高中人教A版数学必修4:习题课(三) Word版含解析

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一、选择题

1.对于非零向量ab下列说法不正确的是( )

A.若a=b则|a|=|b|

B.若a∥b则a=b或a=-b

C.若a⊥b则a·b=0

D.a∥b与ab共线是等价的

答案:B

解析:根据平面向量的概念和性质可知a∥b只能保证a与b的方向相同或相反但模长不确定因此B错误.

2.设向量ab满足|a+b|=10|a-b|=6则a·b=( )

A.1 B.2

C.3 D.5

答案:A

解析:将已知两式左右两边分别平方得 a2+2a·b+b2=10a2-2a·b+b2=6两式相减并除以4可得a·b=1

3.设xy∈R向量a=(x1)b=(1y)c=(2-4)且a⊥cb∥c则|a+b|等于( )

A5 B10

C.2 5 D.10

答案:B

解析:∵a⊥c∴2x-4=0x=2又b∥c∴2y+4=0∴y=-2∴a+b=(x+11+y)=(3-1).

∴|a+b|=10

4.对于非零向量αβ定义一种向量积:α°β=α·ββ·β已知非零向量ab的夹角θ∈π4,π2且a°bb°a都在集合

n2n∈N中则a°b=(

)

A52或32 B12或32

C.1

D12

答案:D

解析:a°b=a·bb·b=|a|·|b|cosθ|b|2=|a|cosθ|b|=n2n∈N①同理可得b°a=b·aa·a=|a|·|b|cosθ|a|2=|b|cosθ|a|=m2m∈N②再由a与b的夹角θ∈π4,π2可得cos2θ∈0,12①②两式相乘得cos2θ=mn4mn∈N∴m=n=1∴a°b=n2=12选D

二、填空题

7.若向量OA→=(1-3)|OB→|=|OA→|OA→·OB→=0则|AB→|=________

答案:25

解析:因为|AB→|2=|OB→-OA→|2=|OB→|2+|OA→|2-2OA→·OB→=10+10-0=20所以|AB→|=20=25

8.已知向量ab满足|a|=1|b|=3a+b=(31)则向量a+b与向量a-b的夹角是________.

答案:2π3

解析:因为|a-b|2+|a+b|2=2|a|2+2|b|2所以|a-b|2=2|a|2+2|b|2-|a+b|2=2+6-4=4故|a-b|=2因此cos〈a-ba+b〉=a-b·a+b|a-b|·|a+b|=1-34=-12故所求夹角是2π3

9.设正三角形ABC的面积为2边ABAC的中点分别为DEM为线段DE上的动点则MB→·MC→+BC→2的最小值为________.

答案:532

解析:设正三角形ABC的边长为2a因为正三角形ABC的面积为2所以a2=233设MD=x(0≤x≤a)则ME=a-xMB→·MC→+BC→2=(MD→+DB→)·(ME→+EC→)+BC→2=MD→·ME→+MD→·EC→+DB→·ME→+DB→·EC→+BC→2=-x(a-x)+xacos120°+(a-x)acos120°+a2cos60°+4a2=x2-ax+4a2当x=a2时MB→·MC→+BC→2取得最小值a22-a×a2+4a2=154a2=532

三、解答题

10.已知|a|=4|b|=8a与b的夹角是120°

(1)求a·b及|a+b|的值;

(2)当k为何值时(a+2b)⊥(ka-b)?

解:(1)a·b=|a||b|cos120°=-16

|a+b|=a+b2

=a2+b2+2a·b

=43

(2)由题意知(a+2b)·(ka-b)=ka2+(2k-1)a·b-2b2=0

即16k-16(2k-1)-2×64=0解得k=-7

11.如图在△OAB中P为线段AB上一点且OP→=xOA→+yOB→

(1)若AP→=PB→求xy的值;

(2)若AP→=3PB→|OA→|=4|OB→|=2且OA→与OB→的夹角为60°求OP→·AB→的值.

解:(1)若AP→=PB→则OP→=12OA→+12OB→

故x=y=12

(2)若AP→=3PB→则OP→=14OA→+34OB→

OP→·AB→=错误!·(错误!-错误!)

=-14OA→2-12OA→·OB→+34OB→2

=-14×42-12×4×2×cos60°+34×22

=-3

能力提升

12.已知A(10)B(5-2)C(84)D(46)那么四边形ABCD为( )

A.正方形 B.菱形

C.梯形 D.矩形

答案:D

解析:AB→=(4-2)BC→=(36). AB→·BC→=4×3+(-2)×6=0故AB→⊥BC→

又DC→=(4-2)故 AB→=DC→

又|AB→|=20=2 5|BC→|=45=3 5故|AB→|≠|BC→|所以四边形ABCD为矩形.

13.在平面直角坐标系中已知三点A(40)B(t2)C(6t)t∈RO为坐标原点.

(1)若△ABC是直角三角形求t的值;

(2)若四边形ABCD是平行四边形求|OD→|的最小值.

解:(1)由题意得AB→=(t-42)AC→=(2t)BC→=(6-tt-2)

若∠A=90°则AB→·AC→=0即2(t-4)+2t=0∴t=2;

若∠B=90°则AB→·BC→=0即(t-4)(6-t)+2(t-2)=0

∴t=6±22;

若∠C=90°则AC→·BC→=0即2(6-t)+t(t-2)=0无解

∴满足条件的t的值为2或6±22

(2)若四边形ABCD是平行四边形则AD→=BC→设点D的坐标为(xy)

即(x-4y)=(6-tt-2)∴ x=10-ty=t-2即D(10-tt-2)

∴|OD→|=10-t2+t-22

=2t2-24t+104

∴当t=6时|OD→|取得最小值42