2a =，1b =|.（1）若()()21a b a b +⋅-=，求a b ⋅的值；（2）设向量,a b 的夹角为θ，若存在t R ∈，使得||1a tb +=，求cos θ的取值范围.【答案】（1）1-；（2）1,⎡⎤-⋃⎢⎥⎣⎦⎣⎦.【解析】（1）若()()21a b a b +⋅-=，则2221a a b b +⋅-=， 又因为2a =，1b =|，所以421a b +⋅-=，所以1a b ⋅=-； （2）若||1a tb +=，则22221a ta b t b +⋅+=，又因为2a =，1b =，所以2203ta b t +=+⋅即204cos 3t t θ++=，所以2=16120cos θ∆-≥，解得2cos θ≤-或cos 2θ≥，所以311cos ,,θ⎡⎡⎤∈-⎢⎢⎥⎣⎦⎣⎦. 13．（2020·全国高一单元测试）已知向量OA a =，OB b =，60AOB ∠=，且4a b ==． （1）求a b +，a b -；（2）求a b +与a 的夹角及a b -与a 的夹角．【答案】（1）43a b +=，4a b -=；（2）30，60．【解析】（1）因为向量OA a =，OB b =，60AOB ∠=，且4a b ==， 所以()22222222co 60s a ba ba ab b a a b b +=+=+⋅+=++11624416482=+⨯⨯⨯+=，所以43a b +=， 又()22222222co 60s a ba ba ab b a a b b -=-=-⋅+=-+11624416162=-⨯⨯⨯+=，所以4a b -=；（2）记a b +与a 的夹角为,0,180αα⎡⎤∈⎣⎦，a b -与a 的夹角为0,180,ββ⎡⎤∈⎣⎦，则()211644cos 43a b a a b aα+⨯⨯+⋅====⨯+，所以30α=．()21164412cos 44162a b a a a ba b aβ-⨯⨯-⋅-⋅====⨯-，所以60β=．【题组五 平面向量的综合运用】1．（2020·北京丰台区·高一期末）a ，b 是两个单位向量，则下列四个结论中正确的是（ ） A ．a b = B ．1a b ⋅=C ．22a b ≠D ．22||||a b =【答案】D【解析】A ．,a b 可能方向不同，故错误；B ．cos ,cos ,a b a b a b a b ⋅=⋅⋅<>=<>，两向量夹角未知，故错误；C ．22221,1a a a a b b b b =⋅===⋅==，所以22a b =，故错误； D ．由C 知221a b ==，故正确，故选：D.2．（2020·全国高一单元测试）若a 是非零向量，b 是单位向量，①0a >，②1=b ，③ab a=，④()0a b λλ=≠，⑤0a b ⋅≠，其中正确的有（ ）A ．①②③B ．①②⑤C ．①②④D ．①②【答案】D【解析】∵0a ≠，∴0a >，①正确；b 为单位向量，故1=b ，②正确；aa表示与a 方向相同的单位向量，不一定与b 方向相同，故③错误； a 与b 不一定共线，故()0a b λλ=≠不成立，故④错误，若a 与b 垂直，则有0a b ⋅=，故⑤错误． 故选：D.3．（2021·重庆）设,a b 为向量，则“a b a b ⋅=”是“//a b ” （ ） A ．充分不必要条件 B ．必要不充分条件 C ．充分必要条件 D ．既不充分也不必要条件【答案】C【解析】根据向量数量积运算，a b ⋅= a b cos θ 若a b a b ⋅=，即a b cos θ=a b 所以cos θ=± 1，即=0180θ︒︒或 所以//a b若//a b ，则a b 与的夹角为0°或180°，所以“0a b a b cos a b ⋅=︒= 或180a b a b cos a b ⋅=︒=-即a b a b cos θ⋅= 所以“a b a b ⋅=”是“//a b ”的充分必要条件 所以选C4．（2020·全国高一课时练习）若a ，b ，c 均为单位向量，且12a b =-，(,)c xa yb x y R =+∈，则x y +的最大值是（ ）A ．2 BC D ．1【答案】A 【解析】a ，b ，c 均为单位向量，且12a b =-，(,)c xa yb x y R =+∈，∴222222()21c xa yb x y xya b x y xy =+=++=+-=，设x y t +=，y t x =-，得：22()()10x t x x t x +----=， 223310x tx t ∴-+-=，方程223310x tx t -+-=有解，∴()2291210t t ∆=--，23120t -+，22t ∴-x y ∴+的最大值为2．故选：A ．5．（2020·甘肃兰州市·兰州一中高一期末）已知向量a 、b 、c 满足0a b c ++=，且a b c <<，则a b ⋅、b c ⋅、a c ⋅中最小的值是（ ）A ．a b ⋅B ．a c ⋅C ．b c ⋅D ．不能确定【答案】C【解析】由0a b c ++=，可得()c a b =-+，平方可得2222()a b c a b =-+． 同理可得2222()b c a b c =-+、2222()a c b a c =-+，||||||a b c <<，∴222a b c <<则a b 、b c 、a c 中最小的值是b c ．故选：C ．6．（2020·浙江湖州市·高一期末）已知空间向量a ，b ，c 和实数λ，则下列说法正确的是（ ） A ．若0a b ⋅=，则0a =或0b = B ．若0a λ=，则0λ=或0a = C ．若()()22ab =，则a b =或a b =-D ．若a b a c ⋅=⋅，则b c =【答案】B【解析】对于选项A ，若0a b ⋅=，则0a =或0b =或a b ⊥，故A 错误； 对于选项C ，由()()22ab =，得||||a b =，即可得其模相等，但方向不确定，故C 错误；对于选项D ，由a b a c ⋅=⋅，得()0⋅-=a b c ，则0a =或b c =或()a b c ⊥-，故D 错误；对于选项B ，由0a λ=，可得0λ=或0a =，故B 正确， 故选：B .7．（多选）（2021·江苏高一）若a 、b 、c 是空间的非零向量，则下列命题中的假命题是（ ） A ．()()a b c b c a ⋅⋅=⋅⋅B ．若a b a b ⋅=-⋅，则//a bC ．若a c b c ⋅=⋅，则//a bD ．若a a b b ⋅=⋅，则a b = 【答案】ACD【解析】()a b c ⋅⋅是与c 共线的向量，()b c a ⋅⋅是与a 共线的向量，a 与c 不一定共线，A 错， 若a b a b ⋅=-⋅，则a 与b 方向相反，∴//a b ，B 对，若a c b c ⋅=⋅，则()0a b c -⋅=，即()a b c -⊥，不能推出//a b ，C 错， 若a a b b ⋅=⋅，则||||a b =，a 与b 方向不一定相同，不能推出a b =，D 错， 故选：ACD.8．（多选）（2020·山东临沂市·高一期末）已知,,a b c 是同一平面内的三个向量，下列命题中正确的是（ ） A ．||||||a b a b ⋅≤B ．若a b c b ⋅=⋅且0b ≠，则a c =C ．两个非零向量a ，b ，若||||||a b a b -=+，则a 与b 共线且反向D ．已知(1,2)a =，(1,1)b =，且a 与a b λ+的夹角为锐角，则实数λ的取值范围是5,3⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭【答案】AC【解析】对于A ，由平面向量数量积定义可知cos ,a b a b a b ⋅=，则||||||a b a b ⋅≤，所以A 正确， 对于B ，当a 与c 都和b 垂直时，a 与c 的方向不一定相同，大小不一定相等，所以B 错误，对于C ，两个非零向量a ，b ，若||||||a b a b -=+，可得22()(||||)a b a b -=+，即22||||a b a b -⋅=，cos 1θ=-，则两个向量的夹角为π，则a 与b 共线且反向，故C 正确； 对于D ，已知(1,2)a =，(1,1)b =且a 与a b λ+的夹角为锐角， 可得()0a a b λ⋅+>即2||0a a b λ+⋅>可得530λ+>，解得53λ>-， 当a 与a b λ+的夹角为0时，(1,2)a b λλλ+=++，所以2220λλλ+=+⇒=所以a 与a b λ+的夹角为锐角时53λ>-且0λ≠，故D 错误； 故选:AC.9．（2020·浙江高一期末）已知2a b a b ==⋅=，()24c a b λλ=-+，则()()c a c b -⋅-的最小值为__________. 【答案】4952- 【解析】()14c a a b λλ-=-+，()()241c b a b λλ-=-+-，()()()()()14241c b c a a b a b λλλλ⎡⎤⎡⎤-⋅-=⋅∴-+-+-⎣⎦⎣⎦ ()()()2222216122871a a b b λλλλλλ=-++-+-⋅+-，代入2a b a b ==⋅=， 原式252386λλ=-+，∴当1952λ=时，原式最小值为4952-. 故答案为：4952-10．（2020·湖北高一开学考试）在ABC 中，已知2AB =，||||CA CB CA CB +=-，2cos 22sin 12B CA ++=，则BA 在BC 方向上的投影为__________.【解析】因为CA CB CA CB +=-，所以()()22CA CB CA CB +=-所以0CA CB =，即2C π=因为2cos 22sin12B C A ++=，所以2cos 22sin 12A A π-+=即2cos 22sin 12AA +=，即cos2cos 0A A +=，所以22cos cos 10A A +-=解得cos 1A =-或1cos 2A =因为0,2A π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，所以1cos 2A =，即3A π=，所以6B π=，因为2AB =，所以2sin BC A ==所以BA 在BC 方向上的投影为3BC =【点睛】本题考查平面向量的几何意义，属于中档题.11．（2020·浙江杭州市·高一期末）已知平面向量,a b ，其中||2,||1a b ==，,a b 的夹角是3π，则2a b -=____________；若t 为任意实数，则a tb +的最小值为____________．【答案】2【解析】由题意，平面向量,a b ，其中||2,||1a b ==，,a b 的夹角是3π， 可得cos 21cos133a b a b ππ⋅=⋅=⨯⨯=，则22224444414a ba b a b -=+-⋅=+-⨯=，所以22a b -=，又由22222()22a ta b t b t t a t a tb b ==+⋅+++=+=，所以当1t =-时，a tb +的最小值为故答案为：212．（2020·天津市滨海新区大港太平村中学高一期末）在ABC 中，2AB =，3AC =，120BAC ∠=︒，D 是BC 中点，E 在边AC 上，AE AC λ=，12AD BE ⋅=，则||=AD ________，λ的值为________.13【解析】因为2AB =，3AC =，120BAC ∠=︒，所以cos1203AB AC AB AC ⋅=⋅=-， 由题意()12AD AB AC =+，BE BA AE AC AB λ=+-=， 所以()()222211224AD AB AC AB AB AC AC ⎡⎤=+=+⋅+⎢⎥⎣⎦()1746944=-+=，所以72AD =； 由12AD BE ⋅=可得()()()2211222211AB AC AB AC AB AC AB AC λλλ+-⋅-=+⋅- ()31122229123λλλ=---=-=， 解得13λ=.；13. 13．（2020·湖北黄冈市·高一期末）已知向量n 与向量m 的夹角为3π，且1n =，3m =，()0n n m λ⋅-=. （1）求λ的值（2）记向量n 与向量3n m -的夹角为θ，求cos2θ. 【答案】（1）23λ=；（2）12-. 【解析】（1）由()2131cos 03n n m n m n πλλλ⋅-=-⋅=-⨯⨯⨯=，所以23λ=. （2）因为()2133333122n n m n m n ⋅-=-⋅=-⨯⨯= ()2223396963n m n m n m n m -=-=-⋅+=-=所以()3312cos 3132n n m n n m θ⋅-===⋅-⨯所以2211cos 22cos 12122θθ⎛⎫=-=⨯-=- ⎪⎝⎭. 14．（2020·山东省五莲县第一中学高一月考）已知2a =，3b =，向量a 与向量b 夹角为45°，求使向量a λb +与a b λ+的夹角是锐角时，λ的取值范围.【答案】1185((,1)(1,)-+-∞+∞ 【解析】∵2a =，3b =，a 与b 夹角为45°，∴cos 453⋅=︒==b a a b ，而()()2222223393113a ab ba a b a b b λλλλλλλλλλ+++=++++=+=+⋅+，要使向量a λb +与a b λ+的夹角是锐角，则()()0a b a b λλ+⋅+>，且向量a λb +与a b λ+不共线，由()()0a b a b λλ+⋅+>得231130λλ++>，得λ<或λ>. 由向量a λb +与a b λ+不共线得211λλ≠∴≠±所以λ的取值范围为：1185((,1)(1,)-+-∞+∞ 15．（2020·全国高一课时练习）在ABC 中，2CA CB ==，记,a CA B CB ==，且||3||(ka b a kb k+=-为正实数），（1）求证：()()a b a b +⊥-；（2）将a 与b 的数量积表示为关于k 的函数()f k ； （3）求函数()f k 的最小值及此时角A 的大小． 【答案】（1）证明见解析；（2）1()f k k k =+；（3）2，3A π=. 【解析】（1）在ABC 中，2CA CB ==，可得2a b ==，所以2222()()440a b a b a b a b +-=-=-=-=，所以()()a b a b +⊥-. （2）由||3||ka b a kb +=-，可得22||3||ka b a kb +=-，即22222223(2)k a ka b b a ka b k b ++=-+，整理得2888ka b k ⋅=+， 所以1()f k a b k k=⋅=+． （3）由（2）知1()f k a b k k=⋅=+，因为k 为正实数，则12k k +≥=，当且仅当1k k 时，即1k =时，等号成立，所以()f k 的最小值为2，即2a b ⋅=， 此时21cos 42||||a b C a b ⋅===⋅，因为(0,)C π∈，可得3C π=，又因为CA CB =，此时ABC 为等边三角形，所以3A π=．16．（2020·全国高一单元测试）在如图所示的平面图形中，已知OA a =，OB b =，点A ，B 分别是线段CE ，ED 的中点．（1）试用a ，b 表示CD ；（2）若1a =，2b =，且a ，b 的夹角2,33ππθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，试求CD 的取值范围．【答案】（1）()2CD b a =-；（2）||2CD ⎡∈⎣．【解析】（1）连接AB ，则AB OB OA b a =-=-， ∵A ，B 分别是线段CE ，ED 的中点， ∴12AB CD =，则()2CD b a =-． （2)222222CD b ab a a b =-=+-⋅2222cos b a a b θ=+-⋅，将1a =，2b =代入，则21CD == ∵2,33ππθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，∴11cos ,22θ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦，则[]54cos 3,7θ-∈，故||2CD ⎡∈⎣．。
专题02平面向量的数量积及其应用（含坐标）5种常考题型归类向量数量积的运算1．（2023春•西城区校级期中）向量||||2a b == ，a与b 的夹角为34π，则a b ⋅ 等于()A ．-B ．C ．2-D ．4【解析】 ||||2a b == ，a与b 的夹角为34π，∴32||||cos 22()42a b a b π⋅==⨯⨯-=-．故选：A ．2．（2023春•西城区校级期中）已知向量a，b ，c 在正方形网格中的位置如图所示．若网格纸上小正方形的边长为1，则()a b c -⋅=；a b ⋅=．【解析】如图建立平面直角坐标系，所以(2,1)a = ，(2,1)b =- ，(0,1)c =，所以(0,2)a b -= ，()2a b c -⋅= ，221(1)3a b ⋅=⨯+⨯-=．故答案为：2；3．3．（2023春•东城区校级期中）已知菱形ABCD 边长为1，60BAD ∠=︒，则(BD DC ⋅=)A B ．C ．12D ．12-【解析】60BAD ∠=︒ ，由菱形的几何性质可得：1AB BD DC ===，,120BD DC 〈〉=︒，故111cos1202BD DC ⋅=⨯⨯︒=- ．故选：D ．4．（2023春•怀柔区校级期中）已知菱形ABCD 的边长为a ，60ABC ∠=︒，则(DA CD ⋅=)A ．212a -B ．214a -C ．214a D ．212a 【解析】已知菱形ABCD 的边长为a ，60ABC ∠=︒，则2211||||cos(180)()22DA CD DA CD ADC a a ⋅=︒-∠=⨯-=- ．故选：A ．5．（2021秋•西城区校级期中）在ABC ∆中，90C =︒，4AC =，3BC =，点P 是AB 的中点，则(CB CP ⋅= )A ．94B ．4C ．92D ．6【解析】在ABC ∆中，90C =︒，则0CB CA ⋅=，因为点P 是AB 的中点，所以1()2CP CB CA =+ ，所以222111119[()]||222222CB CP CB CB CA CB CB CA CB CB ⋅=⋅+=+⋅=== ．故选：C ．6．（2015秋•北京校级期中）ABC ∆外接圆的半径为1，圆心为O ，且20OA AB AC ++= ，||||OA AB =，则CA CB等于()A ．32B C ．3D ．【解析】 20OA AB AC ++=，∴0OA AB OA AC +++= ，∴OB OC =- ．O ∴，B ，C 共线，BC 为圆的直径，如图AB AC ∴⊥． ||||OA AB = ，∴||||1OA AB == ，||2BC =，||AC =，故6ACB π∠=．则||||cos303CA CB CA CB =︒= ，故选：C ．7．（2023春•房山区期中）在梯形ABCD 中，//AB CD ，2CD =，4BAD π∠=，若2AB AC AB AD ⋅=⋅ ，则(AD AC ⋅= )A ．12B ．16C ．20D ．10【解析】因为2AB AC AB AD ⋅=⋅，所以()AB AC AB AD AB AC AD AB DC AB AD ⋅-⋅=⋅-=⋅=⋅ ，所以2||AB AB AD =⋅ ，可得||cos 24AD π= ，解得||22AD = ，所以22()(22)222cos 124AC AD AD AD DC AD AD DC π⋅=⋅+=+⋅=+⨯= ．故选：A ．8．（2023秋•大兴区期中）已知等边ABC ∆的边长为4，E ，F 分别是AB ，AC 的中点，则EF EA ⋅=；若M ，N 是线段BC 上的动点，且||1MN =，则EM EN ⋅的最小值为．【解析】以BC 所在直线为x 轴，BC 的中垂线所在直线为y 轴，建立平面直角坐标系，如图所示，因为等边ABC ∆的边长为4，E ，F 分别是AB ，AC 的中点，所以(2,0)B -，(2,0)C ，(0A ，23)，(3)E -，3)F ，所以(2,0)EF = ，3)EA =，所以21032EF EA ⋅=⨯+=；不妨设M 在N 的左边，则设(M m ，0)(21)m - ，则(1,0)N m +，所以(1,3)EM m =+ ，(2,3)EN m =+，所以22311(1)(2)335(24EM EN m m m m m ⋅=+++=++=++ ，所以当32m =-时，EM EN ⋅ 有最小值为114．故答案为：2；114．9．（2023春•西城区校级期中）已知正方形ABCD 的边长为2，P 为正方形所在平面上的动点，且||BP =，则DB AP ⋅的最大值是()A ．0B ．4C ．D ．8【解析】已知正方形ABCD 的边长为2，P 为正方形所在平面上的动点，且||BP =，建立如图所示的平面直角坐标系，则(0,0)B ，(0,2)A ，(2D ，2(2,2)2))θθ=--⋅-，P θ)θ，[0θ∈，2]π，则(2,2)2)444sin(4DB AP πθθθθθ⋅=--⋅-=--=-+ ，又[0θ∈，2]π，则[0DB AP ⋅∈，8]，则DB AP ⋅的最大值是8．故选：D ．10．（2023春•顺义区期中）已知P 是ABC ∆所在平面内一点，||3AB = ，||1AP = ，6AC AB ⋅=，则AB CP ⋅的最大值是()A ．3B ．2C ．2-D ．3-【解析】||3AB = ，||1AP = ，6AC AB ⋅=，∴()AB CP AB AP AC ⋅=⋅- AB AP AB AC =⋅-⋅ ||||cos 6AB AP BAP =∠-3cos 6BAP =∠-，cos 1BAP ∴∠=时，AB CP ⋅取最大值3-．故选：D ．11．（2023秋•通州区期中）在等腰ABC ∆中，2AB AC ==，2BA BC ⋅=，则BC =2；若点P满足122CP CA CB =-，则PA PB ⋅ 的值为．【解析】在等腰ABC ∆中，2AB AC ==，又2BA BC ⋅=，则()2AB AC AB ⋅-=-，则222AB AC AB ⋅=-= ，即||||cos 2AB AC BAC ∠=，即1cos 2BAC ∠=，即3BAC π∠=，即ABC ∆为等边三角形，即2BC =；又点P 满足122CP CA CB =-，则221111111()()(2)(3)664422242242422PA PB CA CP CB CP CB CA CB CA CB CA CB CA ⋅=-⋅-=+⋅-=-+⋅=⨯-⨯+⨯⨯⨯= 故答案为：2；24．向量的模12．（2023秋•东城区校级期中）已知向量a 与向量b 的夹角为120︒，||||1a b == ，则|2|(a b += )A ．3B C ．2D ．1【解析】已知向量a与向量b 的夹角为120︒，||||1a b == ，则1111()22a b ⋅=⨯⨯-=-，则|2|a b +=== ．故选：B ．13．（2023春•海淀区校级期中）已知平面向量a ，b 满足||2a = ，||1b = ，且a与b 的夹角为23π，则||(a b += )A B C ．D ．3【解析】 ||2a = ，||1b = ，且a与b 的夹角为23π，∴平面向量的数量积运算可知，221cos 13a b π⋅=⨯⨯=-，∴222222||()222113a b a b a a b b +=+=+⋅+=-⨯+= ，∴||a b +=故选：A ．14．（2022春•东城区校级期中）已知a ，b 是单位向量，2c a b =+ ，若a c ⊥，则||(c = )A ．3BC D【解析】 a ，b 是单位向量，2c a b =+ ，a c ⊥，∴2(2)20a c a a b a a b ⋅=⋅+=+⋅=，∴21a b ⋅=-，||c = ==．故选：C ．15．（2014秋•西城区校级期中）已知向量a与b 的夹角是120︒，||3a = ，||a b + ，则||b =．【解析】向量a与b 的夹角是120︒，||3a = ，||a b += ，则2()13a b +=，即有22213a b a b ++=，即29||23||cos12013b b ++⨯︒=，即2||3||40b b --=，即有||4(1b =-舍去），故答案为：4．16．（2020春•朝阳区校级期中）设向量a ，b 满足||2a = ，||1b = ，a < ，60b >=︒，则|2|a b += ．【解析】由||2a = ，||1b = ，a <，60b >=︒ ，则1||||cos ,2112a b a b a b ⋅=<>=⨯⨯=，则|2|a b +==故答案为：．17．（2023春•海淀区校级期中）已知||1a =，||b = 1a b ⋅=，则|2|(a b -= )A ．3BC ．5D ．9【解析】 222222|2|(2)441414(5a b a b a a b b -=-=-⋅+=-⨯+⨯=，∴|2|a b -=．故选：B ．18．（2023春•东城区校级期中）若向量,,a b c满足：,||1a b c ≠= ，且()()0a c b c -⋅-= ，则||||a b a b ++-的最小值为()A ．52B ．2C ．1D ．12【解析】设a OA =，b OB = ，c OC = ，设M 为AB 的中点，已知向量,,a b c满足：,||1a b c ≠= ，且()()0a c b c -⋅-= ，则||1OC = ，CA CB ⊥ ，则||||2||||2||2||2(||||)2||2a b a b OM BA OM CM OM CM OC ++-=+=+=+=，当且仅当O 在线段CM 上时取等号，即||||a b a b ++-的最小值为2．故选：B ．19．（2023秋•丰台区期中）已知平面向量,a b满足||2a = ，||1b = ，且1a b ⋅= ，则|2|(a b += )A ．12B ．4C ．D ．2【解析】已知平面向量,a b满足||2a = ，||1b = ，且1a b ⋅= ，则|2|2a b +=故选：C ．20．（2022春•东城区校级期中）已知向量(1,1)a =，(2,3)b =- ，那么|2|(a b -= )A ．5B ．C ．8D【解析】向量(1,1)a =，(2,3)b =- ，那么|2||(5a b -= ，5)|-==．故选：B ．21．（2022春•西城区校级期中）已知向量a ，b满足||5a = ，(3,4)b = ，0a b ⋅= ．则||a b -= ．【解析】因为||5a = ，(3,4)b = ，所以2223425b =+= ，所以||5b = ，又因为0a b ⋅=，所以222()225202550a b a a b b -=-⋅+=-⨯+= ，所以||a b -=．故答案为：．22．（2023秋•西城区校级期中）已知向量,a b满足(2,),(2,1)a b x a b +=-=- ，且22||||1a b -=- ，则(x =)A ．3-B ．3C ．1-D ．1【解析】因为(2,),(2,1)a b x a b +=-=-，所以2222||||()()41a b a b a b a b x -=-=+⋅-=-+=-，解得：3x =．故选：B ．23．（2017春•东城区校级期中）设x ，y R ∈，向量(,1)a x = ，(1,)b y = ，(2,4)c =- ，且a c ⊥ ，//b c，则||(a b += )A B C ．D ．10【解析】 (,1),(2,4)a x c ==- ，且a c ⊥，21(4)0x ∴+-= ，解得2x =．又 (1,),(2,4)b y c ==-，且//b c ，1(4)2y ∴-= ，解之得2y =-，由此可得(2,1)a =，(1,2)b =- ，∴(3,1)a b +=-，可得||a b +=．故选：B ．向量的垂直问题24．（2023春•大兴区校级期中）已知向量(,2),(1,1)a x b ==- ，若a b ⊥，则(x =)A ．1B ．1-C ．2D ．2-【解析】因a b ⊥ ，则20a b x ⋅=-+=，得2x =．故选：C ．25．（2023春•昌平区校级期中）向量(,1),(2,4)a t b == ，若a b ⊥，则实数t 的值为()A ．1B ．1-C ．2D ．2-【解析】因为(,1),(2,4)a t b == ，且a b ⊥，所以240a b t ⋅=+=，得2t =-．故选：D ．26．（2023春•通州区期中）已知向量(2,4)a =，(1,)b m =- ，则“3m =”是“()a b b -⊥ ”的()A ．充分而不必要条件B ．必要而不充分条件C ．充分必要条件D ．既不充分也不必要条件【解析】根据题意，当3m =时，向量(2,4)a =，(1,3)b =- ，则(3,1)a b -= ，有()330a b b -⋅=-+= ，则有()a b b -⊥，反之，若()a b b -⊥ ，则()3(4)0a b b m m -⋅=-+-=，解可得3m =或1，3m =不一定成立；故“3m =”是“()a b b -⊥”的充分不必要条件．故选：A ．27．（2023春•东城区校级期中）已知向量(1,2)a =- ，(,1)b m = ．若向量a b + 与a垂直，则(m =)A ．6B ．3C ．7D ．14-【解析】已知向量(1,2)a =- ，(,1)b m = ，若向量a b + 与a垂直，则2()5(2)0a b a a a b m +=+=+-+=，求得7m =，故选：C ．28．（2023秋•东港区校级期中）已知向量(1,0),(0,1)a b == ，若()()a b a b λμ-⊥+，其中λ，R μ∈，则()A ．1λμ+=-B ．1λμ+=C ．1λμ⋅=-D ．1λμ⋅=【解析】(1,0),(0,1)a b ==，则(1,)a b λλ-=- ，(1,)a b μμ+=，()()a b a b λμ-⊥+，则110λμ⨯-⋅=，解得1λμ⋅=．故选：D ．29．（2023秋•西城区校级期中）如果平面向量(2,0)a =，(1,1)b = ，那么下列结论中正确的是()A ．||||a b = B ．a b =C ．()a b b -⊥D ．//a b【解析】由平面向量(2,0)a =，(1,1)b = ，知：在A 中，||2a =，||b = ||||a b ∴≠ ，故A 错误；在B 中，2a b =，故B 错误；在C 中， (1,1)a b -=- ，()0a b b ∴-= ，()a b b ∴-⊥，故C 正确；在D 中， 2011≠，∴a与b 不平行，故D 错误．故选：C ．30．（2023春•海淀区校级期中）已知平面向量11(,),)2222a b =-=-，则下列关系正确的是()A ．()a b b +⊥B ．()a b a +⊥C ．()()a b a b +⊥-D ．()//()a b a b +-【解析】平面向量11()22a b =-=-，则a b ⋅=-=，22||1b b == ，22||1a a == ，对于A ，2()0a b b a b b +⋅=⋅+≠，故A 错误；对于B ，2()0a b a a a b +⋅=+⋅≠，故B 错误；对于C ，向量1(,)22a =-，1()22b =- ，则||||1a b == ，则有22()()||||0a b a b a b +⋅-=-= ，即()()a b a b +⋅-，故C 正确；对于D ，12a b += 1)2，1(2a b -=1)2+，易得()a b + 与()a b - 平行不成立，故D 错误．故选：C ．31．（2021春•东城区校级期中）已知向量(1,0)a = ，(,1)b m = ，且a与b 的夹角为4π．（1）求m 及|2|a b -；（2）若a b λ+与b 垂直，求实数λ的值．【解析】（1）根据题意，向量(1,0)a =，(,1)b m = ，则a b m ⋅= ，||1a =，||b = ，又由a与b 的夹角为4π，则有||||cos a b a b θ⋅= ，即2m =，解可得：1m =，则2(1,2)a b -=-- ，故|2|a b -==；（2）由（1）的结论，1m =，则(1,1)b =，若a b λ+与b 垂直，则()120a b b λλ+⋅=+= ，解可得：12λ=-．向量的夹角问题32．（2023春•仓山区校级期中）若||1a = ，||b = ，2a b ⋅= ，则a，b 的夹角为()A ．0B ．4πC ．2πD ．34π【解析】cos a b a b θ⋅=⨯⨯，将已知代入可得：21cos θ=⨯，解得：2cos 2θ=，[0θ∈ ，]π，故4πθ=，故选：B ．33．（2023春•顺义区期中）若1e ，2e 是夹角为3π的两个单位向量，则12a e e =+ 与122b e e =- 的夹角为()A ．6πB ．3πC ．23πD ．56π【解析】根据题意，设12a e e =+与122b e e =- 的夹角为θ，[0θ∈，]π，1e ，2e 夹角为3π的两个单位向量，则1212e e ⋅= ，12a e e =+，122b e e =- ，则有221212322a b e e e e ⋅=--⋅=- ；又由2212||()3a e e =+=，2212||(2)3b e e =-= ，则有||a =，||b = ，则1cos 2||||a b a b θ⋅==- ，则23πθ=．故选：C ．34．（2023秋•朝阳区期中）已知单位向量a ，b 满足(2)2a a b ⋅+= ，则向量a与b 的夹角为．【解析】因为a，b 是单位向量，且(2)2a a b ⋅+= ，所以222a a b +⋅= ，所以12a b ⋅= ，所以1cos ,2||||a b a b a b ⋅<>==，因为,[0,]a b π<>∈，所以,3a b π<>=．故答案为：3π．35．（2023春•房山区期中）已知向量(3,1)a =，(2,1)b =- ．则a b ⋅= ；a <，b >=．【解析】向量(3,1)a =，(2,1)b =- ，所以321(1)5a b ⋅=⨯+⨯-=；计算cos a <，2||||a b b a b ⋅>=== ，又因为a <，[0b >∈ ，]π，所以a <，4b π>= ．故答案为：5；4π．36．（2023春•通州区期中）已知向量(1,2)a =- ，(2,4)b = ，则向量a与b 夹角的余弦值为()A ．35-B ．35C ．1-D ．1【解析】根据题意，设向量a与b 夹角为θ，向量(1,2)a =-，(2,4)b = ，则||a ==，||b == ，286a b ⋅=-=-，则3cos 5||||a b a b θ⋅===- ．故选：A ．37．（2023春•海淀区校级期中）已知a ，b 是单位向量，2c a b =+ ．若a c ⊥ ，则a与b 的夹角为()A ．6πB ．3πC ．23πD ．56π【解析】设a与b 的夹角为θ，[0θ∈，]π， 2c a b =+ ，a c ⊥，∴2(2)20a c a a b a a b ⋅=⋅+=+⋅=，a，b 是单位向量，12cos 0θ∴+=，解得1cos 2θ=-，∴23πθ=．故选：C ．38．（2023春•东城区校级期中）平面向量||2a = ，||2b = ，()a b a -⊥ ，则a与b 的夹角是()A ．512πB ．3πC ．4πD ．6π【解析】()a b a -⊥，()0a b a ∴-⋅= ，即20a a b -⋅=，∴22a b a ⋅==，2cos ,2||||a b a b a b ⋅∴<>==⋅，,[0,]a b π<>∈，∴,a b的夹角是4π．故选：C ．39．（2022春•西城区校级期中）已知向量a ，b 在正方形网格中的位置如图所示，那么向量a ，b的夹角为()A ．45︒B ．60︒C ．90︒D ．135︒【解析】根据题意，如图，建立坐标系，设小正方形的边长为1，向量a，b 的夹角为θ，则(3,1)a =，(2,4)b = ，则||10a = ||4165b =+ 10a b ⋅=，则102cos 2||||1025a b a b θ⋅===⨯ ，则45θ=︒，故选：A ．40．（2023春•海淀区校级期中）已知向量(1,0)a =，(2,a b += ，则向量a与b 的夹角为()A ．3π-B ．6πC ．3πD ．23π【解析】向量(1,0)a =，(2,a b +=，所以(1,b = ，所以1,||1,||2a b a b ⋅===，设向量a与b 的夹角为α，则1cos 2||||a b a b α⋅== ，因为[0α∈，]π，故3πα=．故选：C ．41．（2013秋•宣武区校级期中）若向量a 、b 满足(2,1)a b +=- ，(1,2)a = ，则向量a与b 的夹角等于()A ．135︒B ．120︒C ．60︒D ．45︒【解析】向量a、b 满足(2,1)a b +=- ，(1,2)a = ，则(1,3)b =- ，165a b =-=-，||a =，||b =即有cos ,2||||a b a b a b <>===，由于0,180a b ︒<>︒，则有向量a与b 的夹角等于135︒．故选：A ．42．（2023秋•通州区期中）已知向量(2,0)a =- ，(1,2)b =，c =，则下列结论中正确的是()A ．//a bB ．2a b ⋅= C ．||2||b c = D ．a 与c的夹角为120︒【解析】已知向量(2,0)a =- ，(1,2)b =，c =，A 选项，因(2)210-⨯≠⨯，则a与b 不平行，故A 错误；B 选项，因202a b ⋅=-+=-，故B 错误；C选项，||b ==又||2c ==，则||2||b c ≠ ，故C 错误；D 选项，21cos ,||||222a c a c a c ⋅-〈〉===-⨯，又,[0,180]a c 〈〉∈︒︒，则,120a c 〈〉=︒，即a 与c的夹角为120︒，故D 正确．故选：D．投影向量问题43．（2023春•通州区期中）已知向量a ，b 满足10a b ⋅= ，且(3,4)b =- ，则a在b 上的投影向量为()A ．(6,8)-B ．(6,8)-C ．6(5-，8)5D ．6(5，8)5-【解析】因为10a b ⋅=，且(3,4)b =- ，所以a在b 上的投影向量||cos a a < ，2(3,4)6()10(9165||||b b b a b b b ->=⋅=⨯=-+ ，85．故选：C ．44．（2023春•朝阳区校级期中）已知两个单位向量a和b 的夹角为120︒，则向量a b - 在向量b 上的投影向量为()A ．12b- B ．12bC ．32b- D ．32b【解析】 单位向量a和b 的夹角为120︒，23()||11cos12012a b b a b b ∴-⋅=⋅-=⨯⨯︒-=- ，向量a b -在向量b 上的投影向量为()32||||a b b b b b b -⋅⋅=- ．故选：C ．45．（2021春•丰台区期中）已知(1,0)a = ，(5,5)b = ，则向量a在向量b 方向上的投影向量的坐标为．【解析】向量a在向量b方向上的投影为22||a b b ⋅= ，由于向量a在向量b 方向上的投影向量与b 共线，可得所求向量为11(102b = ，1)2，故答案为：1(2，1)2．46．（2023春•房山区期中）已知向量(1,3)a =，(1,1)b =- ，则下列结论正确的是()A ．a与b 的夹角是钝角B ．()a b b+⊥C ．a在bD ．a在b 上的投影的数量为105【解析】对于A ，因为1320a b ⋅=-+=> ，所以a与b 的夹角不是钝角，选项A 错误；对于B ，2()2240a b b a b b +⋅=⋅+=+=≠ ，所以()a b b +⊥不成立，选项B 错误；对于C ，a在b上的投影的数量为||a b b ⋅== C 正确；对于D ，由C 知选项D 错误．故选：C ．47．（2023春•昌平区校级期中）如图，矩形ABCD 中，2AB =，1BC =，O 为AB 的中点．当点P 在BC 边上时，AB OP ⋅的值为；当点P 沿着BC ，CD 与DA 边运动时，AB OP ⋅的最小值为．【解析】矩形ABCD 中，2AB =，1BC =，O 为AB 的中点．当点P 在BC 边上时，||||cos 212AB OP AB OP POB ⋅=∠=⨯=；当点P 沿着BC ，CD 与DA 边运动时，AB OP ⋅的最小值，||||cos AB OP AB OP POB ⋅=∠ ，P 应该在线段AD 上，此时||||cos 2(1)2AB OP AB OP POB ⋅=∠=⨯-=-；故答案为：2；2-．48．（2023秋•东城区校级期中）窗花是贴在窗纸或窗户玻璃上的剪纸，是中国古老的传统民间艺术．图1是一张由卷曲纹和回纹构成的正六边形剪纸窗花．图2中正六边形ABCDEF 的边长为4，圆O 的圆心为该正六边形的中心，圆O 的半径为2，圆O 的直径//MN CD ，点P 在正六边形的边上运动，则PM PN ⋅的最小值为．【解析】如图，连结PO ，显然OM ON =-，则222()()()()4PM PN PO OM PO ON PO OM PO OM PO OM PO ⋅=+⋅+=+⋅-=-=- ，点P 在正六边形ABCDEF 的边上运动，O 是其中心，因此||PO的最小值等于中心O 到正六边形的边的距离，又中心O 到正六边形的边的距离为42⨯=，所以PM PN ⋅的最大值为248-=．故答案为：8．49．（2023春•大兴区期中）已知ABC ∆是边长为2的等边三角形，D 是边BC 上的动点，E 是边AC的中点，则BE AD ⋅ 的取值范围是()A ．[-B ．C ．[3-，0]D ．[0，3]【解析】建立如图所示的平面直角坐标系，则(1,0)A -，(1,0)C ，B ，(0,0)E ，设CD CB λ= ，01λ，则(1)OD OC CB λλ=+=- ，则(2)AD λ=- ，又(0,BE = ，所以(2)0(3BE AD λλ⋅=-⨯+⨯=- ，又01λ，所以BE AD ⋅ 的取值范围是[3-，0]．故选：C ．50．（20210.618≈的矩形叫做黄金矩形．它广泛的出现在艺术、建筑、人体和自然界中，令人赏心悦目．在黄金矩形ABCD 中，1BC =，AB BC >，那么AB AC ⋅ 的值为()A1-B1+C ．4D．2+【解析】由黄金矩形的定义，可得2AB =，1BC =-，在矩形ABCD中，cos AB CAB AC ∠==，则||||cos 24AB AC AB AC CAB ⋅=⋅⋅∠=⨯ ，故选：C ．51．（2023秋•西城区校级期中）已知OA a = ，OB b = ．若||5OA = ，||12OB = ，且90AOB ∠=︒，则||a b -= ．【解析】已知OA a = ，OB b = ，90AOB ∠=︒，∴0a b ⋅= ，又||5OA = ，||12OB = ，即||5,||12a b ==，||13a b ∴-= ．故答案为：13．52．（2023春•道里区校级期中）若平面向量a 与b 的夹角为60︒，(2,0)a = ，||1b = ，则|2|a b + 等于()AB．C ．4D ．12【解析】因为平面向量a 与b 的夹角为60︒，(2,0)a = ，||1b = ，所以||2a = ，||||cos 21cos601a b a b θ⋅=⋅=⨯⨯︒= ，所以|2|2a b += ．故选：B ．53．（2023春•东城区校级期中）已知向量(0,5)a = ，(4,3)b =- ，(2,1)c =-- ，那么下列结论正确的是()A ．a b - 与c 为共线向量B ．a b - 与c 垂直C ．a b - 与a 的夹角为钝角D ．a b - 与b 的夹角为锐角【解析】根据题意，向量(0,5)a = ，(4,3)b =- ，(2,1)c =-- ，则(4,8)a b -=- ，又由(2,1)c =-- ，有(4)(1)(2)8-⨯-≠-⨯，则()a b - 与c 不是共线向量，(2,1)c =-- ，则()(4)(2)(1)80a b c -=-⨯-+-⨯= ，则()a b - 与c 垂直；故选：B ．。
向量的数量积判断向量的共线与垂直一．选择题（共13小题）1．设x，y∈R，向量＝（x，1，1），＝（1，y，1），＝（2，﹣4，2），且⊥，∥，则|+|＝（）A．B．C．3D．42．已知空间向量＝（1，n，2），＝（﹣2，1，2），若2﹣与垂直，则||等于（）A．B．C．D．3．向量＝（2，1，x），＝（2，y，﹣1），若||＝，且⊥，则x+y的值为（）A．﹣1B．1C．﹣4D．44．已知＝（x，﹣4，2），＝（3，y，﹣5），若⊥，则x2+y2的取值范围为（）A．[2，+∞）B．[3，+∞）C．[4，+∞）D．[5，+∞）5．向量，若，且，则x+y的值为（）A．﹣1B．1C．﹣4D．46．已知空间向量＝（﹣1，2，3），＝（3，﹣2，x），若⊥，则x的值为（）A．B．C．D．7．已知，分别是平面α，β的法向量，若α⊥β，则k＝（）A．﹣2B．﹣1C．D．28．已知，若，则实数λ的值为（）A．﹣2B．C．D．29．已知＝（2，﹣4，2），＝（1，a，1），且⊥，则a＝（）A．﹣3B．﹣2C．1D．210．向量＝（﹣2，﹣3，1），＝（2，0，4），＝（﹣4，﹣6，2），下列结论正确的是（）A．∥，⊥B．∥，⊥C．∥，⊥D．以上都不对11．已知向量＝（0，1，1），＝（1，0，0），若向量k+与﹣互相垂直，k的值是（）A．B．﹣1C．D．112．已知向量＝（1，2，﹣1），则下列向量与垂直的是（）A．（0，0，1）B．（﹣2，1，0）C．（1，1，2）D．（4，﹣1，1）13．已知直线l1的方向向量＝（2，4，x），直线l2的方向向量＝（2，y，2），若||＝6，且⊥，则x+y的值是（）A．﹣3或1B．3或﹣1C．﹣3D．1二．多选题（共2小题）（多选）14．已知点P是平行四边形ABCD所在的平面外一点，如果＝（2，﹣1，﹣4），＝（4，2，0），＝（﹣1，2，﹣1）．下列结论正确的有（）A．AP⊥ABB．AP⊥ADC．是平面ABCD的一个法向量D．∥（多选）15．下列利用方向向量、法向量判断线线、线面、面面位置关系的结论中，正确的是（）A．两条不重合直线l1，l2的方向向量分别是＝（2，3，﹣1），＝（﹣2，﹣3，1），则l1∥l2B．直线l的方向向量＝（1，﹣1，2），平面α的法向量是＝（6，4，﹣1），则l⊥αC．两个不同的平面α，β的法向量分别是＝（2，2，﹣1），＝（﹣3，4，2），则α⊥βD．直线l的方向向量＝（0，3，0），平面α的法向量是＝（0，﹣5，0），则l∥α三．填空题（共12小题）16．如图，在正四棱锥P﹣ABCD中，P A＝AB，点M为P A的中点，＝λ．若MN⊥AD，则实数λ＝．17．已知向量＝（﹣2，1，3），＝（﹣1，2，1），若⊥（），则实数λ的值为．18．已知直线l的一个方向向量＝（2，3，5），平面α的一个法向量＝（﹣4，m，n），若l⊥α，则m+n＝．19．已知平面α的一个法向量为，则直线AB与平面α的位置关系为．20．已知＝（1，5，﹣2），＝（3，1，c），若＝（a，b，﹣7），⊥，且⊥平面BCD，则＝．21．已知向量＝（1，﹣3，2），＝（﹣2，m，﹣4），若∥，则实数m的值是；若⊥，则实数m 的值是．22．已知＝（﹣2，3，m），＝（2，﹣1，1），若⊥，则实数m的值为．23．已知＝（x，4，1），＝（﹣2，y，﹣1），＝（3，﹣2，z），∥，⊥，则z＝．24．已知空间向量＝（2，﹣1，3），＝（﹣4，2，x），＝（1，﹣x，2），若（+）⊥，则x＝．25．已知向量，，若，则k的值为．26．已知平面α，β的法向量分别为＝（﹣2，m，1），＝（n，4，﹣2），若α∥β，则m﹣n＝．27．已知向量＝（1，1，0），＝（﹣1，0，2），且k+与2﹣互相垂直，则k＝．四．解答题（共5小题）28．如图，在正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中，DC＝DA＝2，DD1＝4，点E在C1C上，且CE＝1．（1）求异面直线A1D与B1B所成角的正切值；（2）求证：A1C⊥平面DBE；（3）求二面角A1﹣DE﹣B的余弦值．29．已知，（1）若，求x的值；（2）若，求x的值．30．已知空间中三点A（2，0，﹣2），B（1，﹣1，﹣2），C（3，0，﹣4），设＝，＝．（Ⅰ）若||＝3，且∥，求向量；（Ⅱ）已知向量k+与互相垂直，求k的值；（Ⅲ）求△ABC的面积．31．已知空间三点A（﹣2，0，2），B（﹣1，1，2），C（﹣3，0，4），设＝，＝．（1）求和的夹角的余弦值；（2）若向量k+与k﹣2互相垂直，求实数k的值．32．已知＝（λ+1，1，2λ），＝（6，2m﹣1，2）．（1）若∥，分别求λ与m的值；（2）若||＝，且与＝（2，﹣2λ，﹣λ）垂直，求．向量的数量积判断向量的共线与垂直精选题32道参考答案与试题解析一．选择题（共13小题）1．设x，y∈R，向量＝（x，1，1），＝（1，y，1），＝（2，﹣4，2），且⊥，∥，则|+|＝（）A．B．C．3D．4【分析】利用向量平行和向量垂直的性质列出方程组，求出x，y，再由平面向量坐标运算法则求出，由此能求出||．【解答】解：设x，y∈R，向量＝（x，1，1），＝（1，y，1），＝（2，﹣4，2），且⊥，∥，∴，解得x＝1，y＝﹣2，∴＝（1，1，1）+（1，﹣2，1）＝（2，﹣1，2），∴|+|＝．故选：C．【点评】本题考查向量的模的求法，考查向量平行、向量垂直、平面向量坐标运算法则等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．2．已知空间向量＝（1，n，2），＝（﹣2，1，2），若2﹣与垂直，则||等于（）A．B．C．D．【分析】利用向量垂直关系，2﹣与垂直，则（2﹣）•＝0，即可得出．【解答】解：∵＝（1，n，2），＝（﹣2，1，2），∴2﹣＝（4，2n﹣1，2），∵2﹣与垂直，∴（2﹣）•＝0，∴﹣8+2n﹣1+4＝0，解得，n＝，∴∴．故选：D．【点评】本题考查的知识点是向量的数量积判断向量垂直，其中根据两向量垂直数量积为0．3．向量＝（2，1，x），＝（2，y，﹣1），若||＝，且⊥，则x+y的值为（）A．﹣1B．1C．﹣4D．4【分析】根据||＝求出x的值，再根据⊥得出•＝0，列方程求出y的值，即可计算x+y的值．【解答】解：向量＝（2，1，x），若||＝，则＝，解得x＝0；又向量＝（2，y，﹣1），且⊥，则•＝4+y+0＝0，解得y＝﹣4；所以x+y＝﹣4．故选：C．【点评】本题考查了空间向量的数量积与模长公式计算问题，是基础题．4．已知＝（x，﹣4，2），＝（3，y，﹣5），若⊥，则x2+y2的取值范围为（）A．[2，+∞）B．[3，+∞）C．[4，+∞）D．[5，+∞）【分析】由⊥，可得•＝3x﹣4y﹣10＝0，求出原点到直线的距离d，即可得出x2+y2的取值范围．【解答】解：∵⊥，∴•＝3x﹣4y﹣10＝0，原点到直线的距离d＝＝2．则x2+y2的取值范围为[4，+∞）．故选：C．【点评】本题考查了数量积运算性质、点到直线的距离公式，考查了推理能力与计算能力，属于基础题．5．向量，若，且，则x+y的值为（）A．﹣1B．1C．﹣4D．4【分析】利用向量的模、向量的数量积公式列出方程组，能求出x，y，由此能求出x+y．【解答】解：∵向量，，且，∴，解得x＝0，y＝﹣4，∴x+y＝﹣4．故选：C．【点评】本题考查两数和的求法，考查向量的模、向量的数量积公式等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．6．已知空间向量＝（﹣1，2，3），＝（3，﹣2，x），若⊥，则x的值为（）A．B．C．D．【分析】利用向量垂直，数量积等于0，求出x即可．【解答】解：空间向量，，由得，﹣3﹣4+3x＝0，x＝，故选：B．【点评】考查向量数量积的坐标运算，属于基础题．7．已知，分别是平面α，β的法向量，若α⊥β，则k＝（）A．﹣2B．﹣1C．D．2【分析】利用向量垂直的性质直接求解．【解答】解：∵，分别是平面α，β的法向量，α⊥β，∴＝＝0，解得k＝﹣1．故选：B．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．8．已知，若，则实数λ的值为（）A．﹣2B．C．D．2【分析】由，可得•（﹣λ）＝0．【解答】解：﹣λ＝（﹣2+λ，1﹣2λ，3﹣λ）．∵，∴•（﹣λ）＝﹣2（﹣2+λ）+（1﹣2λ）+3（3﹣λ）＝0．解得实数λ＝2．故选：D．【点评】本题考查了向量垂直与数量积的关系，考查了推理能力与计算能力，属于基础题．9．已知＝（2，﹣4，2），＝（1，a，1），且⊥，则a＝（）A．﹣3B．﹣2C．1D．2【分析】利用向量垂直的性质直接求解．【解答】解：∵＝（2，﹣4，2），＝（1，a，1），且⊥，∴＝2﹣4a+2＝0，解得a＝1．故选：C．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．10．向量＝（﹣2，﹣3，1），＝（2，0，4），＝（﹣4，﹣6，2），下列结论正确的是（）A．∥，⊥B．∥，⊥C．∥，⊥D．以上都不对【分析】利用向量的共线和垂直的充要条件即可判断出．【解答】解：∵，∴，又∵＝﹣2×2+0+1×4＝0，∴，故选：C．【点评】熟练掌握向量的共线和垂直的充要条件是解题的关键．11．已知向量＝（0，1，1），＝（1，0，0），若向量k+与﹣互相垂直，k的值是（）A．B．﹣1C．D．1【分析】根据题意，求出向量k+与﹣的坐标，由空间向量数量积计算公式可得（k+）•（﹣）＝﹣1+2k ＝0，求出k的值，即可得答案．【解答】解：∵＝（0，1，1），＝（1，0，0），∴k+＝（1，k，k），﹣＝（﹣1，1，1），若向量k+与﹣互相垂直，则（k+）•（﹣）＝﹣1+2k＝0，解得k＝，故选：C．【点评】本题考查空间向量垂直的判断，注意空间向量数量积的计算公式，属于基础题．12．已知向量＝（1，2，﹣1），则下列向量与垂直的是（）A．（0，0，1）B．（﹣2，1，0）C．（1，1，2）D．（4，﹣1，1）【分析】利用向量垂直的性质直接求解．【解答】解：对于A，∵（1，2，﹣1）•（0，0，1）＝﹣1，故A错误；对于B，∵（1，2，﹣1）•（﹣2，1，0）＝0，故B正确；对于C，∵（1，2，﹣1）•（1，1，2）＝1，故C错误；对于D，∵（1，2，﹣1）•（4，﹣1，1）＝1，故D错误．故选：B．【点评】本题考查满足向量垂直的向量的判断，考查向量垂直的性质等基础知识，是基础题．13．已知直线l1的方向向量＝（2，4，x），直线l2的方向向量＝（2，y，2），若||＝6，且⊥，则x+y的值是（）A．﹣3或1B．3或﹣1C．﹣3D．1【分析】由已知利用向量的模和向量垂直的性质得，求出x，y，由此能求出x+y的值．【解答】解：由已知得，解得x＝﹣4，y＝1或x＝4，y＝﹣3，∴x+y＝﹣3或x+y＝1．故选：A．【点评】本题考查代数式的值的求法，是基础题，解题时要注意向量垂直的性质的合理运用．二．多选题（共2小题）（多选）14．已知点P是平行四边形ABCD所在的平面外一点，如果＝（2，﹣1，﹣4），＝（4，2，0），＝（﹣1，2，﹣1）．下列结论正确的有（）A．AP⊥ABB．AP⊥ADC．是平面ABCD的一个法向量D．∥【分析】由•＝0得出⊥，判断A正确；由•＝0得出⊥，判断B正确；由⊥且⊥得出是平面ABCD的一个法向量，判断C正确；由是平面ABCD的法向量得出⊥，判断D错误．【解答】解：对于A，•＝2×（﹣1）+（﹣1）×2+（﹣4）×（﹣1）＝0，∴⊥，即AP⊥AB，A正确；对于B，•＝（﹣1）×4+2×2+（﹣1）×0＝0，∴⊥，即AP⊥AD，B正确；对于C，由⊥，且⊥，得出是平面ABCD的一个法向量，C正确；对于D，由是平面ABCD的法向量，得出⊥，则D错误．故选：ABC．【点评】本题考查了空间向量的性质应用问题，是基础题．（多选）15．下列利用方向向量、法向量判断线线、线面、面面位置关系的结论中，正确的是（）A．两条不重合直线l1，l2的方向向量分别是＝（2，3，﹣1），＝（﹣2，﹣3，1），则l1∥l2B．直线l的方向向量＝（1，﹣1，2），平面α的法向量是＝（6，4，﹣1），则l⊥αC．两个不同的平面α，β的法向量分别是＝（2，2，﹣1），＝（﹣3，4，2），则α⊥βD．直线l的方向向量＝（0，3，0），平面α的法向量是＝（0，﹣5，0），则l∥α【分析】A中，根据两条不重合直线方向向量共线，判断两直线平行；B中，根据直线的方向向量与平面的法向量垂直，判断直线与平面平行或在平面内；C中，根据两个不同的平面法向量垂直，判断两平面垂直；D中，根据直线的方向向量与平面的法向量共线，判断直线与平面垂直．【解答】解：对于A，两条不重合直线l1，l2的方向向量分别是＝（2，3，﹣1），＝（﹣2，﹣3，1），且＝﹣，所以l1∥l2，选项A正确；对于B，直线l的方向向量＝（1，﹣1，2），平面α的法向量是＝（6，4，﹣1），且•＝1×6﹣1×4+2×（﹣1）＝0，所以l∥α或l⊂α，判断选项B错误；对于C，两个不同的平面α，β的法向量分别是＝（2，2，﹣1），＝（﹣3，4，2），且•＝2×（﹣3）+2×4﹣1×2＝0，所以α⊥β，选项C正确；对于D，直线l的方向向量＝（0，3，0），平面α的法向量是＝（0，﹣5，0），且＝﹣，所以l⊥α，选项D错误．故选：AC．【点评】本题考查了利用空间向量判断直线与平面以及平面与平面的位置关系应用问题，是基础题．三．填空题（共12小题）16．如图，在正四棱锥P﹣ABCD中，P A＝AB，点M为P A的中点，＝λ．若MN⊥AD，则实数λ＝4．【分析】连结AC，交BD于O，以O为原点，OA为x轴，OB为y轴，OP为z轴，建立空间直角坐标系，利用向量法能求出实数λ．【解答】解：连结AC，交BD于O，以O为原点，OA为x轴，OB为y轴，OP为z轴，建立空间直角坐标系，设P A＝AB＝2，则A（，0，0），D（0，﹣，0），P（0，0，），M（，0，），B（0，，0），＝（0，﹣2，0），设N（0，b，0），则＝（0，b﹣，0），∵＝λ，∴﹣2＝，∴b＝，∴N（0，，0），＝（﹣，，﹣），＝（﹣，0），∵MN⊥AD，∴＝1﹣＝0，解得实数λ＝4．故答案为：4．【点评】本题考查实数值的求法，考查空间向量、正四棱锥的结构牲等基础知识，考查运算求解能力，是中档题．17．已知向量＝（﹣2，1，3），＝（﹣1，2，1），若⊥（），则实数λ的值为2．【分析】利用向量坐标运算法则推导出＝（﹣2+λ，1﹣2λ，3﹣λ），再由⊥（），能求出实数λ．【解答】解：∵向量＝（﹣2，1，3），＝（﹣1，2，1），∴＝（﹣2+λ，1﹣2λ，3﹣λ），∵⊥（），∴＝﹣2（﹣2+λ）+（1﹣2λ）+3（3﹣λ）＝0，解得实数λ＝2．故答案为：2．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量坐标运算法则、向量垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，考查数形结合思想，是基础题．18．已知直线l的一个方向向量＝（2，3，5），平面α的一个法向量＝（﹣4，m，n），若l⊥α，则m+n＝﹣16．【分析】由l⊥α，得∥，由此能求出m，n，进而能求出m+n．【解答】解：∵直线l的一个方向向量＝（2，3，5），平面α的一个法向量＝（﹣4，m，n），l⊥α，∴∥，∴，解得m＝﹣6，n＝﹣10，∴m+n＝﹣6﹣10＝﹣16．故答案为：﹣16．【点评】本题考查两数和的求法，考查线面垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．19．已知平面α的一个法向量为，则直线AB与平面α的位置关系为直线AB在平面α上或直线AB与平面α平行．【分析】由•＝0得出⊥，即得直线AB在平面α上或直线AB与平面α平行．【解答】解：由平面α的一个法向量为，且•＝1×（﹣2）+2×1+2×0＝0，所以⊥；所以直线AB与平面α的位置关系是：直线AB在平面α上或直线AB与平面α平行．故答案为：直线AB在平面α上或直线AB与平面α平行．【点评】本题考查了平面法向量的定义与应用问题，是基础题．20．已知＝（1，5，﹣2），＝（3，1，c），若＝（a，b，﹣7），⊥，且⊥平面BCD，则＝（11，﹣5，﹣7）．【分析】利用向量垂直、线面垂直的性质直接求解．【解答】解：∵＝（1，5，﹣2），＝（3，1，c），＝（a，b，﹣7），⊥，且⊥平面BCD，∴，解得a＝11，b＝﹣5，∴＝（11，﹣5，﹣7）．故答案为：（11，﹣5，﹣7）．【点评】本题考查向量的求法，考查向量垂直、线面垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．21．已知向量＝（1，﹣3，2），＝（﹣2，m，﹣4），若∥，则实数m的值是6；若⊥，则实数m的值是．【分析】利用向量平行、向量垂直的性质直接求解．【解答】解：∵向量＝（1，﹣3，2），＝（﹣2，m，﹣4），∥，∴，解得m＝6．∵向量＝（1，﹣3，2），＝（﹣2，m，﹣4），⊥，∴＝﹣2﹣3m﹣8＝0，解得m＝﹣．故答案为：6，﹣．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量平行、向量垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．22．已知＝（﹣2，3，m），＝（2，﹣1，1），若⊥，则实数m的值为7．【分析】由得•＝0，列方程求出m的值．【解答】解：，，由得出•＝﹣4﹣3+m＝0，解得m＝7．故答案为：7．【点评】本题考查了空间向量的数量积计算问题，是基础题．23．已知＝（x，4，1），＝（﹣2，y，﹣1），＝（3，﹣2，z），∥，⊥，则z＝2．【分析】利用向量垂直和向量平行的性质直接求解．【解答】解：∵＝（x，4，1），＝（﹣2，y，﹣1），＝（3，﹣2，z），∥，⊥，∴，解得x＝2，y＝﹣4，z＝2，∴z＝2．故答案为：2．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量平行、向量垂直的性质等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．24．已知空间向量＝（2，﹣1，3），＝（﹣4，2，x），＝（1，﹣x，2），若（+）⊥，则x＝﹣4．【分析】利用向量坐标运算法则先求出两向量的向量和，再由向量垂直的性质直接求解．【解答】解：∵空间向量＝（2，﹣1，3），＝（﹣4，2，x），∴＝（﹣2，1，3+x），∵＝（1，﹣x，2），（+）⊥，∴（）•＝﹣2﹣x+2（3+x）＝0，x＝﹣4．故答案为：﹣4．【点评】本题考查实数值的求法，考查向量坐标运算法则等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．25．已知向量，，若，则k的值为﹣6．【分析】先利用向量加法的坐标运算求出的坐标，然后利用向量垂直的充要条件结合数量积的坐标运算，列出关于k的方程，求解即可．【解答】解：因为向量，，所以，又因为，所以，解得k＝﹣6．故答案为：﹣6．【点评】本题考查了空间向量的坐标运算，涉及了向量加法、数量积的坐标运算、向量垂直的充要条件，解题的关键是熟练掌握空间向量的坐标运算，属于基础题．26．已知平面α，β的法向量分别为＝（﹣2，m，1），＝（n，4，﹣2），若α∥β，则m﹣n＝﹣6．【分析】由α∥β，利用向量平行的性质列出方程，能求出m，n，由此能求出m﹣n的值．【解答】解：∵平面α，β的法向量分别为＝（﹣2，m，1），＝（n，4，﹣2），α∥β，∴，解得m＝﹣2，n＝4，∴m﹣n＝﹣2﹣4＝﹣6．故答案为：﹣6．【点评】本题考查对数式化简求值，考查对数的性质、运算法则、换底公式等基础知识，考查运算求解能力，是基础题．27．已知向量＝（1，1，0），＝（﹣1，0，2），且k+与2﹣互相垂直，则k＝．【分析】利用空间向量坐标运算法则求出，，再由与互相垂直，能求出k．【解答】解：∵向量，，∴＝（k﹣1，k，2），＝（3，2，﹣2），∵与互相垂直，∴（）•（）＝3（k﹣1）+2k﹣4＝0，解得k＝．故答案为：．【点评】本题考查实数值的求法，考查空间向量坐标运算法则、向量垂直的性质等基础知识，是基础题．四．解答题（共5小题）28．如图，在正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中，DC＝DA＝2，DD1＝4，点E在C1C上，且CE＝1．（1）求异面直线A1D与B1B所成角的正切值；（2）求证：A1C⊥平面DBE；（3）求二面角A1﹣DE﹣B的余弦值．【分析】（1）说明∠AA1D是异面直线A1D与B1B所成角，解三角形AA1D，直接求异面直线A1D与B1B所成角的正切值；（2）建立空间直角坐标系D﹣xyz，求出，计算，即可证明A1C⊥平面DBE；（3）向量为平面DBE的一个法向量，求出平面DA1E的法向量，利用求二面角A1﹣DE﹣B的余弦值．【解答】解：如图，建立空间直角坐标系D﹣xyz．则B（2，2，0），C（0，2，0），E（0，2，1），A1（2，0，4）．，（1）解：∵AA1∥BB1∴∠AA1D是异面直线A1D与B1B所成角∵在Rt△AA1D中，A1A＝4，AD＝2∴即异面直线A1D与B1B所成角的正切值为．（2）证明：∵，，∴A1C⊥BD，A1C⊥DE又DB∩DE＝D∴A1C⊥平面DBE．（3）解：由（2）知向量为平面DBE的一个法向量设平面DA1E的法向量＝（x，y，z）由，，得2y+z＝0，2x+4z＝0令z＝﹣2，得x＝4，y＝1，∴＝（4，1，﹣2），又二面角A1﹣DE﹣B为锐角∴二面角A1﹣DE﹣B的余弦值为．【点评】本题考查用向量证明垂直，二面角及其度量，异面直线所成的角，考查学生分析问题解决问题的能力，计算能力，是中档题．29．已知，（1）若，求x的值；（2）若，求x的值．【分析】（1）利用向量的共线定理的充要条件即可得出；（2）利用非零向量垂直的充要条件即可求出．【解答】解：（1）∵，∴存在实数λ使﹣4＝2λ，2＝﹣λ，x＝3λ，∴λ＝﹣2，x＝﹣6．（2），，∴（﹣2）•1+1•（﹣x）+（3+x）•2＝0，∴x＝﹣4．【点评】熟练掌握向量的共线定理、非零向量垂直的充要条件是解题的关键．30．已知空间中三点A（2，0，﹣2），B（1，﹣1，﹣2），C（3，0，﹣4），设＝，＝．（Ⅰ）若||＝3，且∥，求向量；（Ⅱ）已知向量k+与互相垂直，求k的值；（Ⅲ）求△ABC的面积．【分析】（I）推导出，＝，利用||＝，能求出结果．（II）k+＝k（﹣1，﹣1，0）+（1，0，﹣2）＝（1﹣k，﹣k，﹣2），＝（1，0，﹣2），由向量k+与互相垂直，能求出k的值．（III）求出＝（﹣1，﹣1，0），＝（1，0，﹣2），＝（2，1，﹣2），cos＜＞＝＝＝﹣，sin＜＞＝＝，由此能求出△ABC的面积．【解答】解：（I）∵空间中三点A（2，0，﹣2），B（1，﹣1，﹣2），C（3，0，﹣4），设＝，＝，∴，∵||＝3，且∥，∴＝，∴||＝，∴m＝±1，∴＝（2，1，﹣2）或＝（﹣2，﹣1，2）．（II）k+＝k（﹣1，﹣1，0）+（1，0，﹣2）＝（1﹣k，﹣k，﹣2），＝（1，0，﹣2），∵向量k+与互相垂直，∴（）＝1﹣k+4＝0，解得k＝5．∴k的值是5．（III）＝（﹣1，﹣1，0），＝（1，0，﹣2），＝（2，1，﹣2），cos＜＞＝＝＝﹣，sin＜＞＝＝，∴S△ABC＝＝＝．【点评】本题考查向量的求法，考查实数值、三角形的面积的求法，考查向量坐标运算法则、向量垂直、三角形面积等基础知识，考查运算求解能力，是中档题．31．已知空间三点A（﹣2，0，2），B（﹣1，1，2），C（﹣3，0，4），设＝，＝．（1）求和的夹角的余弦值；（2）若向量k+与k﹣2互相垂直，求实数k的值．【分析】（1）利用向量的坐标运算和向量的夹角公式即可得出；（2）利用，可得＝0即可解得．【解答】解：（1）＝（﹣1，1，2）﹣（﹣2，0，2）＝（1，1，0）．＝（﹣3+2，0﹣0，4﹣2）＝（﹣1，0，2）．∴cosθ＝＝＝﹣．∴和的夹角的余弦值为﹣．（2）k+＝（k，k，0）+（﹣1，0，2）＝（k﹣1，k，2），k﹣2＝（k，k，0）﹣（﹣2，0，4）＝（k+2，k，﹣4）．∵，∴＝（k﹣1，k，2）•（k+2，k，﹣4）＝（k﹣1）（k+2）+k2﹣8＝0，即2k2+k﹣10＝0，解得k＝﹣或k＝2．【点评】本题考查了向量的坐标运算和向量的夹角公式、向量垂直与数量积的关系，属于基础题．32．已知＝（λ+1，1，2λ），＝（6，2m﹣1，2）．（1）若∥，分别求λ与m的值；（2）若||＝，且与＝（2，﹣2λ，﹣λ）垂直，求．【分析】（1）根据空间向量共线的坐标表示，列方程组求出λ和m的值；（2）根据时•＝0，列方程求出λ的值，再验证||是否为即可．【解答】解：（1）由，得（λ+1，1，2λ）＝k（6，2m﹣1，2），所以，解得λ＝，m＝3；（2）||＝，且，所以•＝0，即2（λ+1）﹣2λ﹣2λ2＝0，化简得λ2＝1，解得λ＝±1；λ＝1时，＝（2，1，2），||＝＝3，不满足题意；λ＝﹣1时，＝（0，1，﹣2），||＝＝，满足题意；所以．【点评】本题考查了空间向量的坐标表示与运算问题，也考查了向量共线与垂直的应用问题，是中档题．第21页（共21页）。
6.2.4 向量的数量积1.已知|a |＝3，|b |＝4，且a 与b 的夹角θ＝150°，则a ·b 等于( ) A.－6B.6C.－6 3D.6 32.已知|a |＝9，|b |＝62，a ·b ＝－54，则a 与b 的夹角θ为( ) A.45° B.135° C.120° D.150°3.|a |＝2，|b |＝4，向量a 与向量b 的夹角为120°，则向量a 在向量b 方向上的投影向量的模等于( )A.－3B.－2C.2D.14.已知向量a ，b 满足a ·b ＝0，|a |＝1，|b |＝2，则|2a －b |等于( ) A.0 B.2 2 C.4 D.85.在△ABC 中，AB →＝a ，BC →＝b ，a ·b ＜0，则三角形的形状是( ) A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形D.不能确定6.已知向量a 与b 的夹角为120°，|a |＝3，|a ＋b |＝13，则|b |等于( ) A.5 B.4 C.3 D.19＋2|a |·|b |cos 120°＋|b |2＝13，|b |2－3|b |－4＝0.解得|b |＝4或－1(舍去). 7.下面给出的选项中正确的是( )A.0·a ＝0；B.a 2＝|a |2；C.|a ·b |≤a ·b ；D.(a ·b )2＝a 2·b 2.8.已知|a |＝1，|b |＝1，|c |＝2，a 与b 的夹角为90°，b 与c 的夹角为45°，则a ·(b ·c )的化简结果是( )A.0B.aC.bD.c9.已知向量a ，b 满足|a |＝1，|b |＝3，且|2a ＋b |＝7，则a 与b 的夹角θ为( ) A.π6 B.2π3 C.π3 D.5π610.设单位向量e 1，e 2的夹角为60°，则向量3e 1＋4e 2与向量e 1的夹角的余弦值是( ) A.34 B.537 C.2537 D.5373711.在△ABC 中，M 是BC 的中点，AM ＝1，点P 在AM 上且满足AP →＝2 PM →，则P A →·(PB →＋PC →)等于( ) A.－43B.43C.－49D.4912.设两个向量e 1，e 2满足|e 1|＝2，|e 2|＝1，e 1，e 2之间的夹角为60°，若向量2t e 1＋7e 2与向量e 1＋t e 2的夹角为钝角，则实数t 的取值范围是( )A.)21,7(--B.)21,214()214,7(----Y C.)214,7(-- D.)21,214(--14.在△ABC 中，已知|AB →|＝5，|BC →|＝4，|AC →|＝3，求：(1)AB →·BC →；(2)AC →在AB →方向上的投影向量的模；(3)AB →在BC →方向上的投影向量的模.6.2.4 向量的数量积1.已知|a |＝3，|b |＝4，且a 与b 的夹角θ＝150°，则a ·b 等于( ) A.－6B.6C.－6 3D.6 3【答案】 C2.已知|a |＝9，|b |＝62，a ·b ＝－54，则a 与b 的夹角θ为( ) A.45° B.135° C.120° D.150° 【答案】 B【解析】∵cos θ＝a ·b |a ||b |＝－549×62＝－22，∵0°≤θ≤180°，∴θ＝135°.3.|a |＝2，|b |＝4，向量a 与向量b 的夹角为120°，则向量a 在向量b 方向上的投影向量的模等于( )A.－3B.－2C.2D.1 【答案】D【解析】向量a 在向量b 方向上的投影是|a ||cos θ|＝2×|cos 120°|＝1. 4.已知向量a ，b 满足a ·b ＝0，|a |＝1，|b |＝2，则|2a －b |等于( ) A.0 B.2 2 C.4 D.8 【答案】B【解析】 |2a －b |2＝(2a －b )2＝4|a |2－4a ·b ＋|b |2＝4×1－4×0＋4＝8，∴|2a －b |＝2 2. 5.在△ABC 中，AB →＝a ，BC →＝b ，a ·b ＜0，则三角形的形状是( ) A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形D.不能确定【答案】 D【解析】由题意知，AB →·BC →＜0， ∴∠ABC 为锐角.故不能确定△ABC 的形状.6.已知向量a 与b 的夹角为120°，|a |＝3，|a ＋b |＝13，则|b |等于( ) A.5 B.4 C.3 D.1 【答案】 B【解析】|a ＋b |2＝13，即(a ＋b )2＝13.a 2＋2a ·b ＋b 2＝13，9＋2|a |·|b |cos 120°＋|b |2＝13，|b |2－3|b |－4＝0.解得|b |＝4或－1(舍去). 7.下面给出的选项中正确的是( )A.0·a ＝0；B.a 2＝|a |2；C.|a ·b |≤a ·b ；D.(a ·b )2＝a 2·b 2.【答案】D 【解析】A ，B 正确，对于C ，应为|a ·b |≤|a ||b |，C 错误，D 错误，(a ·b )2＝(|a ||b |·cos θ)2＝a 2·b 2cos 2 θ≠a 2·b 2，选C.8.已知|a |＝1，|b |＝1，|c |＝2，a 与b 的夹角为90°，b 与c 的夹角为45°，则a ·(b ·c )的化简结果是( )A.0B.aC.bD.c 【答案】B 【解析】b ·c ＝|b ||c |cos 45°＝1.∴a ·(b ·c )＝a .9.已知向量a ，b 满足|a |＝1，|b |＝3，且|2a ＋b |＝7，则a 与b 的夹角θ为( ) A.π6 B.2π3 C.π3 D.5π6 【答案】B【解析】∵|2a ＋b |2＝4＋9＋4a ·b ＝7，∴a ·b ＝－32，cos θ＝a ·b |a ||b |＝－12，又θ∈[0，π]，∴θ＝2π3.10.设单位向量e 1，e 2的夹角为60°，则向量3e 1＋4e 2与向量e 1的夹角的余弦值是( ) A.34 B.537 C.2537 D.53737 【答案】D【解析】∵|3e 1＋4e 2|2＝9e 21＋24e 1·e 2＋16e 22＝9＋24×12＋16＝37，∴|3e 1＋4e 2|＝37. 又∵(3e 1＋4e 2)·e 1＝3e 21＋4e 1·e 2＝3＋4×12＝5，∴cos θ＝537＝53737. 11.在△ABC 中，M 是BC 的中点，AM ＝1，点P 在AM 上且满足AP →＝2 PM →，则P A →·(PB →＋PC →)等于( ) A.－43B.43C.－49D.49【答案】C【解析】由题意可知，|AP →|＝23，|PM →|＝13.根据向量的加法，知PB →＋PC →＝2 PM →，则P A →·(PB →＋PC →)＝2|AP →|·|PM →|cos 180°＝2×23×13×(－1)＝－49.12.设两个向量e 1，e 2满足|e 1|＝2，|e 2|＝1，e 1，e 2之间的夹角为60°，若向量2t e 1＋7e 2与向量e 1＋t e 2的夹角为钝角，则实数t 的取值范围是( ) A.)21,7(-- B.)21,214()214,7(----Y C.)214,7(-- D.)21,214(--【答案】B【解析】由题意知(2t e 1＋7e 2)·(e 1＋t e 2)＜0，即2t 2＋15t ＋7＜0，解得－7＜t ＜－12.又由2t ·t －7≠0，得t ≠±142，∴t ∈)21,214()214,7(----Y 13.已知向量a ，b 满足|a |＝12，|b |＝15，|a ＋b |＝25，求|a －b |.【解析】∵|a ＋b |2＝a 2＋b 2＋2a ·b ＝122＋152＋2a ·b ＝252，∴2a ·b ＝256. ∴|a －b |2＝a 2＋b 2－2a ·b ＝122＋152－256＝113. ∴|a －b |＝113.14.在△ABC 中，已知|AB →|＝5，|BC →|＝4，|AC →|＝3，求：(1)AB →·BC →；(2)AC →在AB →方向上的投影向量的模；(3)AB →在BC →方向上的投影向量的模. 【解析】∵|AB →|＝5，|BC →|＝4，|AC →|＝3. ∴△ABC 为直角三角形，且C ＝90°. ∴cos A ＝AC AB ＝35，cos B ＝BC AB ＝45.(1)AB →·BC →＝－BA →·BC →＝－5×4×45＝－16；(2)|AC →|·cos 〈AC →，AB →〉＝AC →·AB →|AB →|＝5×3×355＝95所以所求向量的模为95；(3)|AB →|·cos 〈AB →，BC →〉＝BC →·AB →|BC →|＝－BA →·BC →|BC →|＝－5×4×454＝－4.所以所求向量的模为4.。
空间向量的数量积运算1．[多选]下列各命题中，正确的命题是( ) A ．a ·a ＝|a |B ．m (λa )·b ＝(mλ)a ·b (m ，λ∈R )C ．a ·(b ＋c )＝(b ＋c )·aD ．a 2b ＝b 2a解析：选ABC ∵a ·a ＝|a |2，∴a ·a ＝|a |，故A 正确． m (λa )·b ＝(mλa )·b ＝mλa ·b ＝(mλ)a ·b ，故B 正确．a ·(b ＋c )＝a ·b ＋a ·c ，(b ＋c )·a ＝b ·a ＋c ·a ＝a ·b ＋a ·c ＝a ·(b ＋c )，故C 正确．a 2·b ＝|a |2·b ，b 2·a ＝|b |2·a ，故D 不一定正确．2．已知e 1，e 2为单位向量，且e 1⊥e 2，若a ＝2e 1＋3e 2，b ＝k e 1－4e 2，a ⊥b ，则实数k 的值为( )A ．－6B ．6C ．3D ．－3解析：选B 由题意可得a ·b ＝0，e 1·e 2＝0，|e 1|＝|e 2|＝1，∴(2e 1＋3e 2)·(k e 1－4e 2)＝0，∴2k －12＝0，∴k ＝6.3．已知空间四边形ABCD 的每条边和对角线的长都等于a ，点E ，F 分别是BC ，AD 的中点，则AE ―→·AF―→的值为( ) A ．a 2 B ．12a 2 C ．14a 2D ．34a 2解析：选C AE ―→·AF ―→＝12(AB ―→＋AC ―→)·12AD ―→＝14(AB ―→·AD ―→＋AC ―→·AD ―→)＝14⎝⎛⎭⎪⎫a ×a ×12＋a ×a ×12＝14a 2.4．已知正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的各条棱的长度都为2，E ，F 分别是AB ，A 1C 1的中点，则EF 的长是( )A ．2B ． 3C ． 5D ．7解析：选C 由于EF ―→＝EA ―→＋AA 1―→＋A 1F ―→，所以|EF ―→|＝(EA ―→＋AA 1―→＋A 1F ―→)2＝1＋4＋1＋2×⎝ ⎛⎭⎪⎫0＋0－12＝5，即EF 的长是 5.5.如图，已知P A ⊥平面ABC ，∠ABC ＝120°，P A ＝AB ＝BC ＝6，则PC 等于( )A ．6 2B ．6C ．12D ．144解析：选C 因为PC ―→＝P A ―→＋AB ―→＋BC ―→，所以PC ―→2＝P A ―→2＋AB ―→2＋BC ―→2＋2P A ―→·AB ―→＋2P A ―→·BC ―→＋2AB ―→·BC ―→＝36＋36＋36＋2×36cos 60°＝144，所以PC ＝12.6．已知|a |＝13，|b |＝19，|a ＋b |＝24，则|a －b |＝________. 解析：|a ＋b |2＝a 2＋2a ·b ＋b 2＝132＋2a ·b ＋192＝242，∴2a ·b ＝46，|a －b |2＝a 2－2a ·b ＋b 2＝530－46＝484，故|a －b |＝22.答案：227.如图，已知四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是矩形，AB ＝4，AA 1＝3，∠BAA 1＝60°，E 为棱C 1D 1的中点，则AB ―→·AE―→＝________. 解析：AE ―→＝AA 1―→＋AD ―→＋12AB ―→，AB ―→·AE ―→＝AB ―→·AA 1―→＋AB ―→·AD ―→＋12AB ―→2＝4×3×cos 60°＋0＋12×42＝14.答案：148．已知e 1，e 2是夹角为60°的两个单位向量，则a ＝e 1＋e 2与b ＝e 1－2e 2的夹角是________．解析：a ·b ＝(e 1＋e 2)·(e 1－2e 2)＝e 21－e 1·e 2－2e 22＝1－1×1×12－2＝－32，|a |＝a 2＝(e 1＋e 2)2＝e 21＋2e 1·e 2＋e 22＝1＋1＋1＝3，|b |＝b 2＝(e 1－2e 2)2＝e 21－4e 1·e 2＋4e 22 ＝1－2＋4＝ 3.∴cos 〈a ，b 〉＝a ·b |a ||b |＝－323＝－12.∴〈a ，b 〉＝120°. 答案：120°9.如图，在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，E ，F 分别是C 1D 1，D 1D 的中点，正方体的棱长为1.(1)求〈CE ―→，AF ―→〉的余弦值；C 1E ―→ (2)求证：BD 1⊥EF .解：(1)AF ―→＝AD ―→＋DF ―→＝AD ―→＋12AA 1―→， CE ―→＝CC 1―→＋C 1E ―→＝AA 1―→＋12CD ―→＝AA 1―→－12AB ―→. 因为AB ―→·AD ―→＝0，AB ―→·AA 1―→＝0，AD ―→·AA 1―→＝0，所以CE ―→·AF ―→＝⎝⎛⎭⎪⎫AA 1―→－12 AB ―→ ·⎝⎛⎭⎪⎫AD ―→＋12 AA 1―→ ＝12. 又|AF ―→|＝|CE ―→|＝52，所以cos 〈CE ―→，AF ―→〉＝25. (2)证明：因为BD 1―→＝BD ―→＋DD 1―→＝AD ―→－AB ―→＋AA 1―→， EF ―→＝ED 1―→＋D 1F ―→＝－12(AB ―→＋AA 1―→)，所以BD 1―→·EF ―→＝0，所以BD 1―→⊥EF ―→.即BD 1⊥EF . 10.如图，正四棱锥P -ABCD 的各棱长都为a . (1)用向量法证明：BD ⊥PC ； (2)求|AC ―→＋PC―→|的值． 解：(1)证明：∵BD ―→＝BC ―→＋CD―→， ∴BD ―→·PC ―→＝(BC ―→＋CD ―→)·PC ―→＝BC ―→·PC ―→＋CD ―→·PC ―→ ＝|BC ―→||PC ―→|·cos 60°＋|CD ―→||PC ―→|cos 120° ＝12a 2－12a 2＝0. ∴BD ⊥PC .(2)∵AC ―→＋PC ―→＝AB ―→＋BC ―→＋PC―→， ∴|AC ―→＋PC ―→|2＝|AB ―→|2＋|BC ―→|2＋|PC ―→|2＋2AB ―→·BC ―→＋2AB ―→·PC ―→＋2BC ―→·PC ―→＝a 2＋a 2＋a 2＋0＋2a 2cos 60°＋2a 2cos 60°＝5a 2，∴|AC ―→＋PC―→|＝5a .1．[多选]在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，则下列命题正确的是( )A ．(AA 1―→＋AD ―→＋AB ―→)2＝3AB ―→2B ．A 1C ―→·(A 1B 1―→－A 1A ―→)＝0 C ．AD 1―→与A 1B ―→的夹角为60° D ．正方体的体积为|AB ―→·AA 1―→·AD ―→| 解析：选AB 如图所示，(AA 1―→＋AD ―→＋AB ―→)2＝(AA 1―→＋A 1D 1―→＋D 1C 1―→)2＝AC 1―→2＝3AB ―→2； A 1C ―→·(A 1B 1―→－A 1A ―→)＝A 1C ―→·AB 1―→＝0；AD 1―→与A 1B ―→的夹角是D 1C ―→与D 1A ―→夹角的补角，而D 1C ―→与D 1A ―→的夹角为60°，故AD 1―→与A 1B ―→的夹角为120°；正方体的体积为|AB ―→||AA 1―→||AD ―→|.综上可知，A 、B 正确． 2．设空间上有四个互异的点A ，B ，C ，D ，已知(DB ―→＋DC ―→－2DA ―→)·(AB ―→－AC―→)＝0，则△ABC 是( ) A ．直角三角形 B ．等腰三角形 C ．等腰直角三角形D ．等边三角形解析：选B 因为DB ―→＋DC ―→－2DA ―→＝(DB ―→－DA ―→)＋(DC ―→－DA ―→)＝AB ―→＋AC ―→，所以(AB ―→＋AC ―→)·(AB ―→－AC ―→)＝|AB ―→|2－|AC ―→|2＝0，所以|AB ―→|＝|AC―→|，即△ABC 是等腰三角形． 3.如图，在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，设AD ＝AA 1＝1，AB ＝2，P 是C 1D 1的中点，则B 1C ―→与A 1P ―→所成角的大小为________，B 1C ―→·A 1P ―→＝________.解析：法一：连接A 1D ，则∠P A 1D 就是B 1C ―→与A 1P ―→所成角．连接PD ，在△P A 1D 中，易得P A 1＝DA 1＝PD ＝2，即△P A 1D 为等边三角形，从而∠P A 1D ＝60°，即B 1C ―→与A 1P ―→所成角的大小为60°.因此B 1C ―→·A 1P ―→＝2×2×cos 60°＝1.法二：根据向量的线性运算可得B 1C ―→·A 1P ―→＝(A 1A―→＋)·⎝⎛⎭⎪⎫AD ―→＋12AB ―→ ＝AD ―→2＝1. 由题意可得P A 1＝B 1C ＝2，则2×2×cos 〈B 1C ―→，A 1P ―→〉＝1，从而〈B 1C ―→，A 1P ―→〉＝60°.答案：60° 14.在四面体OABC 中，各棱长都相等，E ，F 分别为AB ，OC 的中点，求异面直线OE 与BF 所成角的余弦值．解：取OA ―→＝a ，OB ―→＝b ，OC ―→＝c ， 且|a |＝|b |＝|c |＝1，则a ·b ＝b ·c ＝c ·a ＝12. 又∵OE ―→＝12(a ＋b )，BF ―→＝12c －b ， ∴OE ―→·BF ―→＝12(a ＋b )·⎝⎛⎭⎪⎫12c －b ＝14a ·c ＋14b ·c －12a ·b －12|b |2＝－12.又|OE ―→|＝32，|BF ―→|＝32，∴cos 〈OE ―→，BF ―→〉＝OE ―→·BF ―→|OE ―→||BF―→|＝－23，∵异面直线夹角的范围为⎝ ⎛⎦⎥⎤0，π2，∴异面直线OE 与BF 所成角的余弦值为23.5．如图所示，在平行四边形ABCD 中，AB ＝AC ＝1，∠ACD ＝90°，沿着它的对角线AC 将△ACD 折起，使AB 与CD 成60°角，求此时B ，D 间的距离．解：∵∠ACD ＝90°，∴AC ―→·CD ―→＝0， 同理可得AC ―→·BA ―→＝0. ∵AB 与CD 成60°角，∴〈BA ―→，CD ―→〉＝60°或〈BA ―→，CD ―→〉＝120°. 又BD ―→＝BA ―→＋AC ―→＋CD―→， ∴|BD ―→|2＝|BA ―→|2＋|AC ―→|2＋|CD ―→|2＋2BA ―→·AC ―→＋2BA ―→·CD ―→＋2AC ―→·CD ―→＝3＋2×1×1×cos 〈BA ―→，CD ―→〉．∴当〈BA ―→，CD ―→〉＝60°时，|BD ―→|2＝4， 此时B ，D 间的距离为2；当〈BA ―→，CD ―→〉＝120°时，|BD ―→|2＝2， 此时B ，D 间的距离为 2.。
向量的数量积经典例题（含详细答案）1．已知 a 3,b 4，a r ,b r的夹角为120o.r r r r r r求( 1) r agb r， a 2b 2a b ；(2) 2a 3br r 2 r r 2．已知向量a、b的夹角为3 ,|a r | 1,|b| 2.3（1）求a r·r b的值（2）若2a r b r和ta r b r垂直，求实数t的值.3．已知平面向量a 1,2 ,b 2,m（1）若r a b r，求 a 2b ；（2）若m 0，求r a b r与a r b r夹角的余弦值.4．已知向量r a (2, 1),b r (3, 2),c r (3,4) ，( 1)求a r (b r r c) ；(2)若(r a b r )∥r c ，求实数的值.5．已知| a r | 2，|b r| 3，且（2r a 3b r）（a r b r） 2.（1）求 a b 的值；（2）求a r与r b所成角的大小.6．已知 a 1,2 ，b 3,4（1）若ka b与a 2b 共线，求k；（2）若b r与 a 2b垂直，求k.ka rr r r r r r r r r r 7．已知 a 2,b 3,a与b r的夹角为60 ,c 5a 3b r ,d r3a kb r,(1)当c v Pd v时，求实数k的值；(2)当c r d ur时，求实数k的值.参考答案1．（1）6，32；（2）6 3．【解析】【分析】（1）根据向量数量积的定义进行求解；r r r r 2 （2）根据2a 3b 2a 3b 2先求数量积，再求模长．【详解】r rr r 解：（1）∵ a 3,b 4，a r,b r的夹角为120o，r r r r 1 ∴ agb a b cos120 3 4 （） 6 ，2r r r r r 2r2r ra 2b 2a b 2a r 22b r23a r g r b 2 9 2 16 3 （6）32；r r r r 2r2r2r r（2）2a 3b2a 3b = 4a r 29b r212a r gb r49 9 16 12 （ 6）6 3．【点睛】本题主要考查平面向量的数量积的定义及平面向量的模长，考查计算能力，属于基础题．2．（1）1；（2）2.【解析】【分析】（1）利用数量积的定义直接计算即可．r r r r （2）利用2a b gta b0可求实数t 的值．【详解】rr 1) a b r r2 1a b cos 12 13 22）因为2a rr 2 r r r2 整理得到：2ta 2 tagb b 0即2t 2 t 1 2 14 0 ，2解得t 2 ．【点睛】本题考查数量积的计算以及向量的垂直，注意两个非零向量a v,b v垂直的等价条件是a v b v0，ra t g本题属于基础题．3．(1) a r 2b r 5(2) 6565解析】 分析】解得 m1r r所以r aa r2b 2b1,2 4,23,432 4252) 若m 0，则 b r2,0a b 1 65 r r r r a b a-b 5 13 65本题主要考查的向量的模以及数量积，属于简单题。
1.在边长为1的正三角形ABC 中，设2BC BD →→=,3CA CE →→=,AD BE →→⋅=____14-______2.如图在ABC ∆中，,3AD AB BC BD →→⊥=,1AD →=,则AC AD →→⋅=_____3______3.如图，O 、A 、B 是平面上三点，向量b OB a OA ==,，在平面AOB 上，P 是线段AB 的垂直平分线上任意向量p OP =，且2,3==b a ，则()p a b ⋅-= 254.如图，在矩形ABCD 中，22AB BC ==，，点E 为BC 的中点，点F 在边CD 上，若2AB AF =，则AE BF 的值是 ▲ ．5.设P 为线段AB 的垂直平分线上任意一点，若平面PAB 内一点O 满足4OA →=,2OB →=,OP AB →→⋅=_____-6_____6.在Rt AOB ∆中，2AOB π∠=，OA=2，OB=3，若13OC OA →→=,12OD OB →→=,AD 与BC 交与M ，则OM AB →→⋅=__145________7.已知半径为2的圆O 与长度为3的线段PQ 相切，若切点恰好为PQ 的一个三等分点，则=⋅OQ OP 28.圆O 半径为2，A 是圆O 上一定点，BC 是圆O 上动弦，且弦长等于3，= 129.在边长为1的正三角形ABC 中，DC BD 21=，则=⋅CD AD 91O 为ABC ∆的外心，AB=4,AC=2, BAC ∠为钝角，M 是边BC 的中点，则AM AO →→⋅=_____5__10.ABC ∆内接于以O 为圆心，1为半径的圆，且3450OA OB OC →→→→++=,则______OC AB →→⋅=15-11.在ABC ∆中，AC=2,BC=6,已知点O 是ABC ∆内一点，且满足340OA OB OC →→→→++=,则240______OC BA BC →→→⎛⎫⋅+= ⎪⎝⎭12.ABC ∆外接圆的半径为1，圆心为O ，且20OA AB AC →→→→++=,OA AB →→=,则CA CB →→⋅=______3___13.设点O 是ABC ∆的重心，D 是BC 的中点，15AB AC →→==，，则BC OD →→⋅=____4___14.已知向量,,a b c →→→满足：1,2a b →→==，c a b →→→=+，且c a →→⊥，则a →与b →的夹角大小是_120︒_________15.对任意两个非零的平面向量,αβ,定义αβαβββ⋅︒=⋅，若平面向量,a b →→满足0a b →→≥>，,a b →→的夹角0,4πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，且a b ︒和b a ︒都在集合2n n Z ⎧⎫∈⎨⎬⎩⎭中，则a b ︒= ______32_____16.设1AB →=,若2CA CB →→=,则CA CB →→⋅的最大值为_____2___17.如图，线段AB 的长度为2，点A,B 分别在x 非负半轴和 y 非负半轴上滑动，以线段AB 为一边，在第一象限内作矩形ABCD ，BC=1,O 为坐标原点，则OC OD →→⋅的取值范围是___[]1,3________18.如图，扇形AOB 的弧的中点为M ，动点C,D 分别在线段120AOB ︒∠=,则MC MD →→⋅的取值范围是____31,82⎡⎤⎢⎥⎣⎦_______19.在平行四边形ABCD 中，3A π∠=,边AB,AD 的长分别为2,1，若M,N 分别是BC,CD 上的点，且满足D CB ABM CN BCCD→→→→=，则AM AN →→⋅的取值范围是___[]2,5_______20.线段AB 的长度为2，点A,B 分别在x 非负半轴和y 非负半轴上滑动，以线段AB 为一边，在第一象限内作矩形ABCD ，BC=1,O 为坐标原点，则OC OD →→⋅的取值范围是___[]1,3________21.如图，在OAB ∆中，点P 是线段OB 及AB,AO 的延长线所围成的阴影区域内（含边界）的任意一点，且OP xOA y OB →→→=+,则在直角坐标平面上，实数对(),x y 所表示的区域在直线3y x -=的右下侧部分的面积是 ____72______22.在平行四边形ABCD 中，3π=∠A ，边AB 、AD 的长分别为2、1，若M 、N 分别是边BC 、CD ||||CD BC =⋅的取值范围是 。
4.5.1 向量的数量积一、两个向量的夹角1.定义:已知两个非零向量a 和b ,如图所示,作OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =a ,OB⃗⃗⃗⃗⃗ =b ,则① 叫作向量a 与b 的夹角.2.范围:② .3.当θ=③ 时,a 与b 同向;当θ=④ 时,a 与b 反向;当θ=⑤ 时,我们说a 与b 垂直,记作⑥ . 二、向量的投影如图,OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =a ,OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =b ,过点B 作BB 1⊥OA 于点B 1,则OB 1=|b |cos θ,⑦ 叫作向量b 在a 方向上的投影.三、向量的数量积1.定义:已知两个向量a 和b ,它们的夹角为θ,把⑧ 叫作a 与b 的数量积(或内积),记作a ·b ,即a ·b =⑨ .2.几何意义:向量a 与向量b 的数量积等于a 的长度⑩ 与b 在a 方向上的投影 的乘积,或b 的长度|b |与a 在b 方向上的投影 的乘积.3.性质:(1)若a 与b 同向,则a ·b = ;若a 与b 反向,则a ·b = . (2)对任意两个向量a ,b,有|a ·b |≤ ,当且仅当a ∥b 时等号成立. 4.运算律:给定向量a ,b ,c 和实数λ,有 (1)a ·b = (交换律);(2)(λa )·b = = (结合律); (3)a ·(b +c )= (分配律).一、选择题1.若a ·b <0,则a 与b 的夹角θ的取值范围是( ) A.0°≤θ<90°B.90°≤θ<180°C.90°<θ≤180°D.90°<θ<180°2.下列四个命题:①若a -b =0,则a =b ;②若a ·b =0,则a =0或b =0;③若λ∈R 且λa=0,则λ=0或a =0;④对任意两个单位向量e 1,e 2,都有e 1·e 2≤1. 其中正确的命题是( )A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④3.已知|a |=3,|b |=5,且a ·b =12,则向量a 在b 方向上的投影为( ) A.15 B.512 C.125 D.4 二、填空题4.在Rt△ABC 中,∠C=90°,AC=3,CB=4,设AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =b ,CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =a ,BA ⃗⃗⃗⃗⃗ =c ,则a ·b +b ·c +c ·a 的值为 .5.已知|a |=3,|b |=4,两向量的夹角为60°,则(a +2b )·(a -3b )= . 三、解答题6.已知正三角形ABC 的边长为1.求: (1)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ; (2)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ; (3)BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ .知识清单①<a,b> ②[0,π] ③0 ④π ⑤π2 ⑥a⊥b ⑦|b|·cos θ ⑧|a|·|b|·cos θ ⑨|a|·|b|·cos θ ⑩|a| |b|·cos θ |a|·cos θ|a|·|b|-|a|·|b||a|·|b|b·aλ(a·b) a·(λb)a·b+a·c基础过关一、选择题1.C 由a·b<0知,a 与b 的夹角θ的取值范围为90°<θ≤180°.2.C ①是正确的;因为a·b=|a||b|cos θ=0⇒|a|=0或|b|=0或cos θ=0⇒a=0或b=0或θ=90°,故②是错误的;③是正确的;④中,e 1·e 2=|e 1|·|e 2|cos θ=cos θ≤1,故④是正确的.3.C a 在b 方向上的投影为a ·b |b |=125. 二、填空题 4.答案 -25解析 ∵a·b=0,∴a·b+b·c+c·a=0+c·(b+a)=-c 2=-25. 5.答案 -93解析 ∵a·b=|a||b|cos 60°=12×3×4=6,∴(a+2b)·(a -3b)=a 2-a·b -6b 2=9-6-6×16=-93. 三、解答题6.解析 因为△ABC 为正三角形,所以|AB|=|BC|=|CA|=1,且∠ABC=∠BCA=∠CAB=60°. (1)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ||AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |cos<AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC⃗⃗⃗⃗⃗ >=1×1×cos 60°=12. (2)AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ||BC ⃗⃗⃗⃗⃗ |cos<AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BC⃗⃗⃗⃗⃗ >=1×1×cos 120°=-12. (3)BC⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =|BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ||AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |cos<BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ >=1×1×cos<CB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,CA ⃗⃗⃗⃗⃗ >=cos 60°=12.。
20XX年高中测试高中试题试卷科目：年级：考点：监考老师：日期：平面向量的数量积、平移·典型例题精析公式，可求a与b的夹角α．于是例2已知a＋b=（2，－8），a－b=（－8，16），求a·b及a与b的夹角θ．【分析】与例1不同的是，题目给出平面向量的坐标表示，可由已知条件求出a，b的坐标，再用向量的数量积定义求解．【解】由a＋b=（2，－8），a－b=（－8，16），二式相加，解得a=（－3，4）；二式相减，解得b=（5，－12）．于是 a·b=（－3）×5＋4×（－12）=－63．求a，b的夹角θ也可用坐标表示式计算．【说明】如果知道两个向量的坐标，可直接求其夹角，不必利用定义去求模及数量积．例3 已知两个向量a=（3，4），b=（2，－1），当a+xb与a－b垂直时，求x的值．【分析】利用已知向量a与b表示a+xb，a－b，根据向量垂直的充要条件，得到关于x的关系式．【解法一】∵（a+xb）⊥（a－b），∴（a+xb）·（a－b）=0．a·b=3×2＋4×（－1）=2，∴25+（x－1）×2－5x=0．【解法二】∵a=（3，4），b=（2，－1），∴a+xb=（3，4）+x（2，－1）=（2x+3，4－x），a－b=（3，4）－（2，－1）=（1，5）．由于（a+xb）⊥（a－b），∴（a+xb）·（a－b）=0，从而（2x+3）×1＋（4－x）×5=0，2x+3+20－5x=0，【说明】使用数量积的知识解决问题时，应注意有使用向量式或坐标两种形式的思路．例4 平面内三点A，B，C在一条直线上，=（－2，m），=（n，1），=（5，－1），且⊥，求实数m，n的值．【分析】因为A，B，C三点共线，可由向量共线的充要条件得到关于m，n 的一个关系式；又因为向量⊥，再由向量垂直的充要条件，得到关于m，n的第二个关系式．对这两个关系式联立求解即可．【解】∵A，B，C三点在一条直线上，∴向量与共线．于是，存在实数λ，使=λ．又=（－2，m），=（n，1），=（5，－1），∴=－=（7，－1－m），=－=（n+2，1－m）．∴（7，－1－m）=λ（n+2，1－m）．故有二式相除，消去λ，得∴mn－5m+n+9=0．①又⊥，∴·=0，即（－2）×n+m×1=0，m－2n=0．②由②得m=2n，代入①，得相应的 m=6，m=3．【说明】上面解法中，式①可由向量共线的坐标表达式求得，因为=（7，－1－m），＝（n＋2，1－m），与共线，所以7×（1－m）－（n＋2）（－1－m）=0，同样可以得到mn－5m+n+9=0．例5 平面内有向量=（1，7），=（5，1），=（2，1），点X为直线OP上的一个动点．（1）当·取最小值时，求的坐标；（2）当点X满足（1）的条件和结论时，求cos∠AXB的值．【分析】因为点X在直线OP上，向量与共线，可以得到关于坐标的一个关系式；再根据·的最小值，求得，而cos∠AXB是向量与夹角的余弦，利用数量积的知识容易解决．【解】（1）设=（x，y）．∵点X在直线OP上，∴向量与共线．又=（2，1），∴x×1－y×2=0，即 x=2y．∴=（2y，y）．又=－，OA=（1，7），∴=（1－2y，7－y）．同样=－=（5－2y，1－y）．于是·=（1－2y）（5－2y）+（7－y）（1－y）有最小值－8．此时=（4，2）．（2）当=（4，2），即y=2时，有=（－3，5），=（1，－1），·=（－3）×1＋5×（－1）=－8．【说明】由于X是OP上的动点，则向量，均是不确定的，它们的模和方向均是变化的，于是它们的数量积·也处在不确定的状态，这个数量积由与的模||与||及它们的夹角三个要素同时决定，由解题过程即可以看出它们都是变量y的函数．另外，求出与的坐标后，可直接用坐标公式求这两个向量夹角的余弦值．例6 如图5－3－2，在平行四边形ABCD中，BC=2AB，∠ABC=60°，自A 向对角线BD引垂线，并延长交BC于E，求BE∶EC．【分析】由于BC=2AB，∠ABC=60°，可以、为基底表示图中的向量，其中⊥是最可利用的条件．又=－，，于是可建立m与n的关系式．【解】设=a，=c，BE∶EC=m∶n，则又=+=c+a，且⊥，∴·=0，∴4m－n－（m+n）=0．∴3m=2n．∴m∶n=2∶3．故BE∶EC=2∶3．例7如图5－3－3，在△ABC中，由A与B分别向对边BC与CA作垂线AD与BE，且AD与BE交于H，连结CH，用向量法证明CH⊥AB．【证法一】∵AD⊥BC，H在AD上，∴⊥．而=－，∴（－）·=0．∴·－·=0．①又⊥，∴·=0，即（－）·=0，·－·=0．②注意到①，②式中·=·，故①－②，得·（－）=0，即·（＋）=0，·=0．∴⊥，即 CH⊥AB．【证法二】如图5－3－4，在平面内任取一点O．∵=－，⊥，∴·=0，即（－）·（－）=0．∴·（－）=·（－）．①同理，由⊥，可得·（－）=·（－）．②①+②，得·（－）=·－·，即·（－）=·（－），（－）·（－）=0，·=0，∴⊥，故 CH⊥AB．【说明】用向量法证明CH⊥AB，只要证得·=0即可．因此证明中，都将已知条件中的·=0，·=0，运用减法的意义，将，分解成含的形式，再构造出·的形式，寻求结论．证法二中，在平面内任取一点O，使图中所用向量均用以O为起点的向量表示，将已知向量的关系相对集中，这种方法应注意学习和使用．例8 设平面内有两个向量a=（cosα，sinα）， b＝（cosβ，sinβ），且0＜α＜β＜π．（1）证明（a＋b）⊥（a－b）；（2）若两个向量ka＋b与a－kb的模相等，求β－α的值（k≠0，k∈R）．【分析】题目的条件及所求结论均非常明确，只要能得到（a＋b）·（a－b）=0，即可证得（1），再利用|ka+b|与|a－kb|相等，确定β－α的值．【解】（1）∵a=（cosα，sinα），b=（cosβ，sinβ），∴a＋b＝（cosα＋cosβ，sinα＋sinβ），a－b=（cosα－cosβ，sinα－sinβ）．∴（a＋b）·（a－b）=（cosα＋cosβ）（cosα－cosβ）＋（sinα＋sinβ）（sinα－sinβ）=1－1=0．∴（a＋b）⊥（a－b）．证得结论．于是（*）式化为 4kcos（α－β）=0．由于k∈R，k≠0，∴cos（α－β）=0，即cos（β－α）=0．而0＜α＜β＜π，【说明】由解题过程可知a与b均是单位向量，由向量加法的平行四边形法则，可知a＋b，a－b是以a，b为邻边的平行四边形两条对角线，从（1）中a＋b与a－b垂直，可知这个平行四边形是菱形，而由（2）知|ka+b|=|a－kb|时，a与b的夹角为|α－β|=90°．因为a·b=cos（α－β），a·b=|a|·|b|cosθ．故cos（α－β）=cosθ，又0＜α＜β＜π，有θ=|α－β|（θ为a与b的夹角）．这时a⊥b．此时由a及b为邻边组成的四边形是正方形．例9 现有7个向量，其中任何3个向量之和的长度都与其余4个向量的和的长度相等，求证这7个向量的和向量是零向量．两边平方，得即 |α|=0．∴α=0．例10（1）将点A（2，4）按向量a=（－5，－2）平移后，所得到的对应点A′的坐标是_______．【解】（1）设A′点的坐标为（x′，y′），由平移公式得∴A′（－3，2）．（2）设平移向量a=（h，k）．。
高三数学向量积练习题1. 已知向量a = 3i + 4j + 2k，向量b = 2i - 5j + 3k，求向量a和向量b的数量积。
解析：数量积可以通过向量的坐标分量进行计算。
两个向量a和b 的数量积记作a·b，可通过下式计算：a·b = ai·bi + aj·bj + ak·bk将向量a和b的坐标分量代入上述公式，可得：a·b = (3)(2) + (4)(-5) + (2)(3) = 6 - 20 + 6 = -8因此，向量a和向量b的数量积为-8。
2. 已知向量a = 2i + 3j - 4k，向量b = i - j + 2k，求向量a和向量b的向量积。
解析：向量积可以通过向量的坐标分量进行计算。
两个向量a和b 的向量积记作a×b，可通过下式计算：a×b = (ajbk - akbj)i + (akbi - aibi)j + (aibi - ajbi)k将向量a和b的坐标分量代入上述公式，可得：a×b = [(3)(2) - (-4)(-1)]i + [(-4)(2) - (2)(2)]j + [(2)(-1) - (3)(-1)]k= [6 - 4]i + [-8 - 4]j + [-2 + 3]k= 2i - 12j + 1k因此，向量a和向量b的向量积为2i - 12j + 1k。
3. 已知向量a = 3i + j，向量b = 2i - 4j，求向量a和向量b的数量积和向量积。
解析：数量积的计算与题目1相同，向量积的计算与题目2相同。
数量积：a·b = ai·bi + aj·bj= (3)(2) + (1)(-4)= 6 - 4= 2向量积：a×b = [(1)(-4) - (j)(2)]i + [(3)(2) - (3)(-4)]j + [(3)(-4) - (1)(2)]k= (-4 - 2)i + (6 + 12)j + (-12 - 2)k= -6i + 18j - 14k因此，向量a和向量b的数量积为2，向量积为-6i + 18j - 14k。
