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专题6.3 平面向量的应用（知识点讲解）【知识框架】【核心素养】1.以平面图形为载体，考查平面向量基本定理、数量积、向量的夹角、模的计算，凸显数学运算、直观想象的核心素养．2．与三角函数、向量的坐标表示相结合，考查向量的数量积、向量的夹角、模的计算，凸显数学运算的核心素养．3．与平面几何问题相结合，考查平面向量基本定理、数量积等的应用，凸显数学运算、数学建模、直观想象的核心素养．【知识点展示】（一）平面向量与平面几何1.向量在平面几何中的应用主要有以下方面：(1)证明线段相等、平行，常运用向量加法的三角形法则、平行四边形法则，有时也用到向量减法的意义．(2)证明线段平行、三角形相似，判断两直线(或线段)是否平行，常运用向量平行(共线)的条件：a∥b⇔a＝λb(或x1y2－x2y1＝0)．(3)证明线段的垂直问题，如证明四边形是矩形、正方形，判断两直线(线段)是否垂直等，常运用向量垂直的条件：a⊥b⇔a·b＝0(或x1x2＋y1y2＝0)．(4)求与夹角相关的问题，往往利用向量的夹角公式 cos θ＝a ·b|a ||b |．(5)向量的坐标法，对于有些平面几何问题，如长方形、正方形、直角三角形等，建立直角坐标系，把向量用坐标表示，通过代数运算解决几何问题． 2.向量与平面几何综合问题的解法 (1)坐标法把几何图形放在适当的坐标系中，则有关点与向量就可以用坐标表示，这样就能进行相应的代数运算和向量运算，从而使问题得到解决． (2)基向量法适当选取一组基底，沟通向量之间的联系，利用向量间的关系构造关于未知量的方程进行求解． （二）平面向量与解析几何 向量在解析几何中的作用(1)载体作用：向量在解析几何问题中出现，多用于“包装”，解决此类问题时关键是利用向量的意义、运算脱去“向量外衣”，导出曲线上点的坐标之间的关系，从而解决有关距离、斜率、夹角、轨迹、最值等问题． (2)工具作用：利用a ⊥b ⇔a·b ＝0；a ∥b ⇔a ＝λb(b ≠0)，可解决垂直、平行问题，特别是向量垂直、平行的坐标表示在解决解析几何中的垂直、平行问题时经常用到． （三）平面向量与三角函数解决这类问题的关键是应用向量知识将问题准确转化为三角问题，再利用三角知识进行求解． （四）平面向量在物理中的应用数学中对物理背景问题主要研究下面两类： (1)力向量力向量是具有大小、方向和作用点的向量，它与前面学习的自由向量不同，但力是具有大小和方向的量，在不计作用点的情况下，__可用向量求和的平行四边形法则，求两个力的合力__． (2)速度向量速度向量是具有大小和方向的向量，因而__可用求向量和的平行四边形法则，求两个速度的合速度__． （五）常用结论：运用向量表示三角形的外心、重心、垂心及内心(1)|OA →|＝|OB →|＝|OC →|(或OA →2＝OB →2＝OC →2)⇔O 是△ABC 的内心； (2)OA →＋OB →＋OC →＝0⇔O 是△ABC 的重心；(3)OA →·OB →＝OB →·OC →＝OC →·OA →⇔O 是△ABC 的垂心；(4)OA →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫AB →|AB →|－AC →|AC →|＝OB →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫BA →|BA →|－BC →|BC →|＝OC →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫CA →|CA →|－CB →|CB →|⇔O 是△ABC 的内心．【常考题型剖析】题型一：平面向量与平面几何例1.（2022·全国·高三专题练习）若O 在ABC 所在的平面内，且满足以下条件0||||||||||AC AB BC BA CA CB OA OB OC AC AB BC CA CB BA ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⋅-=⋅-=⋅-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭，则O 是ABC 的（ ） A ．垂心 B ．重心 C ．内心 D ．外心例2．（2019·江苏·高考真题）如图，在ABC 中，D 是BC 的中点，E 在边AB 上，BE =2EA ，AD 与CE 交于点O .若6AB AC AO EC ⋅=⋅，则ABAC的值是_____. 【总结提升】1.用平面向量解决几何问题，往往涉及平行、垂直．2.处理几何问题有两个角度，一是注意选定基底，用相同的向量表示研究对象；二是通过建立坐标系，利用向量的坐标运算求解．3.要证明两线段平行，如AB ∥CD ，则只要证明存在实数λ≠0，使AB →＝λCD →成立，且AB 与CD 无公共点． 4.要证明A 、B 、C 三点共线，只要证明存在一实数λ≠0，使AB →＝λAC →． 5.要求一个角，如∠ABC ，只要求向量BA →与向量BC →的夹角即可．6.在解决求长度的问题时，可利用向量的数量积及模的知识，解题过程中用到的整体代入使问题得到简捷、明了的解决．题型二：平面向量与平面解析几何例3.【多选题】（2022·全国·高考真题）已知O 为坐标原点，过抛物线2:2(0)C y px p =>焦点F 的直线与C 交于A ，B 两点，其中A 在第一象限，点(,0)M p ，若||||AF AM =，则（ ） A ．直线AB 的斜率为B ．||||OB OF =C ．||4||AB OF > D ．180OAM OBM ∠+∠<︒例4.（2017·天津·高考真题（文））设抛物线24y x =的焦点为F ，准线为l .已知点C 在l 上，以C 为圆心的圆与y 轴的正半轴相切于点A .若120FAC ∠=︒，则圆的方程为_______ .例5.（2018·江苏·高考真题）在平面直角坐标系xOy 中，A 为直线:2l y x =上在第一象限内的点，()5,0B ，以AB 为直径的圆C 与直线l 交于另一点D ．若0AB CD ⋅=，则点A 的横坐标为________．例6.（2022·全国·高三专题练习）已知平行四边形ABCD 的三个顶点A 、B 、C 的坐标分别是（-2，1）、（-1，3)、(3，4). 在x 轴是否存在一点P ，使得ADP △为直角三角形，求此时P 点的坐标 【总结提升】主要有两种类型，一是在给定的坐标系中，应用向量研究曲线问题；二是需根据几何图形特点，建立合适的坐标系，利用向量表示集合元素，研究曲线问题. 题型三：平面向量与三角函数例7.【多选题】（2021·全国·高考真题）已知O 为坐标原点，点()1cos ,sin P αα，()2cos ,sin P ββ-，()()()3cos ,sin P αβαβ++，1,0A ，则（ ） A ．12OP OP = B ．12AP AP = C ．312OA OP OP OP ⋅=⋅ D ．123OA OP OP OP ⋅=⋅ 例8．（2021·江苏苏州·高三阶段练习）如图，点A 是单位圆O 与x 轴正半轴的交点，点B 是圆O 上第一象限内的动点，将点B 绕原点O 逆时针旋转3π至点C ，记AOB θ∠=. (1)若点B 的坐标为34,55⎛⎫⎪⎝⎭，求点C 的坐标；(2)若()f BC OA θ=⋅，求()f θ的单调递增区间. 题型四：平面向量与物理学例9.（2021·全国·高三专题练习）在日常生活中，我们会看到两人共提一个行李包的情境（如图）假设行李包所受重力均为G ，两个拉力分别为12F F ，，若121,F F F =与2F 的夹角为θ，则以下结论正确的是（ ）A ．1F 的最小值为12G B ．θ的范围为[0,]πC ．当2πθ=时，12||2F G =D ．当23πθ=时，1||F G = 例10．（2021·全国·高三专题练习）如图，重为10N 的匀质球，半径R 为6cm ，放在墙与均匀的AB 木板之间，A 端锁定并能转动，B 端用水平绳索BC 拉住，板长20AB cm =，与墙夹角为α，如果不计木板的重量，则α为何值时，绳子拉力最小？最小值是多少？【总结提升】1.求几个力的合力，可以用几何法，通过解三角形求解，也可用向量法求解．2．如果一个物体在力G 的作用下产生位移为s ，那么力F 所做的功W ＝|F ||s |cos θ，其中θ是F 与s 的夹角．由于力和位移都是向量，所以力所做的功就是力与位移的数量积． 题型五：平面向量中的最值(范围)问题例11.（2018·天津·高考真题（理））如图，在平面四边形ABCD 中，,,120,1,AB BC AD CD BAD AB AD ⊥⊥∠===若点E 为边CD 上的动点，则AE BE ⋅的最小值为（ ）A ．2116 B ．32C ．2516D ．3例12．（2018·浙江·高考真题）已知a 、b 、e 是平面向量，e 是单位向量．若非零向量a 与e 的夹角为3π，向量b 满足2430b e b -⋅+=，则a b -的最小值是（ ）A 1B 1C ．2D ．2例13.（上海·高考真题）已知曲线C ：x =l ：x=6.若对于点A （m ，0）,存在C 上的点P 和l 上的点Q 使得0AP AQ +=，则m 的取值范围为 .例14.（2021·浙江·高考真题）已知平面向量,,,(0)a b c c ≠满足()1,2,0,0a b a b a b c ==⋅=-⋅=.记向量d 在,a b 方向上的投影分别为x ，y ，d a -在c 方向上的投影为z ，则222x y z ++的最小值为___________.例15. （2022·湖北省仙桃中学模拟预测）如图直角梯形ABCD 中，EF 是CD 边上长为6 的可移动的线段，4=AD ，AB =12BC = ，则BE BF ⋅的取值范围为 ________________ .例16.（广东·高考真题）已知ABC 的三个顶点的直角坐标分别为A(3,4)、B(0,0)、Ｃ(c,0)（1）若c=5，求sin ∠A 的值；（2） 若∠A 为钝角，求c 的取值范围； 【总结提升】1.平面向量中的范围、最值问题是热点问题，也是难点问题，此类问题综合性强，体现了知识的交汇组合．其基本题型是根据已知条件求某个变量的范围、最值，比如向量的模、数量积、向量夹角、系数的范围等，2.解题思路通常有两种：一是“形化”，即利用平面向量的几何意义，先将问题转化为平面几何中的最值或取值范围问题，然后根据平面图形的特征直接进行判断；二是“数化”，即利用平面向量的坐标运算，先把问题转化为代数中的函数最值与值域、不等式的解集、方程的有解等问题，然后利用函数、不等式、方程有关知识来解决.专题6.3 平面向量的应用（知识点讲解）【知识框架】【核心素养】1.以平面图形为载体，考查平面向量基本定理、数量积、向量的夹角、模的计算，凸显数学运算、直观想象的核心素养．2．与三角函数、向量的坐标表示相结合，考查向量的数量积、向量的夹角、模的计算，凸显数学运算的核心素养．3．与平面几何问题相结合，考查平面向量基本定理、数量积等的应用，凸显数学运算、数学建模、直观想象的核心素养．【知识点展示】（二）平面向量与平面几何1.向量在平面几何中的应用主要有以下方面：(1)证明线段相等、平行，常运用向量加法的三角形法则、平行四边形法则，有时也用到向量减法的意义．(2)证明线段平行、三角形相似，判断两直线(或线段)是否平行，常运用向量平行(共线)的条件：a∥b⇔a＝λb(或x1y2－x2y1＝0)．(3)证明线段的垂直问题，如证明四边形是矩形、正方形，判断两直线(线段)是否垂直等，常运用向量垂直的条件：a⊥b⇔a·b＝0(或x1x2＋y1y2＝0)．(4)求与夹角相关的问题，往往利用向量的夹角公式 cos θ＝a ·b|a ||b |．(5)向量的坐标法，对于有些平面几何问题，如长方形、正方形、直角三角形等，建立直角坐标系，把向量用坐标表示，通过代数运算解决几何问题． 2.向量与平面几何综合问题的解法 (1)坐标法把几何图形放在适当的坐标系中，则有关点与向量就可以用坐标表示，这样就能进行相应的代数运算和向量运算，从而使问题得到解决． (2)基向量法适当选取一组基底，沟通向量之间的联系，利用向量间的关系构造关于未知量的方程进行求解． （二）平面向量与解析几何 向量在解析几何中的作用(1)载体作用：向量在解析几何问题中出现，多用于“包装”，解决此类问题时关键是利用向量的意义、运算脱去“向量外衣”，导出曲线上点的坐标之间的关系，从而解决有关距离、斜率、夹角、轨迹、最值等问题． (2)工具作用：利用a ⊥b ⇔a·b ＝0；a ∥b ⇔a ＝λb(b ≠0)，可解决垂直、平行问题，特别是向量垂直、平行的坐标表示在解决解析几何中的垂直、平行问题时经常用到． （三）平面向量与三角函数解决这类问题的关键是应用向量知识将问题准确转化为三角问题，再利用三角知识进行求解． （四）平面向量在物理中的应用数学中对物理背景问题主要研究下面两类： (1)力向量力向量是具有大小、方向和作用点的向量，它与前面学习的自由向量不同，但力是具有大小和方向的量，在不计作用点的情况下，__可用向量求和的平行四边形法则，求两个力的合力__． (2)速度向量速度向量是具有大小和方向的向量，因而__可用求向量和的平行四边形法则，求两个速度的合速度__． （五）常用结论：运用向量表示三角形的外心、重心、垂心及内心(1)|OA →|＝|OB →|＝|OC →|(或OA →2＝OB →2＝OC →2)⇔O 是△ABC 的内心； (2)OA →＋OB →＋OC →＝0⇔O 是△ABC 的重心；(3)OA →·OB →＝OB →·OC →＝OC →·OA →⇔O 是△ABC 的垂心；(4)OA →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫AB →|AB →|－AC →|AC →|＝OB →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫BA →|BA →|－BC →|BC →|＝OC →·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫CA →|CA →|－CB →|CB →|⇔O 是△ABC 的内心．【常考题型剖析】题型一：平面向量与平面几何例1.（2022·全国·高三专题练习）若O 在ABC 所在的平面内，且满足以下条件0||||||||||AC AB BC BA CA CB OA OB OC AC AB BC CA CB BA ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⋅-=⋅-=⋅-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭，则O 是ABC 的（ ） A ．垂心 B ．重心 C ．内心 D ．外心【答案】C 【解析】 【分析】||ACAC ，||AB AB 分别表示在边AC 和AB 上的单位向量，可设为AC '和AB '， 则AC AB B C ''''-=，则当0AC AB OA AC AB ⎛⎫⎪⋅-= ⎪⎝⎭时，即OA B C ''⊥， 点O 在BAC ∠的角平分线上，同理证明即可求解. 【详解】||ACAC ，||AB AB 分别表示在边AC 和AB 上的单位向量，可设为AC '和AB '， 则AC AB B C ''''-=，则当0AC AB OA AC AB ⎛⎫⎪⋅-= ⎪⎝⎭时，即OA B C ''⊥，点O 在BAC ∠的角平分线上； ||BCBC ，BA BA 分别表示在边BC 和BA 上的单位向量，可设为BC '和BA '， 则BC BA A C ''''-=，则当0BC BA OB BC BA ⎛⎫⎪⋅-= ⎪⎝⎭时，即OB A C ''⊥， 点O 在ABC ∠的角平分线上；||CA CA ，||CBCB 分别表示在边CA 和CB 上的单位向量，可设为CA '和CB '，则CA CB B A ''''-=，则当0CA CB OC CA CB ⎛⎫⎪⋅-= ⎪⎝⎭时，即OC B A ''⊥， 点O 在ACB ∠的角平分线上，故O 是ABC 的内心. 故选：C.例2．（2019·江苏·高考真题）如图，在ABC 中，D 是BC 的中点，E 在边AB 上，BE =2EA ，AD 与CE 交于点O .若6AB AC AO EC ⋅=⋅，则ABAC的值是_____. 【答案】3.【解析】 【分析】由题意将原问题转化为基底的数量积，然后利用几何性质可得比值. 【详解】如图，过点D 作DF //CE ，交AB 于点F ，由BE =2EA ，D 为BC 中点，知BF =FE =EA ,AO =OD .()()()3632AO EC AD AC AE AB AC AC AE =-=+-()223131123233AB AC AC AB AB AC AB AC AB AC ⎛⎫⎛⎫=+-=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22223211323322AB AC AB AC AB AC AB AC AB AC ⎛⎫=-+=-+= ⎪⎝⎭，得2213,22AB AC =即3,AB AC =故AB AC= 【总结提升】1.用平面向量解决几何问题，往往涉及平行、垂直．2.处理几何问题有两个角度，一是注意选定基底，用相同的向量表示研究对象；二是通过建立坐标系，利用向量的坐标运算求解．3.要证明两线段平行，如AB ∥CD ，则只要证明存在实数λ≠0，使AB →＝λCD →成立，且AB 与CD 无公共点． 4.要证明A 、B 、C 三点共线，只要证明存在一实数λ≠0，使AB →＝λAC →． 5.要求一个角，如∠ABC ，只要求向量BA →与向量BC →的夹角即可．6.在解决求长度的问题时，可利用向量的数量积及模的知识，解题过程中用到的整体代入使问题得到简捷、明了的解决．题型二：平面向量与平面解析几何例3.【多选题】（2022·全国·高考真题）已知O 为坐标原点，过抛物线2:2(0)C y px p =>焦点F 的直线与C 交于A ，B 两点，其中A 在第一象限，点(,0)M p ，若||||AF AM =，则（ ） A ．直线AB的斜率为B ．||||OB OF =C ．||4||AB OF >D ．180OAM OBM ∠+∠<︒【答案】ACD 【解析】 【分析】由AF AM =及抛物线方程求得3(4p A ，再由斜率公式即可判断A 选项；表示出直线AB 的方程，联立抛物线求得(,3p B ，即可求出OB 判断B 选项；由抛物线的定义求出2512p AB =即可判断C 选项；由0OA OB ⋅<，0MA MB ⋅<求得AOB ∠，AMB ∠为钝角即可判断D 选项. 【详解】对于A ，易得(,0)2pF ，由AF AM =可得点A 在FM 的垂直平分线上，则A 点横坐标为3224p pp +=， 代入抛物线可得2233242p y p p =⋅=，则3(4p A ，则直线AB 的斜率为2342p p =-A 正确； 对于B ，由斜率为AB 的方程为2p x y =+，联立抛物线方程得220y py p -=， 设11(,)B x y 1p y p +=，则1y =，代入抛物线得212p x ⎛=⋅ ⎝⎭，解得13p x =，则(,3p B ，则2p OB OF =≠=，B 错误； 对于C ，由抛物线定义知：325244312p p pAB p p OF =++=>=，C 正确；对于D ，2333((,043434p p p p p OA OB ⎛⋅=⋅=⋅=-< ⎝⎭，则AOB ∠为钝角，又2225((,043436p p p p p MA MB ⎛⎛⎫⋅=-⋅-=-⋅-=-< ⎪ ⎝⎭⎝⎭，则AMB ∠为钝角， 又360AOB AMB OAM OBM ∠+∠+∠+∠=，则180OAM OBM ∠+∠<，D 正确. 故选：ACD.例4.（2017·天津·高考真题（文））设抛物线24y x =的焦点为F ，准线为l .已知点C 在l 上，以C 为圆心的圆与y 轴的正半轴相切于点A .若120FAC ∠=︒，则圆的方程为_______ .【答案】22(1)(1x y ++= 【解析】 【详解】设圆心坐标为(1,)C m -，则(0,)A m ，焦点(1,0)F ， (1,0),(1,)AC AF m =-=-，1cos 21AC AF CAF AC AF⋅-∠===-⋅，m =由于圆C 与y 轴得正半轴相切，则取m ，所求圆得圆心为(-，半径为1，所求圆的方程为22(1)(1x y ++=.例5.（2018·江苏·高考真题）在平面直角坐标系xOy 中，A 为直线:2l y x =上在第一象限内的点，()5,0B ，以AB 为直径的圆C 与直线l 交于另一点D ．若0AB CD ⋅=，则点A 的横坐标为________． 【答案】3 【解析】 【详解】分析：先根据条件确定圆方程，再利用方程组解出交点坐标，最后根据平面向量的数量积求结果. 详解：设(),2(0)A a a a >，则由圆心C 为AB 中点得5,,2a C a +⎛⎫⎪⎝⎭易得()()():520C x x a y y a --+-=，与2y x =联立解得点D 的横坐标1,D x =所以()1,2D .所以()55,2,1,22a AB a a CD a +⎛⎫=--=-- ⎪⎝⎭，由0AB CD ⋅=得()()()2551220,230,32a a a a a a a +⎛⎫--+--=--== ⎪⎝⎭或1a =-，因为0a >，所以 3.a =例6.（2022·全国·高三专题练习）已知平行四边形ABCD 的三个顶点A 、B 、C 的坐标分别是（-2，1）、（-1，3)、(3，4). 在x 轴是否存在一点P ，使得ADP △为直角三角形，求此时P 点的坐标【答案】存在，7(,0)4P -或5(,0)2或或(【解析】 【分析】先利用AB DC =求出D 点坐标，再分A 为直角顶点，D 为直角顶点，P 为直角顶点三种情况求解. 【详解】设(,)D a b ，()(1,2),3,4AB DC a b ==--，由AB DC =得3142a b -=⎧⎨-=⎩，解得22a b =⎧⎨=⎩，假设存在，设(,0)P m ，当A 为直角顶点时，(4,1),(2,1)AD AP m ==+-，有4810AD AP m ⋅=+-=，解得74m =-； 当D 为直角顶点时，(4,1),(2,2)AD DP m ==--，有4820AD DP m ⋅=--=，解得52m =；当P 为直角顶点时，(2,1),(2,2)AP m DP m =+-=--，有2420AP DP m ⋅=-+=，解得m =故7(,0)4P -或5(,0)2或或(.【总结提升】主要有两种类型，一是在给定的坐标系中，应用向量研究曲线问题；二是需根据几何图形特点，建立合适的坐标系，利用向量表示集合元素，研究曲线问题. 题型三：平面向量与三角函数例7.【多选题】（2021·全国·高考真题）已知O 为坐标原点，点()1cos ,sin P αα，()2cos ,sin P ββ-，()()()3cos ,sin P αβαβ++，1,0A ，则（ ） A ．12OP OP = B ．12AP AP = C ．312OA OP OP OP ⋅=⋅ D ．123OA OP OP OP ⋅=⋅【答案】AC 【分析】A 、B 写出1OP ，2OP 、1AP ，2AP 的坐标，利用坐标公式求模，即可判断正误；C 、D 根据向量的坐标，应用向量数量积的坐标表示及两角和差公式化简，即可判断正误. 【详解】A ：1(cos ,sin )OP αα=，2(cos ,sin )OP ββ=-，所以1||cos 1OP ==，2||(cos 1OP==，故12||||OP OP =，正确；B ：1(cos 1,sin )AP αα=-，2(cos 1,sin )AP ββ=--，所以1||(cos 2|sin|2AP α===，同理2||(cos 2|sin|2AP β=，故12||,||AP AP 不一定相等，错误；C ：由题意得：31cos()0sin()cos()OA OP αβαβαβ⋅=⨯++⨯+=+，12cos cos sin (sin )cos()OP OP αβαβαβ⋅=⋅+⋅-=+，正确；D ：由题意得：11cos 0sin cos OA OP ααα⋅=⨯+⨯=，23cos cos()(sin )sin()OP OP βαββαβ⋅=⨯++-⨯+()()()cos βαβcos α2β=++=+，故一般来说123OA OP OP OP ⋅≠⋅故错误；故选：AC例8．（2021·江苏苏州·高三阶段练习）如图，点A 是单位圆O 与x 轴正半轴的交点，点B 是圆O 上第一象限内的动点，将点B 绕原点O 逆时针旋转3π至点C ，记AOB θ∠=. (1)若点B 的坐标为34,55⎛⎫⎪⎝⎭，求点C 的坐标；(2)若()f BC OA θ=⋅，求()f θ的单调递增区间.【答案】(1)⎝⎭(2),32ππ⎛⎫⎪⎝⎭【解析】 【分析】（1）利用两角和的正弦和余弦公式可求得点C 的坐标；（2）利用平面向量数量积以及三角恒等变换可得出()sin 6f πθθ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭，利用02πθ<<以及正弦型函数的单调性可求得结果. (1)解：由三角函数的定义可得4sin 5θ=，3cos 5θ=，且点C 的坐标为cos ,sin 33ππθθ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭，所以，1cos cos 32πθθθ⎛⎫+= ⎪⎝⎭1sin sin 32πθθθ⎛⎫+= ⎪⎝⎭故点C 的坐标为⎝⎭.(2)解：()()f BC OA OC OB OA OC OA OB OAθ=⋅=-⋅=⋅-⋅1cos cos cos cos cos cos 332OC OA OB OA ππθθθθθθθ⎛⎫⎛⎫=⋅+-⋅=+-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1cos sin 26πθθθ⎫⎛⎫=-+=-+⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭， 02πθ<<，则2663πππθ<+<，由2263πππθ<+<，解得32ππθ<<， 故函数()f θ的单调递增区间为,32ππ⎛⎫⎪⎝⎭.题型四：平面向量与物理学例9.（2021·全国·高三专题练习）在日常生活中，我们会看到两人共提一个行李包的情境（如图）假设行李包所受重力均为G ，两个拉力分别为12F F ，，若121,F F F =与2F 的夹角为θ，则以下结论正确的是（ ）A ．1F 的最小值为12G B ．θ的范围为[0,]π C ．当2πθ=时，12||2F G =D ．当23πθ=时，1||F G = 【答案】ACD 【解析】 【分析】根据121,F F F =与2F 的夹角为θ，结合受力分析图象，逐一检验答案，得出选项． 【详解】根据受力分析，如图所示：对于A ，当行李包处于平衡状态时，1212F FG ==，正确； 对于B ，当θπ=时，没有向上的分力，错误； 对于C ，当2πθ=时，12||2F G =，正确； 对于D ，当23πθ=时，1||F G =，正确； 故选：ACD例10．（2021·全国·高三专题练习）如图，重为10N 的匀质球，半径R 为6cm ，放在墙与均匀的AB 木板之间，A 端锁定并能转动，B 端用水平绳索BC 拉住，板长20AB cm =，与墙夹角为α，如果不计木板的重量，则α为何值时，绳子拉力最小？最小值是多少？【答案】60α=︒时，f 有最小值12N ．【解析】 【分析】设木板对球的支持力为N ，得到10sin N α=，绳子的拉力为f ，化简得6020cos sin tan 2f ααα⨯=，利用三角函数的基本性质和基本不等式，即可求解. 【详解】如图所示，设木板对球的支持力为N ，则10sin N α=，设绳子的拉力为f ，又由20cos AC α=，6tan 2AD α=， 由动力矩等于阻力矩得66020cos tansin tan22f N αααα⨯=⨯=，所以26033312cos 1cos 1cos (1cos )20cos sin tan()224f ααααααα==≥==+--， 当且仅当cos 1coa αα=-即1cos 2α=，即60α=︒时，f 有最小值12N ． 【总结提升】1.求几个力的合力，可以用几何法，通过解三角形求解，也可用向量法求解．2．如果一个物体在力G 的作用下产生位移为s ，那么力F 所做的功W ＝|F ||s |cos θ，其中θ是F 与s 的夹角．由于力和位移都是向量，所以力所做的功就是力与位移的数量积． 题型五：平面向量中的最值(范围)问题例11.（2018·天津·高考真题（理））如图，在平面四边形ABCD 中，,,120,1,AB BC AD CD BAD AB AD ⊥⊥∠===若点E 为边CD 上的动点，则AE BE ⋅的最小值为（ ）A ．2116 B ．32C ．2516D ．3 【答案】A 【解析】 【详解】分析：由题意可得ABD △为等腰三角形，BCD △为等边三角形，把数量积AE BE ⋅分拆，设(01)DE tDC t =≤≤，数量积转化为关于t 的函数，用函数可求得最小值。
§5.4平面向量的综合应用题型一平面向量在几何中的应用例1(1)如图，在△ABC 中，cos ∠BAC ＝14，点D 在线段BC 上，且BD ＝3DC ，AD ＝152，则△ABC 的面积的最大值为________．答案15解析设△ABC 的内角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，因为BD ＝3DC ，AD →＝14AB →＋34AC →，又AD ＝152，cos ∠BAC ＝14，所以AD →214AB ＋34AC ＝116c 2＋916b 2＋38bc cos ∠BAC ＝116c 2＋916b 2＋332bc ，又154＝116c 2＋916b 2＋332bc ＝14c 234b ＋332bc ≥2×14c ×34b ＋332bc ＝1532bc ，当且仅当c ＝3b 时，等号成立．所以bc ≤8，又sin ∠BAC ＝154，所以S △ABC ＝12bc sin ∠BAC ≤12×8×154＝15.(2)(2022·天津)在△ABC 中，CA →＝a ，CB →＝b ，D 是AC 的中点，CB →＝2BE →，试用a ，b 表示DE →为________，若AB →⊥DE →，则∠ACB 的最大值为________．答案32b －12a π6解析DE →＝CE →－CD →＝32b －12a ，AB →＝CB →－CA →＝b －a ，由AB →⊥DE →得(3b －a )·(b －a )＝0，即3b 2＋a 2＝4a ·b ，所以cos ∠ACB ＝a ·b |a ||b |＝3b 2＋a 24|a ||b |≥23|a ||b |4|a ||b |＝32，当且仅当|a |＝3|b |时取等号，而0<∠ACB <π，所以∠ACB，π6.思维升华用向量方法解决平面几何问题的步骤平面几何问题――→设向量向量问题――→计算解决向量问题――→还原解决几何问题．跟踪训练1(1)在△ABCBC →＝0，且AB →|AB →|·AC →|AC →|＝12，则△ABC 为()A ．等边三角形B ．直角三角形C ．等腰三角形D ．三边均不相等的三角形答案A解析AB →|AB →|，AC →|AC →|分别表示AB →，AC →方向上的单位向量，AB →|AB →|＋AC →|AC →|在∠A 的角平分线上，BC →＝0，∴|AB →|＝|AC →|，又AB →|AB →|·AC →|AC →|＝12，∴cos 〈AB →，AC →〉＝AB →|AB →|·AC →|AC →|＝12，则AB →与AC →的夹角为60°，即∠BAC ＝60°，可得△ABC 是等边三角形．(2)在△ABC 中，AC ＝9，∠A ＝60°，D 点满足CD →＝2DB →，AD ＝37，则BC 的长为()A ．37B ．36C ．33D ．6答案A解析因为CD →＝2DB →，所以AD →＝AB →＋BD →＝AB →＋13BC→＝AB →＋13(AC →－AB →)＝23AB →＋13AC →，设AB ＝x ，则AD →2＋13AC ，得37＝49x 2＋49×x ×9cos 60°＋19×92，即2x 2＋9x －126＝0，因为x >0，故解得x ＝6，即AB ＝6，所以|BC →|＝|AC →－AB →|＝|AB →|2＋|AC →|2－2|AB →|·|AC →|cos 60°＝62＋92－2×6×9×12＝37.题型二和向量有关的最值(范围)问题命题点1与平面向量基本定理有关的最值(范围)问题例2如图，在△ABC 中，点P 满足2BP →＝PC →，过点P 的直线与AB ，AC 所在的直线分别交于点M ，N ，若AM →＝xAB →，AN →＝yAC →(x >0，y >0)，则2x ＋y 的最小值为()A ．3B ．32C ．1 D.13答案A解析由题意知，AP →＝AB →＋BP →＝AB →＋BC →3＝AB →＋AC →－AB →3＝2AB →3＋AC →3，又AM →＝xAB →，AN →＝yAC →(x >0，y >0)，∴AP →＝2AM →3x ＋AN →3y，由M ，P ，N 三点共线，得23x ＋13y ＝1，∴2x ＋y ＝(2x ＋y ＝53＋2x 3y ＋2y 3x ≥53＋22x 3y ·2y3x＝3，当且仅当x ＝y 时等号成立．故2x ＋y 的最小值为3.命题点2与数量积有关的最值(范围)问题例3已知在边长为2的正△ABC 中，M ，N 分别为边BC ，AC 上的动点，且CN ＝BM ，则AM →·MN→的最大值为________．答案－43解析建立如图所示的平面直角坐标系，则B (－1,0)，C (1,0)，A (0，3)，则BC →＝(2,0)，CA →＝(－1，3)，设BM →＝tBC →(0≤t ≤1)，则CN →＝tCA →(0≤t ≤1)，则M (2t －1,0)，N (1－t ，3t )，∴AM →＝(2t －1，－3)，MN →＝(2－3t ，3t )，∴AM →·MN →＝(2t －1)×(2－3t )＋(－3)×(3t )＝－6t 2＋4t －2＝－－43，当t ＝13时，AM →·MN →取得最大值－43.命题点3与模有关的最值(范围)问题例4已知a ，b 是单位向量，a ·b ＝0，且向量c 满足|c －a －b |＝1，则|c |的取值范围是()A ．[2－1，2＋1]B ．[2－1，2]C ．[2，2＋1]D ．[2－2，2＋2]答案A解析a ，b 是单位向量，a ·b ＝0，设a ＝(1,0)，b ＝(0,1)，c ＝(x ，y )，|c －a －b |＝|(x －1，y －1)|＝(x －1)2＋(y －1)2＝1，∴(x －1)2＋(y －1)2＝1，|c |表示以(1,1)为圆心，1为半径的圆上的点到原点的距离，故12＋12－1≤|c |≤12＋12＋1，∴2－1≤|c |≤2＋1.思维升华向量求最值(范围)的常用方法(1)利用三角函数求最值(范围)．(2)利用基本不等式求最值(范围)．(3)建立坐标系，设变量构造函数求最值(范围)．(4)数形结合，应用图形的几何性质求最值．跟踪训练2(1)已知平行四边形ABCD 的面积为93，∠BAD ＝2π3，E 为线段BC 的中点．若F 为线段DE 上的一点，且AF →＝λAB →＋56AD →，则|AF →|的最小值为()A.11B ．3 C.7D.5答案D解析设|AB →|＝x ，|AD →|＝y ，则S ＝x ·y ·sin 2π3＝32xy ＝93，∴xy ＝18.∵AF →＝λAB →＋56AD →＝λ(AE →＋EB →)＋56AD →＝λAE →，∵E ，F ，D 三点共线，∴λ＋56－λ2＝1⇒λ＝13，∴AF →＝13AB →＋56AD →，∴|AF →|2＝19|AB →|2＋59AB →·AD →＋2536|AD →|2＝19x 2＋59xy ＋2536y 2≥－5＋219·2536·x 2·y 2＝5，当且仅当x ＝52y 时，等号成立．∴|AF →|的最小值为5.(2)(2023·苏州模拟)已知△ABC 为等边三角形，AB ＝2，△ABC 所在平面内的点P 满足|AP →－AB →－AC →|＝1，则|AP →|的最小值为()A.3－1B ．22－1C ．23－1D.7－1答案C解析因为|AB →＋AC →|2＝AB →2＋AC →2＋2AB →·AC→＝|AB →|2＋|AC →|2＋2|AB →|·|AC →|cos π3＝12，所以|AB →＋AC →|＝23，由平面向量模的三角不等式可得|AP →|＝|(AP →－AB →－AC →)＋(AB →＋AC →)|≥||AP →－AB →－AC →|－|AB →＋AC →||＝23－1.当且仅当AP →－AB →－AC →与AB →＋AC →方向相反时，等号成立．因此|AP →|的最小值为23－1.(3)(2022·北京)在△ABC 中，AC ＝3，BC ＝4，∠C ＝90°.P 为△ABC 所在平面内的动点，且PC ＝1，则PA →·PB →的取值范围是()A ．[－5,3]B ．[－3,5]C ．[－6,4]D ．[－4,6]答案D解析以C 为坐标原点，CA ，CB 所在直线分别为x 轴、y 轴建立平面直角坐标系(图略)，则A (3,0)，B (0,4)．设P (x ，y )，则x 2＋y 2＝1，PA →＝(3－x ，－y )，PB →＝(－x ,4－y )，所以PA →·PB →＝x 2－3x ＋y 2－4y＋(y －2)2－254.又＋(y －2)2表示圆x 2＋y 2＝1圆心(0,0)离为52，所以PA →·PB →－254，－254，即PA →·PB →∈[－4,6]，故选D.课时精练1．四边形ABCD 中，AD →＝BC →，(AB →＋AD →)·(AB →－AD →)＝0，则这个四边形是()A ．菱形B ．矩形C ．正方形D ．等腰梯形答案A解析由题意，AD →＝BC →，即|AD |＝|BC |且AD ∥BC ，故四边形ABCD 为平行四边形，又(AB →＋AD →)·(AB →－AD →)＝AC →·DB →＝0，故AC ⊥BD 即四边形ABCD 为菱形．2．(多选)如图，点A ，B 在圆C 上，则AB →·AC →的值()A ．与圆C 的半径有关B ．与圆C 的半径无关C ．与弦AB 的长度有关D ．与点A ，B 的位置有关答案BC解析如图，连接AB ，过C 作CD ⊥AB 交AB 于D ，则D 是AB 的中点，故AB →·AC →＝|AB →|·|AC →|·cos ∠CAD ＝|AB →|·|AC →|·12|AB →||AC →|＝12|AB →|2，故AB →·AC →的值与圆C 的半径无关，只与弦AB 的长度有关．3.如图，在△ABC 中，BD →＝23BC →，E 为线段AD 上的动点，且CE →＝xCA →＋yCB →，则1x ＋3y 的最小值为()A ．8B ．9C ．12D ．16答案D解析由已知得CB →＝3CD →，∴CE →＝xCA →＋yCB →＝xCA →＋3yCD →，∵E 为线段AD 上的动点，∴A ，D ，E 三点共线，∴x ＋3y ＝1且x >0，y >0，∴1x ＋3y ＝1x ＋3y (x ＋3y )＝10＋3y x ＋3xy ≥10＋23y x ·3xy＝16，当且仅当x ＝y ＝14时，等号成立．故1x ＋3y的最小值为16.4．在△ABC 中，A ＝π3，G 为△ABC 的重心，若AG →·AB →＝AG →·AC →＝6，则△ABC 外接圆的半径为()A.3 B.433C ．2D ．23答案C解析由AG →·AB →＝AG →·AC →，可得AG →·(AB →－AC →)＝AG →·CB →＝0，则有AG ⊥BC ，又在△ABC 中，A ＝π3，G 为△ABC 的重心，则△ABC 为等边三角形．则AG →·AB →＝23×12(AB →＋AC →)·AB→|2＋|AB →|2cos ＝12|AB →|2＝6，解得|AB →|＝23，则△ABC 外接圆的半径为12×|AB →|sin π3＝12×2332＝2.5．在平行四边形ABCD 中，AB ＝1，AD ＝2，AB ⊥AD ，点P 为平行四边形ABCD 所在平面内一点，则(PA →＋PC →)·PB →的最小值是()A ．－58B ．－12C ．－38D ．－14答案A解析建立如图所示的平面直角坐标系，设P (x ，y )，则A (0,0)，B (1,0)，C (1,2)，所以PB →＝(1－x ，－y )，PA →＋PC →＝(－x ，－y )＋(1－x ,2－y )＝(1－2x ,2－2y )，故(PA →＋PC →)·PB →＝(1－2x )(1－x )＋(2－2y )(－y )＝＋－58，所以当x ＝34，y ＝12时，(PA →＋PC →)·PB →取得最小值－58.6．设向量a ，b ，c 满足|a |＝1，|b |＝2，a ·b ＝0，c ·(a ＋b －c )＝0，则|c |的最大值等于()A ．1B ．2C ．1＋52D.5答案D解析向量a ，b ，c 满足|a |＝1，|b |＝2，a ·b ＝0，不妨设a ＝(1,0)，b ＝(0,2)，c ＝(x ，y )，∵c ·(a ＋b －c )＝0，∴(x ，y )·(1－x ,2－y )＝x (1－x )＋y (2－y )＝0，即x 2＋y 2－x －2y ＝0，整理可得＋(y －1)2＝54，则|c |，半径为52的圆上的点到原点的距离，则|c |＋52＝ 5.7．(多选)(2022·珠海模拟)已知点O 在△ABC 所在的平面内，则以下说法正确的有()A ．若OA →＋OB →＋OC →＝0，则点O 为△ABC 的重心B ．若OA →OB →0，则点O 为△ABC 的垂心C ．若(OA →＋OB →)·AB →＝(OB →＋OC →)·BC →＝0，则点O 为△ABC 的外心D ．若OA →·OB →＝OB →·OC →＝OC →·OA →，则点O 为△ABC 的内心答案AC解析选项A ，设D 为BC 的中点，由于OA →＝－(OB →＋OC →)＝－2OD →，所以O 为BC 边上中线的三等分点(靠近点D )，同理可证O 为AB ，AC 边上中线的三等分点，所以O 为△ABC 的重心，选项A 正确；选项B ，向量AC →|AC →|，AB →|AB →|分别表示在边AC 和AB 上的单位向量，设为AC ′—→和AB ′—→，则它们的差是向量B ′C ′———→，则当OA →0，即OA →⊥B ′C ′———→时，点O 在∠BAC 的角平分线上，同理由OB →0，知点O 在∠ABC 的角平分线上，故O 为△ABC 的内心，选项B 错误；选项C ，由(OA →＋OB →)·AB →＝0，得(OA →＋OB →)·(OB →－OA →)＝0，即OB →2＝OA →2，故|OA →|＝|OB →|，同理有|OB →|＝|OC →|，于是O 为△ABC 的外心，选项C 正确；选项D ，由OA →·OB →＝OB →·OC →，得OA →·OB →－OB →·OC →＝0，所以OB →·(OA →－OC →)＝0，即OB →·CA →＝0，所以OB →⊥CA →，同理可证OA →⊥CB →，OC →⊥AB →，所以OB ⊥CA ，OA ⊥CB ，OC ⊥AB ，即点O 是△ABC 的垂心，选项D 错误．8．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之一，每逢新春佳节，我国许多地区的人们都有贴窗花的习俗，以此达到装点环境、渲染气氛的目的，并寄托着辞旧迎新、接福纳祥的愿望．图①是一张由卷曲纹和回纹构成的正六边形剪纸窗花，已知图②中正六边形ABCDEF 的边长为2，圆O 的圆心为正六边形的中心，半径为1，若点P 在正六边形的边上运动，MN 为圆的直径，则PM →·PN →的取值范围是()A ．[1,2]B ．[2,3]C.32，4 D.32，3答案B解析如图所示，取AF 的中点Q ，根据题意，△AOF 是边长为2的正三角形，易得|OQ |＝3，又PM →·PN →＝(PO →＋OM →)·(PO →＋ON →)＝|PO →|2＋PO →·ON →＋PO →·OM →＋OM →·ON →＝|PO →|2＋PO →·(ON →＋OM →)－1＝|PO →|2－1，根据图形可知，当点P 位于正六边形各边的中点时，|PO |有最小值为3，此时|PO →|2－1＝2，当点P 位于正六边形的顶点时，|PO |有最大值为2，此时|PO →|2－1＝3，故PM →·PN →的取值范围是[2,3]．9．(2022·晋中模拟)已知在直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠ADC ＝90°，AD ＝2，BC ＝1，P 是腰DC 上的动点，则|2PA →＋3PB →|的最小值为________．答案7解析以D 为坐标原点，DA →，DC →分别为x ，y 轴的正方向建立平面直角坐标系，如图所示，设C (0，a )，P (0，b )，B (1，a )，A (2,0)，0≤b ≤a ，则2PA →＋3PB →＝2(2，－b )＋3(1，a －b )＝(7,3a －5b )，|2PA →＋3PB →|＝49＋(3a －5b )2≥7，当且仅当b ＝3a 5时取得最小值7.10．已知P 是边长为4的正△ABC 所在平面内一点，且AP →＝λAB →＋(2－2λ)AC →(λ∈R )，则PA →·PC→的最小值为________．答案5解析取BC 的中点O ，∵△ABC 为等边三角形，∴AO ⊥BC ，则以O 为坐标原点建立如图所示的平面直角坐标系，则B (－2,0)，C (2,0)，A (0,23)，设P (x ，y )，∴AP →＝(x ，y －23)，AB →＝(－2，－23)，AC →＝(2，－23)，∴AP →＝λAB →＋(2－2λ)AC →＝(4－6λ，23λ－43)x ＝4－6λ，y ＝23λ－23，∴P (4－6λ，23λ－23)，∴PA →＝(6λ－4,43－23λ)，PC →＝(6λ－2,23－23λ)，∴PA →·PC →＝(6λ－4)(6λ－2)＋(43－23λ)(23－23λ)＝48λ2－72λ＋32，由二次函数性质知，当λ＝34时，PA →·PC →取得最小值5.11．(2022·广州模拟)在△ABC 中，D 为AC 上一点且满足AD →＝13DC →，若P 为BD 上一点，且满足AP →＝λAB →＋μAC →，λ，μ为正实数，则λμ的最大值为________．答案116解析∵λ，μ为正实数，AD →＝13DC →，故AC →＝4AD →，∴AP →＝λAB →＋4μAD →，又P ，B ，D 三点共线，∴λ＋4μ＝1，∴λμ＝14·λ·4μ＝116，当且仅当λ＝12，μ＝18时取等号，故λμ的最大值为116.12．(2022·浙江)设点P 在单位圆的内接正八边形A 1A 2…A 8的边A 1A 2上，则PA →21＋P A →22＋…＋PA →28的取值范围是______________．答案[12＋22，16]解析以圆心为原点，A 7A 3所在直线为x 轴，A 5A 1所在直线为y 轴建立平面直角坐标系，如图所示，则A 1(0,1)，AA 3(1,0)，AA 5(0，－1)，A－22A 7(－1,0)，A －22，设P (x ，y )，于是PA →21＋PA →22＋…＋PA →28＝8(x 2＋y 2)＋8，因为cos 22.5°≤|OP |≤1，所以1＋cos 45°2≤x 2＋y 2≤1，故PA →21＋PA →22＋…＋PA →28的取值范围是[12＋22，16]．。
高考数学一轮复习之三角函数与平面向量
1.三角函数作为一种重要的基本初等函数，是中学数学的重要内容，也是高考命题的热点之一。
近几年对三角函数的要求基本未作调整，主要考察三角函数的定义、图象与性质以及同角三角函数的基本关系式、诱导公式、和角与倍角公式等。
高考对三角函数与三角恒等变换内容的考察，一是设置一道或两道客观题，考察三角函数求值、三角函数图象与性质或三角恒等变换等外容；二是设置一道解答题，考察三角函数的性质、三角函数的恒等变换或三角函数的实践运用，普通出如今前两个解答题的位置。
无论是客观题还是解答题，从难度来说均属于中高档标题，所占分值在20分左右，约占总分值的13.3%。
2.平面向量是衔接代数与几何的桥梁，是高考的重要内容之一。
高考常设置1个客观题或1个解答题，对平面向量知识停止片面的考察，其分值约为10分，约占总分的7%。
近年高考中平面向量与解三角形的试题是难易适中的基础题或中档题，一是直接考察向量的概念、性质及其几何意义；二是考察向量、正弦定理与余弦定理在代数、三角函数、几何等效果中的运用。
1.2021年高考试题预测
(1)剖析近几年高考对三角函数与三角恒等变换局部的命题特点及开展趋向，以下仍是今后高考的主要内容：
①三角函数的图象与性质是高考考察的中心内容，经过图象求解析式、经过解析式研讨函数性质是罕见题型。
②解三角函数标题的进程普通是经过三角恒等变换化简三角函数式，再研讨其图象与性质，所以熟练掌握三角恒等变换的方法和技巧尤为重要，比如升幂(降幂)公式、asinx＋bcosx的常考内容。
③经过实践背景考察同窗们的数学建模才干和数学应意图识。
高三数学一轮复习精品教案――平面向量一、本章知识结构：二、重点知识回顾1.向量的概念：既有大小又有方向的量叫向量,有二个要素：大小、方向.2.向量的表示方法：①用有向线段表示；②用字母a 、b等表示；③平面向量的坐标表示：分别取与x 轴、y 轴方向相同的两个单位向量i 、j 作为基底。
任作一个向量a，由平面向量基本定理知，有且只有一对实数x 、y ，使得axi yj =+ ，),(y x 叫做向量a 的（直角）坐标，记作(,)a x y =，其中x 叫做a 在x 轴上的坐标，y 叫做a 在y 轴上的坐标， 特别地，i (1,0)=，j (0,1)=，0(0,0)= 。
a =；若),(11y x A ，),(22y x B ，则()1212,y y x x AB --=，A B =3.零向量、单位向量：①长度为0的向量叫零向量，记为0； ②长度为1个单位长度的向量，叫单位向量.就是单位向量）4.平行向量：①方向相同或相反的非零向量叫平行向量；②我们规定0与任一向量平行.向量a 、b 、c 平行，记作a ∥b ∥c.共线向量与平行向量关系：平行向量就是共线向量.5.相等向量：长度相等且方向相同的向量叫相等向量.6.向量的加法、减法：①求两个向量和的运算，叫做向量的加法。
向量加法的三角形法则和平行四边形法则。
②向量的减法向量a 加上的b 相反向量，叫做a 与b 的差。
即：a -b = a+ (-b )；差向量的意义： OA = a, OB =b, 则BA =a- b③平面向量的坐标运算：若11(,)a x y = ，22(,)b x y = ，则a b +),(2121y y x x ++=，a b -),(2121y y x x --=，(,)a x y λλλ= 。
④向量加法的交换律：a +b =b +a ；向量加法的结合律：(a +b ) +c =a + (b +c )7．实数与向量的积：实数λ与向量a 的积是一个向量，记作：λa（1）|λa|=|λ||a|；（2）λ>0时λa与a方向相同；λ<0时λa与a方向相反；λ=0时λa =0；（3）运算定律 λ(μa )=(λμ)a ，(λ+μ)a =λa +μa ，λ(a +b )=λa +λb8． 向量共线定理 向量b 与非零向量a共线（也是平行）的充要条件是：有且只有一个非零实数λ，使b =λa。
5.3 平面向量的应用（精讲）（基础版）考点一 证线段垂直【例1-1】（2022·山西运城）在平面四边形ABCD 中，()2,3AC =-，()6,4BD =，则该四边形的面积为（ ）A ．52B ．252C ．13D ．26【答案】C【解析】∵12120AC BD ⋅=-+=，∵AC ∵BD ，所以四边形ABCD 面积为：114936161322AC BD ⋅=⨯+⨯+=.故选：C. 【例1-2】（2022·广东）如图，在正方形ABCD 中，P 为对角线AC 上任意一点（异于A 、C 两点），PE AB ⊥，PF BC ⊥，垂足分别为E 、F ，连接DP 、EF ，求证：DP EF ⊥.【答案】见解析【解析】设正方形ABCD 的边长为1，()01AE a a =<<，则EP AE a ==，1PF EB a ==-，2AP a =.，()()DP EF DA AP EP PF DA EP DA PF AP EP AP PF∴⋅=+⋅+=⋅+⋅+⋅+⋅考点呈现例题剖析()()1cos18011cos902cos4521cos45a a a a a a =⨯⨯+⨯-⨯+⨯⨯+⨯-⨯()210a a a a =-++-=，DP EF ∴⊥，即DP EF ⊥.【一隅三反】1．（2022·四川省峨眉）若平面四边形ABCD 满足：0AB CD +=，()0AB AD AC -⋅=，则该四边形一定是（ ） A ．平行四边形 B ．菱形 C ．矩形 D ．正方形【答案】B 【解析】0AB CD +=，AB DC ∴=,所以四边形ABCD 为平行四边形，()0AB AD AC -⋅=, 0DB AC ∴⋅=，所以BD 垂直AC ，所以四边形ABCD 为菱形.故选：B2．（2022·福建·漳州三中）若O 为ABC 所在平面内一点，且满足|||2|OB OC OB OC OA -=+-，则ABC 的形状为（ ）A ．等腰直角三角形B ．直角三角形C ．等腰三角形D ．等边三角形【答案】B【解析】ABC 中，|||2||||()()|OB OC OB OC OA CB OB OA OC OA -=+-⇔=-+- 22||||()()AB AC AB AC AB AC AB AC ⇔-=+⇔-=+22222240AB AB AC AC AB AB AC AC AB AC ⇔-⋅+=+⋅+⇔⋅=因AB 与AC 均为非零向量，则AB AC ⊥，即90BAC ∠=，ABC 是直角三角形.故选：B3．（2022·上海）在Rt ABC 中，90,BAC AB AC ︒∠==，,E F 分别为边,AB BC 上的点，且,2AE EB BF FC ==．求证：CE AF ⊥．【答案】证明见解析.【解析】因为12CE CA AE AC AB =+=-+，()1133AF AB BF AB BC AB AC AB =+=+=+-=2133AB AC +．由0AB AC ⋅=且AB AC =，得121233CE AF AC AB AB AC ⎛⎫⎛⎫⋅=-+⋅+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭221110332AB AC AB AC --⋅=，所以CE AF ⊥.考点二 夹角问题【例2】（2022·全国·模拟预测）已知H 为ABC 的垂心，若1235AH AB AC =+，则sin BAC ∠=（ ）A BC D 【答案】C【解析】依题意，2235BH BA AH AB AC =+=-+，同理1335CH CA AH AB AC =+=-．由H 为△ABC 的垂心，得0BH AC ⋅=，即22035AB AC AC ⎛⎫-+⋅= ⎪⎝⎭，可知222cos 53AC AC AB BAC =∠，即3cos 5AC BAC AB∠=．同理有0CH AB ⋅=， 即13035AB AC AB ⎛⎫-⋅= ⎪⎝⎭，可知213cos 35AB AC AB BAC =∠，即5cos 9AB BAC AC ∠=，解得21cos 3BAC ∠=，2231cos 2sin 113∠∠=-=-=BAC BAC ，又()0,πBAC ∠∈，所以sin BAC ∠=．故选：C ．【一隅三反】1．（2022·四川南充·三模（理））在Rt ABC △中，90A ∠=︒，2AB =，3AC =，2AM MC =，12AN AB =，CN 与BM 交于点P ，则cos BPN ∠的值为（ ）A B ．C ．D 【答案】D【解析】建立如图直角坐标系，则(0,2),(0,1),(3,0),(2,0)B N C M ,得(3,1),(2,2)CN MB =-=-,所以co 10s CN MB CN P BB N M ⋅===⋅∠ D.2．（2022·河南·南阳中学）直角三角形ABC 中，斜边BC 长为a ，A 是线段PE 的中点，PE 长为2a ，当⋅B C P E 最大时，PE 与BC 的夹角是（ ）A ．0B ．30C ．60D ．90【答案】A【解析】如图所示，设PE 与BC 的夹角为[]()0,θθπ∈，AB AC ⊥，所以0AB AC ⋅=， 因为A 是线段PE 的中点，PE 长为2a ，所以=AP AE ，==AP AE a ， 又因为,==--BP AP AB CE AE AC ，所以()()⋅-⋅-=⋅-⋅-⋅+=⋅BP CE AP AB AE AC AP AE AP AC AB AE AB AC22a AP AC AB AE a AE AC AB AE =--⋅-⋅=-+⋅-⋅()22=-+⋅-=-+⋅a AE AC AB a AE BC222211cos cos 22a PE BC a PE BC a a θθ=-+⋅=-+⋅=-+， 因为0,θπ⎡⎤∈⎣⎦，所以[]cos 1,1θ∈-，所以当cos 1θ=时⋅B C P E 最大，此时0θ=，⋅B C P E 最大的值为0.故选：A.3．（2022·福建省同安第一中学）在OAB 中，2OA OB ==，AB =P 位于直线OA 上，当PA PB →→⋅取得最小值时，PBA ∠的正弦值为（ ）A B C D 【答案】C【解析】建立如图所示平面直角坐标系：则(3,0),(3,0),(0,1)A B O-,设(,)P x y，因为动点P位于直线OA上，直线OA的方程为：1y=+，所以22(,),)3PA PB x y x y x y→→⋅=-⋅-=-+222244931)2(334x x x x x=-++=-=-，当x=PA PB→→⋅取得最小值94-，此时3()4P，3(),(4BP BA→→==-，所以15cosBP BAPBABP BA→→→→⋅∠====⋅又因为(0,)PBAπ∠∈，所以sin14PBA∠=，故选：C.考点三线段长度【例3-1】（2022·福建·福州三中）在平行四边形ABCD中，(2,1,2,AB AD AC===，则BD=（）A．1B C．2D．3【答案】B【解析】由题意得|7AC=∣，由平行四边形的两条对角线的平方和等于四边的平方和，得：()()222222222,22110,BD AC AB AD BD BD+=+∴+=+=∴=B【例3-2】（2022·云南）已知ABC120C∠=︒，2cosc b B=，则AC边的中线的长为（）A B．3C D．4【答案】C【解析】根据正弦定理由2cos sin2sin cos sin sin2c b B C B B C B=⇒=⇒=，因为,(0,180)B C∈︒，所以2C B=，或2180C B+=︒，当2C B=时，60B∠=︒,不符合三角形内角和定理，当2180C B+=︒时，30B∠=︒，因此30A∠=︒,因此a b=，因为ABC所以有122a a a⋅==，负值舍去，即2a b==，由余弦定理可知：AB ==设AC 边的中点为D ，所以有1()2BD BC BA =+，因此222111()24222BD BC BA BC BA BC BA =+=++⋅=故选：C 【一隅三反】1．（2022·云南师大附中）ABC 中，60A ∠=︒，∠A 的平分线AD 交边BC 于D ，已知3AB =，且1233AD AC AB =+，则AD 的长为（ ）AB ．3C ．D ．【答案】C【解析】如图，过D 作//DE AC 交AB 于E ，作//DF AB 交AC 于F ，则AD AE AF =+，又1233AD AC AB =+， 所以23AE AB =，13AF AC =，所以13BD AF BC AC ==，即12BD DC =， 又AD 是BAC ∠的平分线，所以12AB BD AC CD ==，而3AB =，所以6AC =， cos 36cos609AB AC AB AC BAC ⋅=∠=⨯⨯︒=，222212144()33999AD AC AB AC AC AB AB=+=+⋅+2214469312999=⨯+⨯+⨯=，所以23AD =C ． 2．（2022·全国·高三专题练习）在ABC 中，2AB AC ==，点M 满足20BM CM +=，若23BC AM ⋅=，则BC 的值为（ ） A ．1 B ．32C ．2D ．3【答案】C【解析】取BC 中点O ，连接AO ，20BM CM +=，即2BM MC =，∴M 为BC 边上靠近C 的三等分点，()BC AM BC AO OM BC AO BC OM ⋅=⋅+=⋅+⋅，AB AC =，AO BC ∴⊥，0BC AO ∴⋅=，又16OM BC =，21263BC AM BC OM BC ∴⋅=⋅==，2BC ∴=.故选：C .3．（2022·重庆南开中学）如图所示在四边形ABCD 中，ABD △是边长为4的等边三角形，213AC =，(2)CA tCB t CD =+-，(1)t >，则OD =（ ）A ．52B ．C ．3D 【答案】C【解析】取AC 的中点为M ，因为(2)CA tCB t CD =+-，故2CA CD tDB -=即22CM CD tDB -=，故2DM tDB =，所以,,D M B 三点共线，故M 与O 重合，所以AO =故21316+24cos3OD OD π=-⨯⨯，解得1OD =或3OD =，因为1t >且2DO tDB =，故OD OB >，故3OD =，故选：C.4．（2023·全国·高三专题练习）已知ABC 的内角A ，B ，C 所对的边分别为a ，b ，c ，且60C =︒，3a =，1534ABC S =△，则AB 边上的中线长为（ ） A ．49 B ．7C ．494 D ．72【答案】D【解析】因为ABCS11sin 322ab C b ==⨯⨯=5b =，根据余弦定理可得2222cos 19c a b ab C =+-=，故c =AB 中点为M ，故()12CM CA CB =+，故22172cos 22CM CA CB CA CB C =++==. 即AB 边上的中线长为72.故选：D .考点四 几何中的最值【例4】（2022·海南·模拟预测）在直角梯形ABCD 中，AB CD ，AD AB ⊥，且6AB =，3AD =.若线段CD 上存在唯一的点E 满足4AE BE ⋅=，则线段CD 的长的取值范围是（ ） A ．[1,2) B ．[1,5)C ．[1,)+∞D ．[5,)+∞【答案】B【解析】 如图所示，以A 为坐标原点，AB 和AD 分别为x 轴和y 轴正方向建立直角坐标系.则(0,0),(6,0)A B , 设DE 的长为x ，则(,3)E x ，则(,3)AE x =，(6,3)BE x =-，所以(6)94AE BE x x ⋅=-+=，解得1x =或5x =，由题意知：DC x ≥ ，且点E 存在于CD 上且唯一，知CD 的长的取值范围是[1,5)，故选：B. 【一隅三反】1．（2022·安徽安庆）设点P 是ABC 的中线AM 上一个动点，()PA PB PC ⋅+的最小值是92-，则中线AM 的长是___________. 【答案】3【解析】设PM x =，,AM m =则.PA m x =-因为M 为BC 边中点，所以1()2PM PB PC =+，即2PB PC PM +=.于是222()22()222()22m m PA PB PC PA PM x m x x mx x ⋅+=⋅=--=-=--. 当2m x =，即点P 是中线AM 的中点时，()PA PB PC ⋅+取得最小值2,2m -即29,22m -=-因此 3.m =故答案为：32．（2022·江苏·无锡市教育科学研究院）点P 是边长为2的正三角形ABC 的三条边上任意一点，则||PA PB PC ++的最小值为___________.【解析】不妨假设P 在AB 上且(1,0),(1,0)A B C -，如下图示，所以，P 在3(1)y x =+且10x -≤≤，设(,3(1))P x x +，则(,)PA x =-，(1,1))PB x x =--+，(1,1))PC x x =-+，所以(3,PA PB PC x ++=---，故||9PA PB PC x ++=，当12x =-时，||PA PB PC ++3．（2022·上海市晋元高级中学）“燕山雪花大如席”，北京冬奥会开幕式将传统诗歌文化和现代奥林匹克运动联系在一起，天衣无缝，让人们再次领略了中国悠久的历史积淀和优秀传统文化恒久不息的魅力.顺次连接图中各顶点可近似得到正六边ABCDEF .若正六边形的边长为1，点P 是其内部一点（包含边界），则AP AC ⋅的取值范围为___________.【答案】[0,3]【解析】过点C 作CM AB ⊥于,M 所以,AC AM MC =+且33==,=22AM MC AP AQ QP AM MC λμ=++，,其中1123λμ-≤≤≤≤，0,()()()()22=3=34=A A AM MCAM MC MAM M M P AC C C λμλλμμλμ++++++⋅当P 点与C 点重合时，AP 在AC 方向上的投影最大，此时1,1λμ==,·AP AC 取得最大值为3；当P 点与F 点重合时，此时1,13λμ=-=，即AP AC ⊥,故0AP AC =,取得的最小值为∴·AP AC 的取值范围是[0,3]．故答案为：[0,3]．4．（2022·四川省内江市第六中学）如图，在等腰ABC 中，已知1AB AC ==，120A ∠=︒，E 、F 分别是边AB 、AC 的点，且AE AB λ=，AF AC μ=，其中(),0,1λμ∈且21λμ+=，若线段EF 、BC 的中点分别为M 、N ，则MN 的最小值是________．【解析】在等腰ABC 中，∵||||1AB AC ==，120o A ∠=， ∴1||||cos 2AB AC AB AC A ⋅==-； ∵E 、F 分别是边AB 、AC 的点，∴11()()22AM AE AF AC AB μλ=+=+，1()2AN AB AC =+，∵1[(1)(1)]2MN AN AM AB AC λμ=-=-+-，∴222222211[(1)2(1)(1)(1)]44MN AB AB AC AC λμλμλμλλμμ+---+=-+--⋅+-=，∵21λμ+=，∴12λμ=-， ∴()()()22222237()121212174177444MN μμμμμμμμμ-+-+-----+-+===， 其中λ，(0,1)μ∈，即1(0,)2μ∈，∴当27μ=时，2MN 取得最小值328，∴||MN ． 考点五 三角形的四心【例5】（2022·甘肃·兰州一中）（多选）点O 在ABC 所在的平面内，则以下说法正确的有（ ） A ．若0OA OB OC ++=，则点O 为ABC 的重心 B ．若222OA OB OC ==，则点O 为ABC 的垂心C ．若()()()0OA OB AB OB OC BC OC OA CA +⋅=+⋅=+⋅=，则点O 为ABC 的外心 D ．若OA OB OB OC OC OA ⋅=⋅=⋅，则点O 为ABC 的内心 【答案】AC【解析】对于A ，设边BC 、AC 、AB 的中点分别为D 、E 、F 2OB OC OD +=,则20OA OD +=，所以2OA OD =-所以A 、O 、D 三点共线，即点O 在中线AD 上，同理点O 在中线,BE CF 上，则O 是ABC 的重心.故A 正确对于B ，若222OA OB OC ==，则222OA OB OC ==，所以OA OB OC == 所以O 为ABC 的外心，故B 错误对于C ，设边AB 、BC 、CA 的中点分别为点D 、E 、F ， 则()20OA OB AB OD AB +⋅=⋅=,所以OD 为线段AB 的中垂线，同理OE 、OF 分别为线段BC 、CA 的中垂线，所以O 是ABC 的外心，故C 正确 对于D ，由已知，()0OA OB OB OC OB OA OC OB CA ⋅-⋅=⋅-=⋅=，即OB 垂直CA ，也即点O 在边AC 的高上；同理，点O 也在边AB BC 、的高上， 所以则O 是ABC 的垂心，故D 错误.故选：AC 【一隅三反】1．（2022·全国·）瑞士数学家欧拉在1765年发表的《三角形的几何学》一书中有这样一个定理：“三角形的外心､垂心和重心都在同一直线上，而且外心和重心的距离是垂心和重心距离之半，”这就是著名的欧拉线定理.设ABC 中，点O ､H ､G 分别是外心､垂心和重心，下列四个选项中结论正确的是( )A ．2GH OG =B ．0GA GB GC ++= C ．OH OA OB OC =++D ．OA OB OC ==【答案】ABC 【解析】如图：根据欧拉线定理可知，点O ､H ､G 共线，且2GH OG =.对于A ，∵2GH OG =，∵2GH OG =，故A 正确；对于B ，G 是重心，则延长AG 与BC 的交点D 为BC 中点，且AG ＝2GD ，则2GA GB GC GA GD ++=+0=，故B 正确；对于C ，33()OH OG AG AO ==-23()3AD AO =-23AD AO =-2()3AO OD AO =+-2OD AO=-OB OC OA =++，故C 正确；对于D ，OA OB OC ==显然不正确.故选：ABC.2．（2022·广东·广州市第二中学）（多选）著名数学家欧拉提出了如下定理：三角形的外心、重心、垂心依次位于同一直线上，且重心到外心的距离是重心到垂心距离的一半．此直线被称为三角形的欧拉线，该定理被称为欧拉线定理．已知∵ABC 的外心为O ，重心为G ，垂心为H ，M 为BC 中点，且AB =4，AC =2，则下列各式正确的有（ ） A ．4AG BC ⋅= B ．6AO BC ⋅=-C ．OH OA OB OC =++D ．42AB AC OM HM +=+【答案】BCD【解析】由G 是三角形ABC 的重心可得23AG AM =211()322AB AC =+1133AB AC =+，所以1()()3AG BC AB AC AC AB ⋅=+⋅-221(||)3AC AB =-=4-，故A 项错误；过三角形ABC 的外心O 分别作AB 、AC 的垂线，垂足为D 、E ，如图（1），易知D 、E 分别是AB 、AC 的中点，则()AO BC AO AC AB ⋅=⋅-AO AC AO AB =⋅-⋅cos cos AO AC OAE AO AB OAD =∠-∠AE AC AD AB =-2211||622AC AB =-=-，故B 项正确；因为G 是三角形ABC 的重心，所以有0GA GB GC ++=，故OA OB OC ++()()()OG GA OG GB OG GC =+++++3OG GA GB GC =+++3OG =，由欧拉线定理可得3OH OG =，故C 项正确； 如图（2），由3OH OG =可得2133MG MO MH =+，即2133GM OM HM =+，则有26AB AC AM GM +==216()33OM HM =+42OM HM =+，D 项正确，故选：BCD.3．（2022·全国·课时练习）(多选题)已知O 是四边形ABCD 内一点，若0OA OB OC OD +++=，则下列结论错误的是（ ）A ．四边形ABCD 为正方形，点O 是正方形ABCD 的中心 B ．四边形ABCD 为一般四边形，点O 是四边形ABCD 的对角线交点 C ．四边形ABCD 为一般四边形，点O 是四边形ABCD 的外接圆的圆心 D ．四边形ABCD 为一般四边形，点O 是四边形ABCD 对边中点连线的交点 【答案】ABC【解析】对于A ，若四边形ABCD 为正方形，点O 是正方形ABCD 的中心，则必有0OA OB OC OD +++=， 但反过来，由0OA OB OC OD +++=推不出四边形ABCD 为正方形，故A 错误； 对于BCD ，如图所示，O 是四边形ABCD 内一点，且0OA OB OC OD +++=设AB ，CD 的中点分别为E ，F ，由向量加法的平行四边形法则知2OA OB OE =+，2OC OD OF +=，0OE OF ∴=+，即O 是EF 的中点；同理，设AD ，BC 的中点分别为M ，N ，由向量加法的平行四边形法则知2OA OD OM +=，2OC OB ON =+，即O 是MN 的中点；所以O 是EF ，MN 的交点，故BC 错误，D 正确； 故选：ABC4．（2022·山东省平邑县第一中学）（多选）在ABC 所在平面内有三点O ，N ，P ，则下列说法正确的是（ ）A ．满足||||||OA OB OC ==，则点O 是ABC 的外心 B ．满足0NA NB NC ++=，则点N 是ABC 的重心 C ．满足PA PB PB PC PC PA ⋅=⋅=⋅，则点P 是ABC 的垂心D ．满足()0||||AB AC BC AB AC +⋅=，且12||||AB AC AB AC ⋅=，则ABC 为等边三角形 【答案】ABCD 【解析】对于A ，因为||||||OA OB OC ==，所以点O 到ABC 的三个顶点的距离相等，所以O 为ABC 的外心，故A 正确；对于B ，如图所示，D 为BC 的中点，由0NA NB NC ++=得：2ND NA =-，所以||:||2:1AN ND =，所以N 是ABC 的重心，故B 正确；对于C ，由PA PB PB PC ⋅=⋅得：()0PA PC PB -⋅=，即0AC PB ⋅=，所以AC PB ⊥；同理可得：AB PC ⊥，所以点P 是ABC 的垂心，故C 正确； 对于D ，由()0||||AB ACBC AB AC +⋅=得：角A 的平分线垂直于BC ，所以AB AC =； 由12||||AB AC AB AC ⋅=得：1cos 2A =，所以3A π=，所以ABC 为等边三角形，故D 正确．故选：ABCD ．考点六 三角的面积【例6-1】（2022·全国·高三）点P 菱形ABCD 内部一点，若230PA PB PC ++=，则菱形ABCD 的面积与PBC 的面积的比为（ ） A ．4 B ．6 C ．8 D ．12【答案】B【解析】如图，设AB 中点为E ，BC 中点为F ，因为230PA PB PC ++=，即220PA PB PB PC +=++，则420PE PF +=，即2PF PE =-， 则24111122334326PBCPBFBEFABCABCD ABCD SSSS S S ==⨯=⨯=⨯=， 所以ABCD 的面积与PBC 的面积的比值是6.故选：B.【例6-2】（2022·全国·高三专题练习）已知点O 为正ABC 所在平面上一点，且满足(1)0OA OB OC λλ+++=，若OAC 的面积与OAB 的面积比值为1:4，则λ的值为（ ）A ．12 B ．13C ．2D ．3【答案】B【解析】(1)0OA OB OC λλ+++=， ()0OA OC OB OC λ→∴+++=．如图，D ，E 分别是对应边的中点，由平行四边形法则知2OA OC OE +=，()2OB OC OD λλ+=，故OE OD λ=-，在正三角形ABC 中，11114428COAAOBABCABCSS S S ==⨯=，113828COB ACBABCABCABCS SS S S =--=，且三角形AOC 与三角形COB 的底边相等，面积之比为13,所以13OE OD =，得13λ=．故选：B 【一隅三反】1．（2022·上海交大附中）设O 为OAB 所在平面内一点，满足2730OA OB OC ++=，则ABC 的面积与OAB 的面积的比值为（ ） A ．6 B ．83C ．127D ．4【答案】A【解析】设1112,7,3===OA OA OB OB OC OC ，因为2730OA OB OC ++=，所以1110OA OB OC ++=，所以O 为111A B C △的重心， 设111111===OA B OA C OB C SSSk ，所以111111*********,,21146⋅⋅⋅======⋅⋅⋅OBC OAB OAC OB C OA B OA C S S S OB OC OA OB OA OC S OB OC S OA OB S OA OC ，则111,,21146===OBCOABOACSk S k S k ，所以27=++=ABCOBCOAB OACS SSSk ，所以276121==ABC BOCk S Sk ， 故选：A2．（2022·全国·高三）P 是ABC 所在平面内一点，若3CB PA PB =+，则:ABP ABC S S =△△（ ） A ．1:4 B ．1:3C ．2:3D ．2:1【答案】A【解析】由题设，3PA CB BP CP =+=，故,,C P A 共线且3CP PA =，如下图示：所以:1:4ABPABCSS=.故选：A3．（2022·四川凉山）已知P 为ABC 内任意一点，若满足()0,,0xPA yPB zPC x y z ++=>，则称P 为ABC 的一个“优美点”．则下列结论中正确的有（ ） ∵若1x y z ===，则点P 为ABC 的重心； ∵若1x =，2y =，3z =，则16PBCABCSS =；∵若PA PB PB PC PA PC ⋅=⋅=⋅，则点P 为ABC 的垂心； ∵若1x =，3y =，1z =且D 为AC 边中点，则25BP BD =． A ．1个 B ．2个C ．3个D ．4个【答案】D【解析】对于∵，当1x y z ===时，0PA PB PC ++=；设BC 中点为M ，则2PB PC PM +=，即22PA PM MP =-=，P ∴为ABC 的重心，∵正确；对于∵，当1x =，2y =，3z =时，230PA PB PC ++=，()2PA PC PB PC ∴+=-+，取AC 中点D ，BC 中点E ，2PA PC PD +=，2PB PC PE +=，24PD PE ∴=-，即2PD EP =，P ∴到直线BC 距离1d 与D 到直线BC 距离2d 之比为：1:3，即12:1:3d d =；又D 为AC 中点，∴点A 到直线BC 距离322d d =，13:1:6d d ∴=， 13::1:6PBCABCSSd d ∴==，即16PBCABCSS =，∵正确；对于∵，由PA PB PB PC ⋅=⋅得：()0PA PB PB PC PB PA PC PB CA ⋅-⋅=⋅-=⋅=，PB AC ∴⊥，同理可得：PA BC ⊥，PC AB ⊥，P ∴为ABC 的垂心，∵正确；对于∵，当1x =，3y =，1z =时，30PA PB PC ++=，3PA PC PB ∴+=-， 又D 为AC 边中点，233PD PB BP ∴=-=，又BP PD BD +=，32BP BP BD ∴+=，25BP BD ∴=，∵正确.故选：D.。
平面向量知识点整理1、概念（1）向量：既有大小，又有方向的量．数量：只有大小，没有方向的量．有向线段的三要素：起点、方向、长度．（2）单位向量：长度等于1个单位的向量．（3）平行向量（共线向量）：方向相同或相反的非零向量．零向量与任一向量平行．提醒：①相等向量一定是共线向量，但共线向量不一定相等；②两个向量平行与两条直线平行是不同的两个概念：两个向量平行包含两个向量共线, 但两条直线平行不包含两条直线重合；③平行向量无传递性！（因为有零向量 )④三点 A、 B、 C共线AB、AC 共线（4）相等向量：长度相等且方向相同的向量．（5）相反向量：长度相等方向相反的向量。
a 的相反向量是 -a（6）向量表示：几何表示法AB ；字母a表示；坐标表示：a＝ｘｉ＋ｙj＝（ｘ，ｙ）.uuur r uuur的长度叫做向量r r（7）向量的模：设OA a ，则有向线段OA a 的长度或模，记作：| a | .rx2 r 2 rx2 y2。
）（ | a | y2 , a | a |2（8）零向量：长度为0 的向量。
a＝O ｜ a｜＝O.r r r r【例题】 1.下列命题：（ 1）若a b ，则a b 。
（2）两个向量相等的充要条件是uuur uuur它们的起点相同，终点相同。
（3）若AB DC ，则 ABCD 是平行四边形。
（4）若uuur uuur r r r r r r r r r r ABCD 是平行四边形，则 AB DC 。
（5）若 a b,b c ，则 a c 。
（6）若 a // b,b// c ，r r则 a // c 。
其中正确的是_______r r uur r （答：（4）（5））2. 已知 a, b 均为单位向量，它们的夹角为60o，那么 | a 3b | ＝_____（答：13 ）；2、向量加法运算：⑴三角形法则的特点：首尾相连．⑵平行四边形法则的特点：共起点．Crarbr r uuur uuur uuur a b C Cr rrrrr⑶三角形不等式：．⑷运算性质：①交换律： r r rr r r r r r r；a b ba ；②结合律： a bc a bc ③ r r r r r ．a 0 0 a a⑸坐标运算：设 rrx 2 , y 2r rx 1 x 2 , y 1 y 2 ．a x 1, y 1 ， b，则 a b3、向量减法运算：⑴三角形法则的特点：共起点，连终点，方向指向被减向量．⑵坐标运算：设 r r x 2 , y 2 ，则 r r x 1 x 2 , y 1 y 2 ．a x 1, y 1 ，b a b设 、两点的坐标分别为x 1 , y 1 ， x 2 , y 2 ，则 uuurx 1x 2 , y 1y 2 ．【例题】uuur uuur uuuruuur uuur uuur；（ 1） ① AB BC CD ___；② AB AD DCuuur uuur uuuruuur ruuur uuur _____③ ( AB CD ) ( AC BD) （答：① AD ；② CB ；③ 0 ）；uuur r uuur r uuur r r r r（ 2）若正方形 ABCD 的边长为 1， AB a, BC b, AC c ，则 | a b c |＝_____（答： 2 2 ）；（ 3）已知作用在点uur uuruurA(1,1)的三个力 F 1 (3,4), F 2 (2, 5), F 3(3,1) ，则合力uruuruur uurF F 1F 2 F 3 的终点坐标是（答：（9,1））4、向量数乘运算：r ⑴实数r的积是一个向量的运算叫做向量的数乘，记作与向量 aa ．① r r ； a a②当 0 时， r r 的方向相同；a 的方向与 a r当 0 时， r r 的方向相反；当r a 的方向与 a 0 时， a 0 ．⑵运算律：① r r ；②r r r ；③ r r r r aa a a a ab ab ．r x, y ，则 r x, y x, y ．⑶坐标运算：设 a a【例题】（ ）若 （ -3 ， ）， （ ， ），且 MP 1MN1 M -2 N 6 -1 3，则点 P 的坐标为 _______（答： ( 6,7) ）；r rrr35、向量共线定理 ：向量，使a a 0 与b 共线，当且仅当有唯一一个实数 r rr x 1 , y 1r x 2 , y 2r r r r 2r r2。
1、向量的概念及运算 一、考纲要求：（1）平面向量的实际背景及基本概念通过力和力的分析等实例，了解向量的实际背景，理解平面向量和向量相等的含义，理解向量的几何表示；（2）向量的线性运算①通过实例，掌握向量加、减法的运算，并理解其几何意义； ②通过实例，掌握向量数乘的运算，并理解其几何意义，以及两个向量共线的含义；③了解向量的线性运算性质及其几何意义.（3）平面向量的基本定理及坐标表示了解平面向量的基本定理及其意义；二、知识梳理：1．向量的概念①向量既有大小又有方向的量。
向量一般用c b a ,,……来表示，或用有向线段的起点与终点的大写字母表示，如：AB .几何表示法AB ，a ；坐标表示法),(y x j y i x a =+= 。
向量的大小即向量的模（长度），记作|AB |.即向量的大小，记作｜a|。
向量不能比较大小，但向量的模可以比较大小.②零向量长度为0的向量，记为0 ，其方向是任意的，0 与任意向量平行.零向量a ＝0 ⇔｜a｜＝0。
由于0的方向是任意的，且规定0平行于任何向量，故在有关向量平行（共线）的问题中务必看清楚是否有“非零向量”这个条件。
（注意与0的区别）③单位向量 模为1个单位长度的向量，向量0a 为单位向量⇔｜0a ｜＝1。
④平行向量（共线向量）方向相同或相反的非零向量。
任意一组平行向量都可以移到同一直线上，方向相同或相反的向量，称为平行向量，记作a ∥b 。
由于向量可以进行任意的平移(即自由向量)，平行向量总可以平移到同一直线上，故平行向量也称为共线向量。
数学中研究的向量是自由向量，只有大小、方向两个要素，起点可以任意选取，现在必须区分清楚共线向量中的“共线”与几何中的“共线”、的含义，要理解好平行向量中的“平行”与几何中的“平行”是不一样的.⑤相等向量长度相等且方向相同的向量.相等向量经过平移后总可以重合，记为b a =。
大小相等，方向相同),(),(2211y x y x =⎩⎨⎧==⇔2121y y x x 。
