新人教版高中数学必修四第二章平面向量作业题及答案解析2.3.1
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高中数学 2.3.1 平面向量基本定理学案新人教A版必修4【学习目标】1知识与技能(1)了解平面向量基本定理及其意义,会利用向量基本定理解决简单问题;(2)培养学生分析、抽象、概括的推理能力。
2过程与方法(1)通过平面向量基本定理的得出过程,体会由特殊到一般的思维方法;(2)通过本节学习,体会用基底表示平面内任一向量的方法。
3情感.态度与价值观(1)通过本节学习,培养学生的理性思维,培养学生独立思考及勇于探求、敢于创新的精神、培养主动学习的意识;(2)通过平面向量基本定理的探求过程,培养学生观察能力、抽象概括能力、独立思考的能力,激发学生学习数学的兴趣。
【重点难点】重点:平面向量基本定理的应用难点:对平面向量基本定理的发现和形成过程,数学思想的渗透。
【学习内容】一【知识链接】1. 向量加法与减法有哪几种几何运算法则?2.怎样理解向量的数乘运算λa? (1)模:|λa|=|λ||a|;(2)方向:λ>0时λa 与a方向相同;λ<0时λa与a方向相反;λ=0时λa=03. 向量共线定理 :向量b 与非零向量a共线则:有且只有一个非零实数λ,使b =λa.二【新课导入】情景展示:在物理学中我们知道,力是一个向量,力的合成就是向量的加法运算.而且力是可以分解的,任何一个大小不为零的力,都可以分解成两个不同方向的分力之和.将这种力的分解拓展到向量中来,就会形成一个新的数学理论. 三、小组合作、自主探究 探究(一):平面向量的基本定理探究1:给定平面内任意两个不共线的非零向量1e 、2e ,请你作出向量b =31e +22e 、c =1e -22e .探究2:由探究1可知可以用平面内任意两个不共线的非零向量1e 、2e 来表示向量b ,c 那么平面内的任一向量是否都可以用形如λ11e +λ22e 的向量表示呢?【定理解读】1 、1e 、2e 必须是平面向量的基本定理:如果1e 、2e 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1、λ2,使a =λ11e +λ22e .2、λ1,λ2是被a,1e ,2e 的数量 3、基底不唯一,关键是不共线;4、由定理可将任一向量a 在给出基底1e 、2e 的条件下进行分解;5、基底给定时,分解形式唯一.6、λ 1 =0时 ; λ2=0时 ;λ1=0、λ2=0时 。
基础达标1.给出下面几种说法:①相等向量的坐标相同;②平面上一个向量对应于平面上唯一的坐标;③一个坐标对应于唯一的一个向量;④平面上一个点与以原点为始点,该点为终点的向量一一对应.其中正确说法的个数是( ).A .1 B.2 C .3 D.4解析 由向量坐标的定义不难看出一个坐标可对应无数个相等的向量,故③错误.答案 C2.已知向量OA →=(3,-2),OB →=(-5,-1),则向量12AB →的坐标是( ).A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-4,12 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫4,-12 C .(-8,1) D.(8,1)解析 AB →=OB →-OA →=(-5,-1)-(3,-2)=(-8,1),∴12AB →=12(-8,1)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-4,12. 答案 A3.在平行四边形ABCD 中,AC 为一条对角线.若AB →=(2,4),AC →=(1,3),则BD →等于( ).A .(-2,-4)B.(-3,-5) C .(3,5) D.(2,4)解析 ∵AC →=AB →+AD →,∴AD →=AC →-AB →=(-1,-1).∴BD →=AD →-AB →=(-3,-5).答案 B4.a =(4,6),且a =2b ,那么b 的坐标是________.解析 ∵a =2b ,∴b =12a =12(4,6)=(2,3).答案 (2,3)5.已知M (3,-2),N (-5,-1),MP →=12MN →,则P 点的坐标为________.解析 设P (x ,y ),则由MP →=12MN →得,(x -3,y +2)=12(-8,1),所以P 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-32. 答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,-32 6.已知AB →=(x ,y ),B 的坐标是(-2,1),那么OA →的坐标为________.解析 ∵B 的坐标是(-2,1),∴OB →=(-2,1),∴OA →=O B →+BA →=(-2,1)+(-x ,-y )=(-2-x,1-y ).答案 (-2-x,1-y )7.如图,已知四边形ABCD 为平行四边形,O 为对角线AC ,BD 的交点,AD →=(3,7),AB →=(-2,1).求OB →的坐标.解 DB →=AB →-AD →=(-2,1)-(3,7)=(-5,-6),∴OB →=12DB →=12(-5,-6)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-52,-3. 能力提升8.已知向量集M ={a |a =(1,2)+λ(3,4),λ∈R },N ={a |a =(-2,-2)+λ(4,5),λ∈R },则M ∩N 等于( ).A .{(1,1)}B.{(1,1),(-2,-2)} C .{(-2,-2)} D.∅解析 设a =(x ,y ),对于M ,(x ,y )=(1,2)+λ(3,4),(x -1,y -2)=λ(3,4),⎩⎨⎧ x -1=3λ,y -2=4λ,∴x -13=y -24.对于N ,(x ,y )=(-2,-2)+λ(4,5),(x +2,y +2)=λ(4,5),⎩⎨⎧ x +2=4λ,y +2=5λ,∴x +24=y +25,解得x =-2,y =-2. 答案 C9.(2012·洛阳高一检测)设m =(a ,b ),n =(c ,d ),规定两向量之间的一个运算为m ⊗n =(ac -bd ,ad +bc ),若已知p =(1,2),p ⊗q =(-4,-3),则q =________.解析 设q =(x ,y ),则由题意可知 ⎩⎨⎧ x -2y =-4,y +2x =-3,解得⎩⎨⎧ x =-2,y =1,所以q =(-2,1). 答案 (-2,1)10.已知向量u =(x ,y )与向量v =(y,2y -x )的对应关系用v =f (u )表示.(1)证明:对任意向量a ,b 及常数m ,n ,恒有f (m a +n b )=mf (a )+nf (b )成立;(2)设a =(1,1),b =(1,0),求向量f (a )及f (b )的坐标;(3)求使f (c )=(p ,q )(p ,q 是常数)的向量c 的坐标.(1)证明 设a =(a 1,a 2),b =(b 1,b 2),则m a +n b =(ma 1+nb 1,ma 2+nb 2),∴f (m a +n b )=(ma 2+nb 2,2ma 2+2nb 2-ma 1-nb 1),mf (a )+nf (b )=m (a 2,2a 2-a 1)+n (b 2,2b 2-b 1),=(ma 2+nb 2,2ma 2+2nb 2-ma 1-nb 1).∴f (m a +n b )=mf (a )+nf (b )成立.(2)解 f (a )=(1,2×1-1)=(1,1),f (b )=(0,2×0-1)=(0,-1).(3)解 设c =(x ,y ),则f (c )=(y,2y -x )=(p ,q ),∴y =p,2y -x =q ,∴x =2p -q ,即向量c =(2p -q ,p ).。
必修4第二章平面向量检测一.选择题:1.以下说法错误的是( )A .零向量与任一非零向量平行 B.零向量与单位向量的模不相等 C.平行向量方向相同 D.平行向量一定是共线向量 2.下列四式不能化简为AD 的是( )A .;)++(BC CD AB B .);+)+(+(CM BC M B ADC .;-+BM AD M B D .;+-CD OA OC3.已知=(3,4),b =(5,12),a 与b 则夹角的余弦为( ) A .6563B .65 C .513D .134. 已知a 、b 均为单位向量,它们的夹角为60°,那么|a + 3b | =( )A .7B .10C .13D .45.已知ABCDEF 是正六边形,且−→−AB =→a ,−→−AE =→b ,则−→−BC =( )(A ))(21→→-b a (B ) )(21→→-a b (C ) →a +→b 21 (D ) )(21→→+b a6.设→a ,→b 为不共线向量,−→−AB =→a +2→b ,−→−BC =-4→a -→b ,−→−CD =-5→a -3→b ,则下列关系式中正确的是 ( )(A )−→−AD =−→−BC (B )−→−AD =2−→−BC (C )−→−AD =-−→−BC (D )−→−AD =-2−→−BC 7.设→1e 与→2e 是不共线的非零向量,且k →1e +→2e 与→1e +k →2e 共线,则k 的值是( )(A ) 1 (B ) -1 (C ) 1± (D ) 任意不为零的实数 8.在四边形ABCD 中,−→−AB =−→−DC ,且−→−AC ·−→−BD =0,则四边形ABCD 是( )(A )矩形 (B ) 菱形 (C ) 直角梯形 (D ) 等腰梯形9.已知M (-2,7)、N (10,-2),点P 是线段MN 上的点,且−→−PN =-2−→−PM ,则P 点的坐标为( )(A ) (-14,16)(B ) (22,-11)(C ) (6,1) (D ) (2,4) 10.已知→a =(1,2),→b =(-2,3),且k →a +→b 与→a -k →b 垂直,则k =( )(A ) 21±-(B ) 12±(C ) 32±(D ) 23±11、若平面向量(1,)a x =和(23,)b x x =+-互相平行,其中x R ∈.则a b -=( )A. 2-或0;B. 25;C. 2或25;D. 2或10. 12、下面给出的关系式中正确的个数是( )① 00 =⋅a ②a b b a ⋅=⋅③22a a =④)()(c b a c b a ⋅=⋅⑤b a b a ⋅≤⋅ (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 二. 填空题13.若),4,3(=AB A点的坐标为(-2,-1),则B点的坐标为 . 14.已知(3,4),(2,3)=-=a b ,则2||3-⋅=a a b .15、已知向量)2,1(,3==b a,且b a ⊥,则a 的坐标是_________________。
第二章 平面向量一、选择题1.在△ABC 中,AB =AC ,D ,E 分别是AB ,AC 的中点,则( ). A .AB 与AC 共线 B .DE 与CB 共线 C .AD 与AE 相等D .AD 与BD 相等2.下列命题正确的是( ). A .向量AB 与BA 是两平行向量 B .若a ,b 都是单位向量,则a =bC .若AB =DC ,则A ,B ,C ,D 四点构成平行四边形 D .两向量相等的充要条件是它们的始点、终点相同3.平面直角坐标系中,O 为坐标原点,已知两点A (3,1),B (-1,3),若点C 满足OC =α OA +β OB ,其中 α,β∈R ,且α+β=1,则点C 的轨迹方程为( ).A .3x +2y -11=0B .(x -1)2+(y -1)2=5C .2x -y =0D .x +2y -5=0 4.已知a 、b 是非零向量且满足(a -2b )⊥a ,(b -2a )⊥b ,则a 与b 的夹角是( ). A .6πB .3π C .23π D .56π 5.已知四边形ABCD 是菱形,点P 在对角线AC 上(不包括端点A ,C ),则AP =( ). A .λ(AB +AD ),λ∈(0,1) B .λ(AB +BC ),λ∈(0,22) C .λ(AB -AD ),λ∈(0,1)D .λ(AB -BC ),λ∈(0,22) 6.△ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,BC ,AC 的中点,则DF =( ). A .EF +EDB .EF -DEC .EF +ADD .EF +AF7.若平面向量a 与b 的夹角为60°,|b |=4,(a +2b )·(a -3b )=-72,则向量a 的模为( ).(第1题)A.2 B.4 C.6 D.128.点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足OA·OB =OB·OC=OC·OA,则点O是△ABC的().A.三个内角的角平分线的交点B.三条边的垂直平分线的交点C.三条中线的交点D.三条高的交点9.在四边形ABCD中,AB=a+2b,BC=-4a-b,DC=-5a-3b,其中a,b不共线,则四边形ABCD为().A.平行四边形B.矩形C.梯形D.菱形10.如图,梯形ABCD中,|AD|=|BC|,EF∥AB∥CD则相等向量是().A.AD与BC B.OA与OBC.AC与BD D.EO与OF(第10题)二、填空题11.已知向量OA=(k,12),OB=(4,5),OC=(-k,10),且A,B,C三点共线,则k=.12.已知向量a=(x+3,x2-3x-4)与MN相等,其中M(-1,3),N(1,3),则x =.13.已知平面上三点A,B,C满足|AB|=3,|BC|=4,|CA|=5,则AB·BC+BC·CA+CA·AB的值等于.14.给定两个向量a=(3,4),b=(2,-1),且(a+m b)⊥(a-b),则实数m等于.15.已知A,B,C三点不共线,O是△ABC内的一点,若OA+OB+OC=0,则O 是△ABC的.16.设平面内有四边形ABCD和点O,OA=a,OB=b,OC=c, OD=d,若a+c =b+d,则四边形ABCD的形状是.三、解答题17.已知点A(2,3),B(5,4),C(7,10),若点P满足AP=AB+λAC(λ∈R),试求λ为何值时,点P在第三象限内?18.如图,已知△ABC,A(7,8),B(3,5),C(4,3),M,N,D分别是AB,AC,BC的中点,且MN与AD交于F,求DF.(第18题)19.如图,在正方形ABCD中,E,F分别为AB,BC的中点,求证:AF⊥DE(利用向量证明).(第19题) 20.已知向量a=(cos θ,sin θ),向量b=(3,-1),则|2a-b|的最大值.参考答案一、选择题 1.B解析:如图,AB 与AC ,AD 与AE 不平行,AD 与BD 共线反向.2.A解析:两个单位向量可能方向不同,故B 不对.若AB =DC ,可能A ,B ,C ,D 四点共线,故C 不对.两向量相等的充要条件是大小相等,方向相同,故D 也不对.3.D解析:提示:设OC =(x ,y ),OA =(3,1),OB =(-1,3),α OA =(3α,α),β OB =(-β,3β),又αOA +β OB =(3α-β,α+3β),∴ (x ,y )=(3α-β,α+3β),∴⎩⎨⎧βαβα33+=-=y x ,又α+β=1,由此得到答案为D .4.B解析:∵(a -2b )⊥a ,(b -2a )⊥b ,∴(a -2b )·a =a 2-2a ·b =0,(b -2a )·b =b 2-2a ·b =0,∴ a 2=b 2,即|a |=|b |.∴|a |2=2|a ||b |cos θ=2|a |2cos θ.解得cos θ=21. ∴ a 与b 的夹角是3π. 5.A解析:由平行四边形法则,AB +AD =AC ,又AB +BC =AC ,由 λ的范围和向量数乘的长度,λ∈(0,1).6.D解析:如图,∵AF =DE , ∴ DF =DE +EF =EF +AF .(第6题)(第1题)7.C解析:由(a +2b )·(a -3b )=-72,得a 2-a ·b -6b 2=-72. 而|b |=4,a ·b =|a ||b |cos 60°=2|a |, ∴ |a |2-2|a |-96=-72,解得|a |=6. 8.D解析:由 OA ·OB =OB ·OC =OC ·OA ,得OA ·OB =OC ·OA , 即OA ·(OC -OB )=0,故BC ·OA =0,BC ⊥OA ,同理可证AC ⊥OB , ∴ O 是△ABC 的三条高的交点. 9.C解析:∵AD =AB +BC +D C =-8a -2b =2BC ,∴AD ∥BC 且|AD |≠|BC |. ∴ 四边形ABCD 为梯形. 10.D解析:AD 与BC ,AC 与BD ,OA 与OB 方向都不相同,不是相等向量. 二、填空题 11.-32. 解析:A ,B ,C 三点共线等价于AB ,BC 共线,AB =OB -OA =(4,5)-(k ,12)=(4-k ,-7),BC =OC -OB =(-k ,10)-(4,5)=(-k -4,5),又 A ,B ,C 三点共线,∴ 5(4-k )=-7(-k -4),∴ k =-32. 12.-1.解析:∵ M (-1,3),N (1,3), ∴ MN =(2,0),又a =MN ,∴ ⎩⎨⎧0=4-3-2=3+2x x x 解得⎩⎨⎧4=1=-1=-x x x 或∴ x =-1. 13.-25.解析:思路1:∵ AB =3,BC =4,CA =5,∴ △ABC 为直角三角形且∠ABC =90°,即AB ⊥BC ,∴AB ·BC =0, ∴ AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB =BC ·CA +CA ·AB =CA ·(BC +AB ) =-(CA )2 =-2CA =-25.思路2:∵ AB =3,BC =4,CA =5,∴∠ABC =90°, ∴ cos ∠CAB =CA AB=53,cos ∠BCA =CABC=54.根据数积定义,结合图(右图)知AB ·BC =0, BC ·CA =BC ·CA cos ∠ACE =4×5×(-54)=-16, CA ·AB =CA ·AB cos ∠BAD =3×5×(-53)=-9. ∴ AB ·BC +BC ·CA +CA ·AB =0―16―9=-25. 14.323. 解析:a +m b =(3+2m ,4-m ),a -b =(1,5). ∵ (a +m b )⊥(a -b ),∴ (a +m b )·(a -b )=(3+2m )×1+(4-m )×5=0 m =323. 15.答案:重心.解析:如图,以OA ,OC 为邻边作□AOCF 交AC 于D(第13题)点E ,则OF =OA +OC ,又 OA +OC =-OB ,∴ OF =2OE =-OB .O 是△ABC 的重心. 16.答案:平行四边形.解析:∵ a +c =b +d ,∴ a -b =d -c ,∴BA =CD . ∴ 四边形ABCD 为平行四边形. 三、解答题 17.λ<-1.解析:设点P 的坐标为(x ,y ),则AP =(x ,y )-(2,3)=(x -2,y -3). AB +λAC =(5,4)-(2,3)+λ[(7,10)-(2,3)]=(3,1)+λ(5,7) =(3+5λ,1+7λ).∵ AP =AB +λAC ,∴ (x -2,y -3)=(3+5λ,1+7λ). ∴ ⎩⎨⎧+=-+=-λλ713532y x 即⎩⎨⎧+=+=λλ7455y x要使点P 在第三象限内,只需⎩⎨⎧<+<+074055λλ 解得 λ<-1.18.DF =(47,2). 解析:∵ A (7,8),B (3,5),C (4,3), AB =(-4,-3),AC =(-3,-5).又 D 是BC 的中点, ∴ AD =21(AB +AC )=21(-4-3,-3-5) =21(-7,-8)=(-27,-4). 又 M ,N 分别是AB ,AC 的中点, ∴ F 是AD 的中点, ∴ DF =-FD =-21AD =-21(-27,-4)=(47,2). (第18题)19.证明:设AB =a ,AD =b ,则AF =a +21b ,ED =b -21a . ∴ AF ·ED =(a +21b )·(b -21a )=21b 2-21a 2+43a ·b . 又AB ⊥AD ,且AB =AD ,∴ a 2=b 2,a ·b =0. ∴ AF ·ED =0,∴AF ⊥ED .本题也可以建平面直角坐标系后进行证明.20.分析:思路1:2a -b =(2cos θ-3,2sin θ+1),∴ |2a -b |2=(2cos θ-3)2+(2sin θ+1)2=8+4sin θ-43cos θ. 又4sin θ-43cos θ=8(sin θcos3π-cos θsin 3π)=8sin (θ-3π),最大值为8, ∴ |2a -b |2的最大值为16,∴|2a -b |的最大值为4.思路2:将向量2a ,b 平移,使它们的起点与原点重合,则|2a -b |表示2a ,b 终点间的距离.|2a |=2,所以2a 的终点是以原点为圆心,2为半径的圆上的动点P ,b 的终点是该圆上的一个定点Q ,由圆的知识可知,|PQ |的最大值为直径的长为4.(第19题)。
高中数学第二章平面向量223向量数乘运算及其几何意义课后习题新人教A 版必修4一、A 组1.已知非零向量 a, b 满足a +4b =0,则( )C a 与b 的方向相同D. a 与b 的方向相反解析:T a +4b =0,二 a =-4b, | a |= 4| b | ,且 a 与 b 的方向相反.答案:D1妙 4- BCA.1 -BA-BCB. Z:BA - BCC.--D.--I 1 IICD = -(CA + CB 解析:T 点D 是边AB 的中点,二).I~~TV 1I r^(CA + CB -BA + BC.•卫dg )=上.故选D .答案:D3.设a, b 不共线 J =a +k b, =n a +b(k ,m€ R),则A , B C 三点共线时有( )A.k=mB.km-仁0C km+1=0D.k+m=0i-1解析:若ABC 三点共线,则’共线,I I.存在唯一实数入,使二上=入“,.a +kb =X (m a +b),A. | a |+ 4| b |= 0B. a 与b 是相反向量2.如图所示1加=1*即 a +k b = Xm a + 入 b, •」几一/• km=1.即 km-1=0.答案:BA. △ ABC 的内部B. AC 边所在直线上C. AB 边所在直线上D. BC 边所在直线上4.如图,已知 lAB =a, AC =b,図/=3。
£,用a, b 表示眉D ,贝则4DA. a +Jb3 1B. 4a+4bC. ]a + ; b)5.已知P 是厶ABC 所在平面内的一点,池色=入卩月+PB ,其中入€ R 则点P —定在(上+解析:,兀入PP R, .UP R»PACB +•上P加••虽以共线.•••C P,A三点共线,故选B.答案:B6.化简:3(6a+»-^k 解析:原式=18a+3b-9a- 3b=9a.答案:9a7.如图,在平行四边形ABCD^ , E是CD的中点,且人月=a,4D=b,贝肖E = _____________________________________________________________________________I I I I I I解析:BE=BC^-CE = AD +答案—a+b &导学号08720054 在△ ABC中,点M为边AB的中点,若。
2.3.1 平面向量根本定理A 级 根底稳固一、选择题1.设e 1,e 2是平面内所有向量的一组基底,那么以下四组向量中,不能作为基底的是( )A .e 1+e 2和e 1-e 2B .3e 1-4e 2和6e 1-8e 2C .e 1+2e 2和2e 1+e 2D .e 1和e 1+e 2解析:B 中,因为6e 1-8e 2=2(3e 1-4e 2), 所以(6e 1-8e 2)∥(3e 1-4e 2),所以3e 1-4e 2和6e 1-8e 2不能作为基底. 答案:B2.在菱形ABCD 中,∠A =π3,那么AB →与AC →的夹角为( )A.π6B.π3C.5π6D.2π3解析:由题意知AC 平分∠BAD ,所以AB →与AC →的夹角为π6.答案:A3.在△ABC 中,点D 在BC 边上,且BD →=2DC →,设AB →=a ,AC →=b ,那么AD →可用基底a ,b 表示为( )A.12(a +b ) B.23a +13b C.13a +23b D.13(a +b ) 解析:因为BD →=2DC →, 所以BD →=23BC →.所以AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=13a +23b .答案:C4.如图,在△OAB 中,P 为线段AB 上一点,OP →=xOA →+yOB →,且BP →=3PA →,那么( )A .x =23,y =13B .x =13,y =23C .x =14,y =34D .x =34,y =14解析:由BP →=3PA →,得OP →-OB →=3(OA →-OP →),整理,得OP →=34OA →+14OB →,故x =34,y =14.答案:D5.(2021·全国卷Ⅰ)在△ABC 中,AD 为BC 边上的中线,E 为AD 的中点,那么EB →=( ) A.34AB →-14AC → B.14AB →-34AC → C.34AB →+14AC → D.14AB →+34AC → 答案:A 二、填空题6.假设OP 1→=a ,OP 2→=b ,P 1P →=λPP 2→(λ≠-1),那么OP →=________.解析:因为OP →=OP 1→+P 1P →=OP 1+λPP 2→=OP 1→+λ(OP 2→-OP →)=OP 1→+λOP 2→-λOP →, 所以(1+λ)OP →=OP 1→+λOP 2→.所以OP →=11+λOP 1→+λ1+λOP 2→=11+λa +λ1+λb .答案:11+λa +λ1+λb 7.|a |=1,|b |=2,且a -b 与a 垂直,那么a 与b 的夹角为________.解析:如图,作向量OA →=a ,OB →=b ,那么BA →=a -b .由,得OA =1,OB =2,OA ⊥AB ,所以△OAB 为等腰直角三角形,所以∠AOB =45°,所以a 与b 的夹角为45°.答案:45°8.如果3e 1+4e 2=a ,2e 1+3e 2=b ,其中a ,b 为向量,那么e 1=________,e 2=________. 解析:由⎩⎪⎨⎪⎧a =3e 1+4e 2,b =2e 1+3e 2,解得⎩⎪⎨⎪⎧e 1=3a -4b ,e 2=3b -2a .答案:3a -4b 3b -2a 三、解答题9.如下图,平面内有三个向量OA →,OB →,OC →,其中OA →与OB →的夹角为120°,OA →与OC →的夹角为30°,且|OA →|=|OB →|=1,|OC →|=23,假设OC →=λOA →+μOB →(λ,μ∈R).求λ+μ的值.解:如下图,以OA ,OB 所在射线为邻边,OC 为对角线作平行四边形ODCE ,那么OC →=OD →+OE →.在直角△OCD 中,因为|OC →|=23,∠COD =30°,∠OCD =90°,所以|OD →|=4,|CD →|=2,故OD →=4OA →,OE →=2OB →,即λ=4,μ=2,所以λ+μ=6.10.如下图,▱ABCD 中,E ,F 分别是BC ,DC 的中点,G 为DE ,BF 的交点,假设AB →=a ,AD →=b ,试以a ,b 为基底表示DE →,BF →,CG →.解:DE →=AE →-AD →=AB →+BE →-AD →=a +12b -b =a -12b .BF →=AF →-AB →=AD →+DF →-AB →=b +12a -a =b -12a .如下图,连接DB ,延长CG ,交BD 于点O ,点G 是△CBD 的重心,故CG →=CE →+EG →=12CB →+EG →=12CB →+13ED →=-12b -13⎝ ⎛⎭⎪⎫a -12b =-13a -13b .B 级 能力提升1.如果e 1,e 2是平面α内两个不共线的向量,那么以下说法中不正确的选项是( ) ①λe 1+μe 2(λ,μ∈R)可以表示平面α内的所有向量;②对于平面α内任一向量a ,使a =λe 1+μe 2的实数对(λ,μ)有无穷多个;③假设向量λ1e 1+μ1e 2与λ2e 1+μ2e 2共线,那么有且只有一个实数λ,使得λ1e 1+μ1e 2=λ(λ2e 1+μ2e 2);④假设存在实数λ,μ使得λe 1+μe 2=0,那么λ=μ=0.A .①②B .②③C .③④D .②解析:由平面向量根本定理可知,①④是正确的;对于②,由平面向量根本定理可知,一旦一个平面的基底确定,那么任意一个向量在此基底下的实数对是唯一的;对于③,当两向量的系数均为零,即λ1=λ2=μ1=μ2=0时,这样的λ有无数个.答案:B2.如图,向量BP →=14BA →,假设OP →=xOA →+yOB →,那么x -y =________.解析:因为OP →=OB →+BP →=OB →+14BA →=OB →+14(BO →+OA →)=14OA →+34OB →,所以x =14,y =34.所以x -y =-12.答案:-123.设e 1,e 2是不共线的非零向量,且a =e 1-2e 2,b =e 1+3e 2. (1)证明:a ,b 可以作为一组基底;(2)以a ,b 为基底,求向量c =3e 1-e 2的分解式; (3)假设4e 1-3e 2=λa +μb ,求λ,μ的值.(1)证明:假设a ,b 共线,那么存在λ∈R ,使a =λb , 那么e 1-2e 2=λ(e 1+3e 2).由e 1,e 2不共线得,⎩⎪⎨⎪⎧λ=1,3λ=-2,⇒⎩⎪⎨⎪⎧λ=1,λ=-23. 所以λ不存在,故a 与b 不共线,可以作为一组基底.(2)解:设c =ma +nb (m ,n ∈R),得3e 1-e 2=m (e 1-2e 2)+n (e 1+3e 2)=(m +n )e 1+(-2m +3n )e 2.所以⎩⎪⎨⎪⎧m +n =3,-2m +3n =-1,⇒⎩⎪⎨⎪⎧m =2,n =1.所以c =2a +b .(3)解:由4e 1-3e 2=λa +μb ,得4e 1-3e 2=λ(e 1-2e 2)+μ(e 1+3e 2)=(λ+μ)e 1+(-2λ+3μ)e 2.所以⎩⎪⎨⎪⎧λ+μ=4,-2λ+3μ=-3,⇒⎩⎪⎨⎪⎧λ=3,μ=1.故所求λ,μ的值分别为3和1.。
2.3.1 平面向量基本定理考试标准学法指导1.平面向量基本定理既是本节的重点,也是本节的难点.2.为了更好地理解平面向量基本定理,可以通过改变向量的方向及模的大小作图观察λ1,λ2取不同值时的图形特征,得到平面上任一向量都可以由这个平面内两个不共线的向量e 1,e 2表示出来.3.在△ABC 中,明确AC →与AB →的夹角与CA →与AB →的夹角互补.1.平面向量基本定理(1)定理:如果e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.(2)基底:不共线的向量e 1,e 2叫作表示这一平面内所有向量的一组基底.状元随笔 平面向量基本定理的理解(1)e →1,e →2是同一平面内的两个不共线的向量,e →1,e →2的选取不唯一,即一个平面可以有多组的基底.(2)平面内的任一向量a →都可以沿基底进行分解. (3)基底e →1,e →2确定后,实数λ1、λ2是唯一确定的. 2.关于两向量的夹角(1)两向量夹角的概念:已知两个非零向量a 和b ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB =θ,叫作向量a 与b 的夹角.①范围:向量a 与b 的夹角的范围是[0°,180°]. ②当θ=0°时,a 与b 同向. ③当θ=180°时,a 与b 反向.(2)垂直:如果a 与b 的夹角是90°,我们说a 与b 垂直,记作a ⊥b . 状元随笔 两向量夹角概念的正确理解(1)由于零向量的方向是任意的,因此,零向量可以与任一向量平行,零向量也可以与任一向量垂直.(2)按照向量夹角的定义,只有两个向量的起点重合时所对应的角才是两向量的夹角,如图所示,∠BAC 不是向量CA →与向量AB →的夹角,∠BAD 才是向量CA →与向量AB →的夹角.[小试身手]1.判断下列命题是否正确. (正确的打“√”,错误的打“×”)(1)一个平面内只有一对不共线的向量可作为表示该平面内所有向量的基底.( ) (2)若e 1,e 2是同一平面内两个不共线向量,则λ1e 1+λ2e 2(λ1,λ2为实数)可以表示该平面内所有向量.( )(3) 若a e 1+b e 2=c e 1+d e 2(a ,b ,c ,d ∈R ),则a =c ,b =d .( ) 答案:(1)× (2)√ (3)×2.设O 是平行四边形ABCD 两对角线的交点,给出下列向量组:①AD →与AB →;②DA →与BC →;③CA →与DC →;④OD →与OB →,其中可作为这个平行四边形所在平面的一组基底的是( )A .①②B .①③C .①④ D.③④解析:①AD →与AB →不共线;②DA →=-BC →,则DA →与BC →共线;③CA →与DC →不共线;④OD →=-OB →,则OD →与OB →共线.由平面向量基底的概念知,只有不共线的两个向量才能构成一组基底,故①③满足题意.答案:B3.在△ABC 中,向量AB →,BC →的夹角是指( )A .∠CAB B .∠ABC C .∠BCAD .以上都不是解析:由两向量夹角的定义知,AB →与BC →的夹角应是∠ABC 的补角,故选D. 答案:D4.如图所示,向量OA →可用向量e 1,e 2表示为________.解析:由图可知,OA →=4e 1+3e 2. 答案:OA →=4e 1+3e 2类型一 平面向量基本定理的理解例1 设e 1,e 2是不共线的两个向量,给出下列四组向量: ①e 1与e 1+e 2; ②e 1-2e 2与e 2-2e 1; ③e 1-2e 2与4e 2-2e 1;④e 1+e 2与e 1-e 2.其中,不能作为平面内所有向量的一组基底的是________(写出满足条件的序号).【解析】 ①设e 1+e 2=λe 1,则⎩⎪⎨⎪⎧λ=1,1=0,无解,∴e 1+e 2与e 1不共线,即e 1与e 1+e 2能作为一组基底. ②设e 1-2e 2=λ(e 2-2e 1),则(1+2λ)e 1-(2+λ)e 2=0,则⎩⎪⎨⎪⎧1+2λ=0,2+λ=0,无解,∴e 1-2e 2与e 2-2e 1不共线,即e 1-2e 2与e 2-2e 1能作为一组基底. ③∵e 1-2e 2=-12(4e 2-2e 1),∴e 1-2e 2与4e 2-2e 1共线,即e 1-2e 2与4e 2-2e 1不能作为一组基底.④设e 1+e 2=λ(e 1-e 2),则(1-λ)e 1+(1+λ)e 2=0,则⎩⎪⎨⎪⎧1-λ=0,1+λ=0,无解,∴e 1+e 2与e 1-e 2不共线,即e 1+e 2与e 1-e 2能作为一组基底.【答案】 ③由基底的定义知,平面α内两个不共线的向量e →1、e →2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底,要判断所给的两个向量能否构成基底,只要看这两个向量是否共线即可.方法归纳对基底的理解(1)两个向量能否作为一组基底,关键是看这两个向量是否共线.若共线,则不能作基底,反之,则可作基底.(2)一个平面的基底一旦确定,那么平面上任意一个向量都可以由这组基底唯一线性表示出来.设向量a 与b 是平面内两个不共线的向量,若x 1a +y 1b =x 2a +y 2b ,则{ x 1=x 2,y 1=y 2.提醒:一个平面的基底不是唯一的,同一个向量用不同的基底表示,表达式不一样.跟踪训练1 下面三种说法:①一个平面内只有一对不共线向量可作为表示该平面的基底; ②一个平面内有无数多对不共线向量可作为该平面所有向量的基底; ③零向量不可以作为基底中的向量.其中正确的说法是( )A.①② B .②③ C .①③ D .①②③解析:平面内向量的基底是不唯一的,在同一平面内任何一组不共线的向量都可作为平面内所有向量的一组基底;零向量可看成与任何向量平行,故零向量不可以作为基底中的向量,故B 项正确.答案:B平面内任意一对不共线的向量都可以作为该平面内所有向量的基底,一定要注意“不共线”这一条件,在做题时容易忽略此条件而导致错误,同时还要注意零向量不能作基底.类型二 用基底表示平面向量例2 如图所示,在▱ABCD 中,点E ,F 分别为BC ,DC 边上的中点,DE 与BF 交于点G ,若AB →=a ,AD →=b ,试用a ,b 表示向量DE →,BF →.【解析】 DE →=DA →+AB →+BE →=-AD →+AB →+12BC →=-AD →+AB →+12AD →=a -12b .BF →=BA →+AD →+DF →=-AB →+AD →+12AB →=b -12a .解决此类问题的关键在于以一组不共线的向量为基底,通过向量的加、减、数乘以及向量共线的结论,把其他相关的向量用这一组基底表示出来.方法归纳用基底表示向量的两种方法(1)运用向量的线性运算法则对待求向量不断进行转化,直至用基底表示为止. (2)通过列向量方程或方程组的形式,利用基底表示向量的唯一性求解.跟踪训练2 (1)本例条件不变,试用基底a ,b 表示AG →;(2)若本例中的基向量“AB →,AD →”换为“CE →,CF →”即若CE →=a ,CF →=b ,试用a ,b 表示向量DE →,BF →.解析:(1)由平面几何知识知BG =23BF ,故AG →=AB →+BG →=AB →+23BF →=a +23⎝ ⎛⎭⎪⎫b -12a =a +23b-13a =23a +23b . (2)DE →=DC →+CE →=2FC →+CE →=-2CF →+CE →=-2b +a . BF →=BC →+CF →=2EC →+CF →=-2CE →+CF →=-2a +b .用基底表示平面向量,要充分利用向量加法、减法的三角形法则或平行四边形法则. 类型三 向量的夹角例3 已知|a |=|b |,且a 与b 的夹角为120°,求a +b 与a 的夹角及a -b 与a 的夹角.【解析】 如图,作OA →=a ,OB →=b ,∠AOB =120°,以OA →,OB →为邻边作平行四边形OACB ,则OC →=a +b ,BA →=a -b .因为|a |=|b |,所以平行四边形OACB 为菱形. 所以OC →与OA →的夹角∠AOC =60°,BA →与OA →的夹角即为BA →与BC →的夹角∠ABC =30°.所以a +b 与a 的夹角为60°,a -b 与a 的夹角为30°.作图,由图中找到a →-b →与a →的夹角,利用三角形、四边形的知识求角. 方法归纳两个向量夹角的实质及求解的关键(1)实质:两个向量的夹角,实质上是从同一起点出发的两个非零向量构成的角. (2)关键:求两个向量的夹角,关键是利用平移的方法使两个向量的起点重合,然后按照“一作二证三算”的步骤,并结合平面几何知识求出两个向量的夹角.跟踪训练3 已知|a |=|b |=2,且a 与b 的夹角为60°,求a +b 与a 的夹角,a -b 与a 的夹角.解析:如图,作OA →=a ,OB →=b ,且∠AOB =60°,以OA ,OB 为邻边作▱OACB , 则OC →=OA →+OB →=a +b ,BA →=OA →-OB →=a -b ,BC →=OA →=a . 因为|a |=|b |=2,所以△OAB 为正三角形. 所以∠OAB =60°=∠ABC . 即a -b 与a 的夹角为60°. 因为|a |=|b |,所以▱OACB 为菱形.所以OC ⊥AB ,所以∠COA =90°-60°=30°. 即a +b 与a 的夹角为30°.作出向量a →,b →,a →+b →,a →-b →,利用平面几何知识求解. 2.3.1[基础巩固](25分钟,60分)一、选择题(每小题5分,共25分)1.已知向量a =e 1-2e 2,b =2e 1+e 2,其中e 1,e 2不共线,则a +b 与c =6e 1-2e 2的关系是( )A .不共线B .共线C .相等D .不确定 解析:∵a +b =3e 1-e 2,∴c =2(a +b ).∴a +b 与c 共线. 答案:B2.当向量a 与b 共线时,则这两个向量的夹角θ为( ) A .0° B.90°C .180°D .0°或180°解析:当向量a 与b 共线,即两向量同向时夹角θ=0°,反向时夹角θ=180°. 答案:D3.已知AD 是△ABC 的中线,AB →=a ,AD →=b ,以a ,b 为基底表示AC →,则AC →=( ) A.12(a -b ) B .2b -a C.12(b -a ) D .2b +a解析:如图,AD 是△ABC 的中线,则D 为线段BC 的中点,从而AD →=12(AB →+AC →),则AC →=2AD →-AB →=2b -a .答案:B4.在正方形ABCD 中,AC →与CD →的夹角等于( ) A .45° B.90° C .120° D.135° 解析:如图所示,将AC →平移到CE →,则CE →与CD →的夹角即为AC →与CD →的夹角,夹角为135°. 答案:D5.若D 点在三角形ABC 的边BC 上,且CD →=4DB →=rAB →+sAC →,则3r +s 的值为( )55C.85D.45解析:∵CD →=4DB →=rAB →+sAC →, ∴CD →=45CB →=45(AB →-AC →)=rAB →+sAC →,∴r =45,s =-45.∴3r +s =125-45=85.答案:C二、填空题(每小题5分,共15分)6.已知向量a ,b 是一组基底,实数x ,y 满足(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,则x -y 的值为________.解析:因为a ,b 是一组基底,所以a 与b 不共线, 因为(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧3x -4y =6,2x -3y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =3,所以x -y =3.答案:37.已知O ,A ,B 是平面上的三个点,直线AB 上有一点C ,满足2AC →+CB →=0,若OA →=a ,OB →=b ,用a ,b 表示向量OC →,则OC →=________.解析:AC →=OC →-OA →,CB →=OB →-OC →,∵2AC →+CB →=0,∴2(OC →-OA →)+(OB →-OC →)=0,∴OC →=2OA →-OB →=2a -b .答案:2a -b8.在正方形ABCD 中,E 是DC 边上的中点,且AB →=a ,AD →=b ,则BE →=________.解析:BE →=BC →+CE →=AD →-12AB →=b -12a .2三、解答题(每小题10分,共20分)9.已知e 1,e 2是平面内两个不共线的向量,a =3e 1-2e 2,b =-2e 1+e 2,c =7e 1-4e 2,试用向量a 和b 表示c .解析:因为a ,b 不共线,所以可设c =x a +y b , 则x a +y b =x (3e 1-2e 2)+y (-2e 1+e 2) =(3x -2y )e 1+(-2x +y )e 2=7e 1-4e 2. 又因为e 1,e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧3x -2y =7,-2x +y =-4,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-2,所以c =a -2b .10.如图所示,设M ,N ,P 是△ABC 三边上的点,且BM →=13BC →,CN →=13CA →,AP →=13AB →,若AB→=a ,AC →=b ,试用a ,b 将MN →、NP →、PM →表示出来.解析:NP →=AP →-AN →=13AB →-23AC →=13a -23b ,MN →=CN →-CM →=-13AC →-23CB →=-13b -23(a -b )=-23a +13b ,PM →=-MP →=-(MN →+NP →)=13(a +b ).[能力提升](20分钟,40分)11.设非零向量a ,b ,c 满足|a |=|b |=|c |,a +b =c ,则向量a ,b 的夹角为( ) A .150° B.120° C .60° D.30°解析:设向量a ,b 的夹角为θ,作BC →=a ,CA →=b ,则c =a +b =BA →(图略),a ,b 的夹角为180°-∠C .∵|a |=|b |=|c |,∴∠C =60°,∴θ=120°.答案:B 12.如图,在△ABC 中,已知AB =2,BC =3,∠ABC =60°,AH ⊥BC 于H ,M 为AH 的中点,若AM →=λAB →+μBC →,则λ+μ=________.解析:因为AB =2,∠ABC =60°,AH ⊥BC ,所以BH =1,又M 为AH 的中点,BC =3,所以AM →=12AH →=12(AB →+BH →)=12(AB →+13BC →)=12AB →+16BC →,所以λ+μ=23. 答案:2313.如图,在△OAB 中,OC →=14OA →,OD →=12OB →,AD 与BC 交于点M ,设OA →=a ,OB →=b ,试以a ,b 为基底表示OM →.解析:根据平面向量基本定理可设OM →=m a +n b (m ,n ∈R ),则AM →=OM →-OA →=(m -1)a +n b ,AD →=OD →-OA →=12b -a =-a +12b , ∵A 、M 、D 三点共线,∴AM →=λAD →(λ为实数),∴AM →=-λa +λ2b , ∴⎩⎪⎨⎪⎧ m -1=-λ,n =12λ,消去λ得m +2n =1.而CM →=OM →-OC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫m -14a +n b ,CB →=OB →-OC →=b -14a =-14a +b , ∵C 、M 、B 三点共线,∴CM →=μCB →(μ为实数),∴CM →=-μ4a +μb ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ m -14=-14μ,n =μ,消去μ得4m +n =1.由⎩⎪⎨⎪⎧ m +2n =1,4m +n =1解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =17,n =37,∴OM →=17a +37b . 14.在△ABC 中,AB =3,BC =1,AC =2,D 是AC 的中点.求:(1)AD →与BD →夹角的大小;(2)DC →与BD →夹角的大小.解析:(1)如图所示,在△ABC 中,AB =3,BC =1,AC =2,所以AB 2+BC 2=(3)2+1=22=AC 2,所以△ABC 为直角三角形.因为tan A =BC AB =13=33, 所以A =30°.又因为D 为AC 的中点,所以∠ABD =∠A =30°,AD →=DC →.在△ABD 中,∠BDA =180°-∠A -∠ABD =180°-30°-30°=120°,所以AD →与BD →的夹角为120°.(2)因为AD →=DC →,所以DC →与BD →的夹角也为120°.。
2.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1平面向量基本定理学习目标:1.了解基底的含义,理解并掌握平面向量基本定理,会用基底表示平面内任一向量.(重点)2.掌握两个向量夹角的定义以及两向量垂直的定义.(难点)3.两个向量的夹角与两条直线所成的角.(易混点)[自主预习·探新知]1.平面向量基本定理(2)平面向量的基底是唯一的吗?[提示](1)不能.基向量是不共线的,而0与任意向量是共线的.(2)不是.平面内任何不共线的两个向量都可以作为基底,基底一旦确定,平面内任何一向量都可以用这一基底唯一表示.2.向量的夹角[0,π]a与b同向[基础自测]1.思考辨析(1)一个平面内只有一对不共线的向量可作为表示该平面内所有向量的基底.( )(2)若e 1,e 2是同一平面内两个不共线向量,则λ1e 1+λ2e 2(λ1,λ2为实数)可以表示该平面内所有向量.( )(3)若a e 1+b e 2=c e 1+d e 2(a ,b ,c ,d ∈R ),则a =c ,b =d .( )[解析] (1)错误.根据基底的概念可知,平面内不共线的向量都可以作为该平面内向量的基底.(2)正确.根据平面向量基本定理知对平面内任意向量都可以由向量e 1,e 2线性表示.(3)错误.当e 1与e 2共线时,结论不一定成立. [答案] (1)× (2)√ (3)×2.若△ABC 是等边三角形,则AB →与BC →的夹角的大小为________. 120° [由向量夹角的定义知AB →与BC →的夹角与∠B 互补,大小为120°.] 3.如图2-3-1所示,向量OA →可用向量e 1,e 2表示为________.图2-3-14e 1+3e 2 [由图可知,OA →=4e 1+3e 2.][合 作 探 究·攻 重 难](1)D ,且BC →=a ,CA →=b ,给出下列结论:①AD →=-12a -b ;②BE →=a +12b ; ③CF →=-12a +12b ;④EF →=12a . 其中正确的结论的序号为________.(2)如图2-3-2,已知梯形ABCD 中,AB ∥CD ,AB =2CD ,E ,F 分别是DC ,AB 的中点,设AD →=a ,AB →=b ,试用a ,b 表示DC →,EF →,FC →.图2-3-2[思路探究] 用基底表示平面向量,要充分利用向量加法、减法的三角形法则或平行四边形法则.(1)①②③ [(1)如图,AD →=AC →+CD →=-b +12CB →=-b -12a ,①正确;BE →=BC →+CE →=a +12b ,②正确;AB →=AC →+CB →=-b -a ,CF →=CA →+12AB →=b +12(-b -a ) =12b -12a ,③正确;④EF →=12CB →=-12a ,④不正确.](2)因为DC ∥AB ,AB =2DC ,E ,F 分别是DC ,AB 的中点, 所以FC →=AD →=a ,DC →=AF →=12AB →=12b . EF →=ED →+DA →+AF → =-12DC →-AD →+12AB → =-12×12b -a +12b =14b -a .[规律方法] 用基底表示向量的三个依据和两个“模型”(1)依据:①向量加法的三角形法则和平行四边形法则; ②向量减法的几何意义; ③数乘向量的几何意义. (2)模型:[跟踪训练]1.在△ABC 中,AE →=15AB →,EF ∥BC ,EF 交AC 于F ,设AB →=a ,AC →=b ,则BF →等于( )【导学号:84352209】图2-3-3A .-a +15b B .a -15b C .23a -13bD .13a +23bA [∵AE →=15AB →,∴BE →=-45AB →. 又∵EF ∥BC ,∴EF →=15BC →=15(AC →-AB →),∴BF →=BE →+EF →=-45AB →+15(AC →-AB →) =15AC →-AB →=-a +15b .](1)b ,c ⊥a ,则a ,b的夹角等于________.(2)若a ≠0,b ≠0,且|a|=|b|=|a -b|,求a 与a +b 的夹角.【导学号:84352210】[思路探究] 可作出平面图形利用向量夹角定义及平面几何知识来解决.(1)120° [作BC →=a ,CA →=b ,则c =a +b =BA →(如图所示), 则a ,b 夹角为180°-∠C . ∵|a|=1,|b|=2,c ⊥a , ∴∠C =60°, ∴a ,b 的夹角为120°.](2)[解] 由向量运算的几何意义知a +b ,a -b 是以a ,b 为邻边的平行四边形两条对角线.如图,∵|a |=|b |=|a -b |, ∴∠BOA =60°.又∵OC →=a +b ,且在菱形OACB 中,对角线OC 平分∠BOA , ∴a 与a +b 的夹角是30°.[规律方法] 两向量夹角的实质与求解方法:(1)两向量夹角的实质:从同一起点出发的两个非零向量构成的不大于平角的角,结合平面几何知识加以解决.(2)求解方法:利用平移的方法使两个向量起点重合,作出两个向量的夹角,按照“一作二证三算”的步骤求出.提醒:寻找两个向量的夹角时要紧扣定义中“共起点”这一特征,避免出现错误.[跟踪训练]2.在△ABC 中,若∠A =120°,AB =AC ,则AB →与BC →夹角的大小为________.150° [如图所示,因为∠A =120°,AB =AC ,所以∠B =30°,所以AB →与BC →的夹角为180°-∠B =150°.][探究问题]若存在实数λ1,λ2,μ1,μ2及不共线的向量e 1,e 2,使向量a =λ1e 1+λ2e 2,a =μ1e 1+μ2e 2,则λ1,λ2,μ1,μ2有怎样的大小关系?提示:由题意λ1e 1+λ2e 2=μ1e 1+μ2e 2,即(λ1-μ1)e 1=(μ2-λ2)e 2,由于e 1,e 2不共线,故λ1=μ1,λ2=μ2.如图2-3-4所示,在△OAB 中,OA →=a ,OB →=b ,点M 是AB 上靠近B 的一个三等分点,点N 是OA 上靠近A 的一个四等分点.若OM 与BN 相交于点P ,求OP →.【导学号:84352211】图2-3-4[思路探究] 可利用OP →=tOM →及OP →=ON →+NP →=ON →+sNB →两种形式来表示OP →,并都转化为以a ,b 为基底的表达式.根据任一向量基底表示的唯一性求得s ,t ,进而得OP →.[解] OM →=OA →+AM →=OA →+23AB → =OA →+23(OB →-OA →)=13a +23b . 因为OP →与OM →共线, 故可设OP →=tOM →=t3a +2t 3b .又NP →与NB →共线,可设NP →=sNB →,OP →=ON →+sNB →=34OA →+s (OB →-ON →)=34(1-s )a +s b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧34(1-s )=t 3,s =23t ,解得⎩⎪⎨⎪⎧t =910,s =35,所以OP →=310a +35b .母题探究:1.将本例中“M 是AB 上靠近B 的一个三等分点”改为“M 是AB 上靠近A 的一个三等分点”,“点N 是OA 上靠近A 的一个四分点”改为“N 为OA 的中点”,求BP ∶PN 的值.图2-3-5[解] BN →=ON →-OB →=12a -b ,OM →=OA →+AM →=OA →+13AB →=OA →+13(OB →-OA →)=23OA →+13OB →=23a +13b , 因为O ,P ,M 和B ,P ,N 分别共线, 所以存在实数λ,μ使BP →=λBN →=λ2a -λb , OP →=μOM →=2μ3a +μ3b ,所以OB →=OP →+PB →=OP →-BP →=⎝ ⎛⎭⎪⎫2μ3-λ2a +⎝ ⎛⎭⎪⎫μ3+λb , 又OB →=b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧2μ3-λ2=0,μ3+λ=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=45,μ=35,所以BP →=45BN →,即BP ∶PN =4∶1.2.将本例中点M ,N 的位置改为“OM →=12MB →,N 为OA 中点”,其他条件不变,试用a ,b 表示OP →.图2-3-6[解] AM →=OM →-OA →=13OB →-OA →=13b -a ,BN →=ON →-OB →=12OA →-OB →=12a -b ,因为A ,P ,M 三点共线,所以存在实数λ使得AP →=λAM →=λ3b -λa , 所以OP →=OA →+AP →=(1-λ)a +λ3b .因为B ,P ,N 三点共线,所以存在实数μ使得BP →=μBN →=μ2a -μb , 所以OP →=OB →+BP →=μ2a +(1-μ)b . 即⎩⎪⎨⎪⎧1-λ=μ2,λ3=1-μ,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=35,μ=45,所以OP →=25a +15b .[规律方法] 1.任意一向量基底表示的唯一性的理解:平面向量基本定理指出了平面内任一向量都可以表示为同一平面内两个不共线向量e 1,e 2的线性组合λ1e 1+λ2e 2.在具体求λ1,λ2时有两种方法:(1)直接利用三角形法则、平行四边形法则及向量共线定理. (2)利用待定系数法,即利用定理中λ1,λ2的唯一性列方程组求解.[当 堂 达 标·固 双 基]1.已知平行四边形ABCD ,则下列各组向量中,是该平面内所有向量基底的是( )A.AB →,DC →B.AD →,BC →C.BC →,CB →D.AB →,DA →D [由于AB →,DA →不共线,所以是一组基底.]2.已知▱ABCD 中∠DAB =30°,则AD →与CD →的夹角为( ) A .30° B .60° C .120°D .150°D [AD →与CD →的夹角与∠DAB 互补,其大小为180°-30°=150°.] 3.设D 为△ABC 所在平面内一点,若BC →=3CD →,则( )【导学号:84352212】A.AD →=-13AB →+43AC → B.AD →=13AB →-43AC → C.AD →=43AB →+13AC → D.AD →=43AB →-13AC → A [因为BC →=3CD →,所以AC →-AB →=3(AD →-AC →)=3AD →-3AC →, 所以3AD →=4AC →-AB →,所以AD →=43AC →-13AB →=-13AB →+43AC →.]4.已知向量a ,b 是一组基底,实数x ,y 满足(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,则x -y 的值为________.3 [因为a ,b 是一组基底,所以a 与b 不共线, 因为(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b , 所以⎩⎨⎧ 3x -4y =6,2x -3y =3,解得⎩⎨⎧x =6,y =3,所以x -y =3.]5.已知△ABC 中,D 为BC 的中点,E ,F 为BC 的三等分点,若AB →=a ,AC →=b ,用a ,b 表示AD →,AE →,AF →.【导学号:84352213】图2-3-7[解] AD →=AB →+BD →=AB →+12BC → =a +12(b -a )=12a +12b ;AE →=AB →+BE →=AB →+13BC →=a +13(b -a )=23a +13b ; AF →=AB →+BF →=AB →+23BC →=a +23(b -a )=13a +23b .精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
新课标⼈教版⾼⼀数学必修4第⼆章平⾯向量练习题及答案全套第⼆章平⾯向量 21 平⾯向量的实际背景及基本概念 1下列各量中不是向量的是com C位移 D密度 2下列说法中错误的是 A零向量是没有⽅向的 B零向量的长度为0 C零向量与任⼀向量平⾏ D零向量的⽅向是任意的 3把平⾯上⼀切单位向量的始点放在同⼀点那么这些向量的终点所构成的图形是 A⼀条线段B⼀段圆弧C圆上⼀群孤⽴点 D⼀个单位圆 4下列命题①⽅向不同的两个向量不可能是共线向量②长度相等⽅向相同的向量是相等向量③平⾏且模相等的两个向量是相等向量④若a≠b则a≠b 其中正确命题的个数是 A.1 B.2 C.3 D.45.下列命题中正确的是若则 B 若则 C 若则D 若则 6在△ABC中ABACDE分别是ABAC的中点则 A 与共线 B 与共线C 与相等D 与相等7已知⾮零向量a‖b若⾮零向量c‖a则c与b必定8已知ab是两⾮零向量且a与b不共线若⾮零向量c与a共线则c与b必定9已知1 2若∠BAC60°则 10在四边形ABCD中且则四边形ABCD是22 平⾯向量的线性运算 com 向量的加法运算及其⼏何意义 1.设分别是与向的单位向量则下列结论中正确的是 A. B. C. D. 2在平⾏四边形中ABCD则⽤ab表⽰的是 A.a+a B.bb C.0 D.a+b 3若则 A⼀定可以构成⼀个三⾓形 B⼀定不可能构成⼀个三⾓形 C都是⾮零向量时能构成⼀个三⾓形 D都是⾮零向量时也可能⽆法构成⼀个三⾓形 4⼀船从某河的⼀岸驶向另⼀岸船速为⽔速为已知船可垂直到达对岸则 AB C D 5若⾮零向量满⾜则comD 6⼀艘船从A点出发以的速度向垂直于对岸的⽅向⾏驶船的实际航⾏的速度的⼤⼩为求⽔流的速度 7⼀艘船距对岸以的速度向垂直于对岸的⽅向⾏驶到达对岸时船的实际航程为8km求河⽔的流速 8⼀艘船从A点出发以的速度向垂直于对岸的⽅向⾏驶同时河⽔的流速为船的实际航⾏的速度的⼤⼩为⽅向与⽔流间的夹⾓是求和 9⼀艘船以5kmh的速度在⾏驶同时河⽔的流速为2kmh则船的实际航⾏速度⼤⼩最⼤是kmh最⼩是kmh com 向量的减法运算及其⼏何意义 1在△ABC中 a b则等于 Aab B-a-bCa-b Db-a 2下列等式①a0a ②baab ③--aa ④a-a0 ⑤a-ba-b正确的个数是A2 B3 C4D5 3下列等式中⼀定能成⽴的是 A B -C D - 4化简-的结果等于 A B C D 5如图在四边形ABCD中根据图⽰填空 ab bc c-d abc-d 6⼀艘船从A点出发以2kmh的速度向垂直于对岸的⽅向⾏驶⽽船实际⾏驶速度的⼤⼩为4 kmh则河⽔的流速的⼤⼩为 7若ab共线且ab<a-b成⽴则a与b的关系为8在正六边形ABCDEF中 m n则 9已知ab是⾮零向量则a-bab时应满⾜条件 10在五边形ABCDE中设a b c d⽤abcd表⽰ com 向量数乘运算及其⼏何意义 1.下列命题中正确的是 A. B.C. D. 2.下列命题正确的是 A.单位向量都相等 B.若与是共线向量与是共线向量则与是共线向量C.则 D.若与是单位向量则 3 已知向量2若向量与共线则下列关系⼀定成⽴是 B C‖ D‖或 4对于向量和实数λ下列命题中真命题是 A若则或 B若则或 C若则或 D若则 5下列命题中正确的命题是 A且 B或 C若则 D若与不平⾏则 6已知是平⾏四边形O为平⾯上任意⼀点设则有 A B C D 7向量与都不是零向量则下列说法中不正确的是 A向量与同向则向量与的⽅向相同 B向量与同向则向量与的⽅向相同C向量与反向且则向量与同向D向量与反向且则向量与同向8若ab为⾮零向量且abab则有 Aa‖b且ab⽅向相同BabCa-bD以上都不对 9在四边形ABCD中--等于 AB C D 23平⾯向量的基本定理及坐标表⽰ com 平⾯向量基本定理 1若ABCD是正⽅形E是DC边的中点且则等于 AB C D 2 若O为平⾏四边形ABCD的中⼼ 4e1 6e2则3e2-2e1等于 A B C D 3 已知的三个顶点及平⾯内⼀点满⾜若实数满则的值为 A2 B C3 D6 4 在中若点满⾜则 A BC D 5 在平⾏四边形ABCD中M为BC的中点则 A B CD 6如图在平⾏四边形ABCD中EF分别是BCCD的中点 DE与AF相交于点H 设等于_____ 7已知为的边的中点所在平⾯内有⼀点满⾜设则的值为______ 8在平⾏四边形ABCD中E和F分别是边CD和BC的中点或其中R 则 _________ 9.在ABCD中设对⾓线试⽤表⽰10.设是两个不共线向量已知2k 3 2 若三点A B D共线求k的值 comcom 平⾯向量的正交分解和坐标表⽰及运算 1 若则A11 B-1-1 C37 D-3-7 2下列各组向量中不能作为平⾯内所有的向量的基底的⼀组是ABCD 3已知平⾯向量则向量ABCD 4若向量与向量相等则 Ax1y3 Bx3y1 Cx1y -5 Dx5y -1 5点B的坐标为12的坐标为mn则点A的坐标为 A B C D 6在平⾏四边形ABCD中AC为⼀条对⾓线若则 A.-2-4B.-3-5C.35D.24 7已知向量则_____________________ 8已知向量则的坐标是 9已知点O是平⾏四边形ABCD的对⾓线交点25-23则坐标为坐标为的坐标为10.已知x1y1x2y2线段AB的中点为C则的坐标为 com 平⾯向量共线的坐标表⽰ 1 已知平⾯向量且则= A B C D 2.已知向量且与共线则等于 A B 9 C D1 3.已知||||若与反向则等于 A-410 B4-10 C -1D 1 4.平⾏四边形ABCD的三个顶点为A-21B-13C34则点D的坐标是A21 B22 C 12 D23 5.与向量不平⾏的向量是 A B CD 6已知ab是不共线的向量=λa+b=a+µb λµ∈R 那么ABC三点时λµ满⾜的条件是 A.λ+µ=2 B.λ-µ=1 C.λµ=-1 D.λµ=1 7与向量同⽅向的单位向量是_______8设向量若向量与向量共线则9.已知A-1-2B48C5x如果ABC三点共线则x的值为 10.已知向量向量与平⾏||4求向量的坐标 24平⾯向量的数量积 com量的数量积的物理背景及其含义 1下列叙述不正确的是 A向量的数量积满⾜交换律 B向量的数量积满⾜分配律 C向量的数量积满⾜结合律 Da·b是⼀个实数 2已知a6b4a与b的夹⾓为60°则a2b·a-3b等于 A72 B-72 C36 D-36 3 已知向量121则向量与的夹⾓⼤⼩为 A B CD 4已知a1b且a-b与a垂直则a与b的夹⾓是A60°B30°C135°D45° 5若平⾯四边形ABCD满⾜则该四边形⼀定是A.正⽅形 B.矩形 C.菱形 D.直⾓梯形 6若向量则与⼀定满⾜ A与的夹⾓等于B C D 7下列式⼦中其中的abc为平⾯向量正确的是A.B.ab·c a·bcC.D. 8设a3b5且aλb与a-λb垂直则λ= 9已知ab2i-8ja-b-8i16j其中ij是直⾓坐标系中x轴y轴正⽅向上的单位向量那么a·b 10已知a⊥bc与ab的夹⾓均为60°且a1b2c3则a2b-c2=______ 11已知a1b1若a‖b求a·b2若ab的夹⾓为60°求。
2.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示2.3.3 平面向量的坐标运算 课时目标 1.掌握向量的正交分解,理解平面向量坐标的概念,会写出给定向量的坐标,会作出已知坐标表示的向量.2.掌握平面向量的坐标运算,能准确运用向量的加法、减法、数乘的坐标运算法则进行有关的运算.1.平面向量的坐标表示(1)向量的正交分解:把一个向量分解为两个__________的向量,叫作把向量正交分解.(2)向量的坐标表示:在平面直角坐标系中,分别取与x 轴、y 轴方向相同的两个____________i ,j 作为基底,对于平面内的一个向量a ,有且只有一对实数x ,y 使得a =____________,则________________叫作向量a 的坐标,________________叫作向量的坐标表示.(3)向量坐标的求法:在平面直角坐标系中,若A (x ,y ),则OA →=________,若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则AB →=________________________.2.平面向量的坐标运算(1)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a +b =________________,即两个向量和的坐标等于这两个向量相应坐标的和.(2)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a -b =________________________,即两个向量差的坐标等于这两个向量相应坐标的差.(3)若a =(x ,y ),λ∈R ,则λa =________,即实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标.一、选择题1.已知平面向量a =(1,1),b =(1,-1),则向量12a -32b 等于( ) A .(-2,-1) B .(-2,1)C .(-1,0)D .(-1,2)2.已知a -12b =(1,2),a +b =(4,-10),则a 等于( ) A .(-2,-2) B .(2,2)C .(-2,2)D .(2,-2)3.已知向量a =(1,2),b =(2,3),c =(3,4),且c =λ1a +λ2b ,则λ1,λ2的值分别为( )A .-2,1B .1,-2C .2,-1D .-1,24.已知M (3,-2),N (-5,-1)且MP →=12MN →,则点P 的坐标为( ) A .(-8,1) B.⎝⎛⎭⎫1,32 C.⎝⎛⎭⎫-1,-32 D .(8,-1) 5.在平行四边形ABCD 中,AC 为一条对角线.若AB →=(2,4),AC →=(1,3),则BD →等于( )A .(-2,-4)B .(-3,-5)C .(3,5)D .(2,4)6.已知四边形ABCD 为平行四边形,其中A (5,-1),B (-1,7),C (1,2),则顶点D 的坐标为( )A .(-7,0)B .(7,6)C .(6,7)D .(7,-6)题 号 1 2 3 4 5 6 答 案二、填空题7.已知平面上三点A (2,-4),B (0,6),C (-8,10),则12AC →-14BC →的坐标是________. 8.已知A (-1,-2),B (2,3),C (-2,0),D (x ,y ),且AC →=2BD →,则x +y =________.9.若向量a =(x +3,x 2-3x -4)与AB →相等,其中A (1,2),B (3,2),则x =________.10.函数y =x 2+2x +2按向量a 平移所得图象的解析式为y =x 2,则向量a 的坐标是________.三、解答题11.已知a =(-2,3),b =(3,1),c =(10,-4),试用a ,b 表示c .12.已知平面上三个点坐标为A (3,7),B (4,6),C (1,-2),求点D 的坐标,使得这四个点为构成平行四边形的四个顶点.能力提升13.已知P ={a |a =(1,0)+m (0,1),m ∈R },Q ={b |b =(1,1)+n (-1,1),n ∈R }是两个向量集合,则P ∩Q 等于( )A .{(1,1)}B .{(-1,1)}C .{(1,0)}D .{(0,1)}14.函数y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6-2的图象F 按向量a 平移到F ′,F ′的函数解析式为y =f (x ),当y =f (x )为奇函数时,向量a 可以等于( )A.⎝⎛⎭⎫-π6,-2B.⎝⎛⎭⎫-π6,2 C.⎝⎛⎭⎫π6,-2 D.⎝⎛⎭⎫π6,21.在平面直角坐标系中,平面内的点、以原点为起点的向量、有序实数对三者之间建立一一对应关系.关系图如图所示:2.向量的坐标和这个向量的终点的坐标不一定相同.当且仅当向量的起点在原点时,向量的坐标才和这个终点的坐标相同.2.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示2.3.3 平面向量的坐标运算答案知识梳理1.(1)互相垂直 (2)单位向量 x i +y j 有序数对(x ,y ) a =(x ,y ) (3)(x ,y ) (x 2-x 1,y 2-y 1)2.(1)(x 1+x 2,y 1+y 2) (2)(x 1-x 2,y 1-y 2) (3)(λx ,λy )作业设计1.D 2.D3.D [由⎩⎪⎨⎪⎧ λ1+2λ2=3,2λ1+3λ2=4.解得⎩⎪⎨⎪⎧λ1=-1,λ2=2.] 4.C [设P (x ,y ),由(x -3,y +2)=12×(-8,1), ∴x =-1,y =-32.] 5.B [∵AC →=AB →+AD →,∴AD →=AC →-AB →=(-1,-1).∴BD →=AD →-AB →=(-3,-5).]6.D [设D (x ,y ),由AD →=BC →,∴(x -5,y +1)=(2,-5).∴x =7,y =-6.]7.(-3,6)8.112解析 ∵AC →=(-2,0)-(-1,-2)=(-1,2),BD →=(x ,y )-(2,3)=(x -2,y -3),又2BD →=AC →,即(2x -4,2y -6)=(-1,2),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -4=-1,2y -6=2, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =32,y =4,∴x +y =112. 9.-1解析 ∵A (1,2),B (3,2),∴AB →=(2,0).又∵a =AB →,它们的坐标一定相等.∴(x +3,x 2-3x -4)=(2,0).∴⎩⎪⎨⎪⎧ x +3=2,x 2-3x -4=0, ∴x =-1.10.(1,-1)解析 函数y =x 2+2x +2=(x +1)2+1的顶点坐标为(-1,1),函数y =x 2的顶点坐标为(0,0),则a =(0,0)-(-1,1)=(1,-1).11.解 设c =x a +y b ,则(10,-4)=x (-2,3)+y (3,1)=(-2x +3y,3x +y ),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 10=-2x +3y ,-4=3x +y , 解得x =-2,y =2,∴c =-2a +2b .12.解 (1)当平行四边形为ABCD 时,AB →=DC →,设点D 的坐标为(x ,y ).∴(4,6)-(3,7)=(1,-2)-(x ,y ),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 1-x =1,-2-y =-1, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =-1. ∴D (0,-1); (2)当平行四边形为ABDC 时,仿(1)可得D (2,-3);(3)当平行四边形为ADBC 时,仿(1)可得D (6,15).综上可知点D 可能为(0,-1),(2,-3)或(6,15).13.A [设a =(x ,y ),则P =⎩⎨⎧⎭⎬⎫(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =m , ∴集合P 是直线x =1上的点的集合.同理集合Q 是直线x +y =2上的点的集合,即P ={(x ,y )|x =1},Q ={(x ,y )|x +y -2=0}.∴P ∩Q ={(1,1)}.故选A.]14.B [函数y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6-2按向量a =(m ,n )平移后得到y ′=cos ⎝⎛⎭⎫2x -2m +π6+n -2.若平移后的函数为奇函数,则n =2,π6-2m =k π+π2(k ∈Z ),故m =-π6时适合.]附赠材料答题六注意:规范答题不丢分提高考分的另一个有效方法是减少或避免不规范答题等非智力因素造成的失分,具体来说考场答题要注意以下六点:第一,考前做好准备工作。
§2.3.1平面向量基本定理作业纸 总第____课时班级_______________姓名_______________一、填空题1.设1e ,2e 是同一平面内的两个向量,则正确的是 . ①1e ,2e 一定平行;②1e ,2e 的模相等;③同一平面内的任一向量a 都有),(21R e e a ∈+=μλμλ.④若1e ,2e 不共线,则同一平面内的任一向量都有),(21R e e a ∈+=μλμλ. 2.已知向量,2,22121e e e e +=-=其中1e ,2e 不共线,则+与2126e e -=的关系 .3.设b a ,是不共线的向量,若实数μλ,满足,)12(2)10(3a b b a ++=-+μλμλ则._____________,__________==μλ4.设1e ,2e 是不共线的向量,而2121e e k e k e ++共线,则实数=k _________. 5.已知向量1e ,2e 不共线,实数x ,y 满足(3x -4y ) 1e +(2x -3y )2e ,3621e e +=则=-y x .6.已知,不共线,且),(2121R ∈+=λλλλ,若//,则λ1= . 7.△ABC 中, AE =51AB ,EF ∥BC 交AC 于F 点,设AB =,=,则,表示向量BF 是 .8.已知λ1>0,λ2>0,1e ,2e 是一组基底,且),(212211R e e ∈+=λλλλ, 则a 与1e _____,a 与2e _________(填共线或不共线).9.若向量a 的一种正交分解是),(212211R e e a ∈+=λλλλ,则正确的是 . (1) 1e =2e1= (3) 1e //2e (4) 1e ⊥2e .10.在直角梯形ABCD 中,DC ∥AB ,DA ⊥AB .下列各对向量中①AB AD ,;②BC AB ,;③,;④,;⑤,,能作为表示它们所在平面内所有向量的基底的可以是 .(填序号) 二、解答题11.若1e ,2e 为不共线向量,OA =k 1e +122e ,OB =41e +52e ,OC =-k 1e -102e ,且A 、B 、C 三点共线,求k 的值.12.如图,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,M ,N 分别是AD ,BC 的中点,且k ABDC=,设=e 1,=e 2,试以e 1, e 2为基底表示向量,,.13.如图,平行四边形ABCD 中,E ,F 分别是BC ,DC 的中点,G 为DE 、BF 交点。
2.3.4 平面向量共线的坐标表示课时过关·能力提升基础巩固1若A (3,-6),B (-5,2),C (6,y )三点共线,则y=( )A.13B.-13C.9D.-9解析:AB⃗⃗⃗⃗⃗ =(−8,8),BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(11,y −2),因为AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ∥BC ⃗⃗⃗⃗⃗ , 所以-8(y-2)-8×11=0,解得y=-9. 答案:D2已知点A (-1,1),点B (2,y ),向量a =(1,2),若AB ∥a ,则实数y 的值是( )A .5B .6C .7D .8解析:AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,y −1),∵AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ∥a ,∴3×2-1×(y-1)=0,解得y=7. 答案:C3下列向量与a =(1,3)共线的是( )A.(1,2)B.(-1,3)C.(1,-3)D.(2,6)答案:D4已知向量a =(1,1),b =(2,x ),若a +b 与4b -2a 平行,则实数x 的值为( )A .-2B .0C .1D .2答案:D5若向量a =(x ,1),b =(4,x ),则当x= 时,a 与b 共线且方向相同.解析:∵a =(x ,1),b =(4,x ),若a ∥b ,则x 2-4=0,即x 2=4,∴x=±2.当x=-2时,a 和b 方向相反;当x=2时,a 与b 方向相同. 答案:26若三点A (-2,-2),B (0,m ),C (n ,0)(mn ≠0)共线,则1m +1n的值为 . 解析:AB⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,m +2),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(n +2,2). ∵A ,B ,C 三点共线,∴AB⃗⃗⃗⃗⃗ ∥AC ⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴2×2-(m+2)(n+2)=0, 即mn+2m+2n=0.∵mn ≠0,∴1m +1n =−12. 答案:−127若三点P (1,1),A (2,-4),B (x ,-9)共线,则x= . 解析:PA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,−5),PB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x −1,−10),因为PA ⃗⃗⃗⃗⃗ 与PB ⃗⃗⃗⃗⃗ 共线,所以1×(-10)-(-5)(x-1)=0,解得x=3. 答案:38已知点P 1(2,-1),点P 2(-1,3),点P 在线段P 1P 2上,且|P 1P ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=23|PP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |,求点P 的坐标.解设点P 的坐标为(x ,y ),由于点P 在线段P 1P 2上,则有P 1P ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =23PP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ .又P 1P ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x −2,y +1),PP 2⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(−1−x,3−y),由题意得{x -2=23(-1-x ),y +1=23(3-y ),解得{x =45,y =35,故点P 的坐标为(45,35).9已知向量OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,−4),OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(6,−3),OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(5−m,−3−m),若点A,B,C 能构成三角形,求实数m 应满足的条件.分析转化为求三点A ,B ,C 不共线时m 满足的条件.解若点A ,B ,C 能构成三角形,则这三点不共线,即AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 与AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 不共线.又AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(3,1),AC⃗⃗⃗⃗⃗ =(2−m,1−m),故知3(1-m )≠2-m , 则m ≠12.故m 满足的条件为m ≠12.10已知A ,B ,C 三点的坐标分别为(-1,0),(3,-1),(1,2),AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =13AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =13BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,求证:EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ∥AB ⃗⃗⃗⃗⃗ .证明设E (x 1,y 1),F (x 2,y 2).∵AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,2),BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(−2,3),AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(4,−1),∴AE⃗⃗⃗⃗⃗ =13AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(23,23), BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =13BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-23,1). ∴(x 1,y 1)-(-1,0)=(23,23), (x 2,y 2)-(3,-1)=(-23,1).∴(x 1,y 1)=(-13,23),(x2,y2)=(73,0).∴EF⃗⃗⃗⃗⃗ =(x2,y2)−(x1,y1)=(83,-23). ∵4×(-23)−(−1)×83=0, ∴EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ∥AB ⃗⃗⃗⃗⃗ .能力提升1已知向量a =(1,1),b =(-1,0),λa +μb 与a -2b 共线,则λμ=( )A .12B.2C.−12D.−2解析:λa+μb=(λ-μ,λ),a-2b=(3,1),由共线条件可得,λ-μ=3λ,即λμ=−12.答案:C2已知向量a=(3,4),b=(sin α,cos α),且a∥b,则tan α等于()A.34B.−34C.43D.−43解析:∵a∥b,∴3cosα-4sinα=0.∴4sinα=3cosα.∴tanα=3 4 .答案:A3△ABC的三个内角A,B,C所对边的长分别为a,b,c,设向量p=(a+c,b),q=(b,c-a).若p∥q,则角C的大小为()A.π6B.2π3C.π2D.π3解析:∵p∥q,∴(a+c)(c-a)-b2=0,即c2-a2-b2=0,c2=a2+b2,∴C=π2 .答案:C4已知向量a=(√3,1),b=(0,-1),c=(k,√3),若a-2b与c共线,则k=.解析:a-2b=(√3,3).因为a-2b与c共线,√3=√33,解得k=1.答案:15设向量a=(1,2),b=(2,3),若向量λa+b与向量c=(-4,-7)共线,则λ=.解析:λa+b=(λ+2,2λ+3),∵(λa+b)∥c,∴-7(λ+2)=-4(2λ+3).∴λ=2.答案:2★6已知点A (2,3),B (6,-3),P 是线段AB 上靠近A 的一个三等分点,则点P 的坐标是 .解析:设P (x ,y ),由题意得AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =13AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,即(x-2,y-3)=13(4,−6), 解方程组{x -2=43,y -3=-2,得{x =103,y =1.答案:(103,1) ★7在△AOB 中,已知点O (0,0),A (0,5),B (4,3),OC⃗⃗⃗⃗⃗ =14OA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,OD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =12OB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ 与BC ⃗⃗⃗⃗⃗ 交于点M,求点M 的坐标. 解∵OC⃗⃗⃗⃗⃗ =14OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =14(0,5)=(0,54), ∴C (0,54).∵OD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =12OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =12(4,3)=(2,32), ∴D (2,32).设M (x ,y ),则AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x,y −5),CM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y -54),CB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(4,74),AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,32)−(0,5)=(2,-72).∵AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∥AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,∴−72x −2(y −5)=0, 即7x+4y=20.①∵CM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∥CB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,∴74x −4(y -54)=0, 即7x-16y=-20.②联立①②,解得x =127,y =2, 故点M 的坐标为(127,2). 8过原点O 的直线与函数y=log 8x 的图象交于A ,B 两点,过A ,B 分别作x 轴的垂线交函数y=log 2x 的图象于C ,D 两点.求证:O ,C ,D 三点在一条直线上. 证明设A (x 1,log 8x 1),B (x 2,log 8x 2),则OA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x1,log8x1),OB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x2,log8x2),根据已知OA⃗⃗⃗⃗⃗ 与OB ⃗⃗⃗⃗⃗ 共线, 所以x 1log 8x 2-x 2log 8x 1=0. 又根据题设条件可知 C (x 1,log 2x 1),D (x 2,log 2x 2),所以OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x1,log2x1),OD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x2,log2x2). 因为x 1log 2x 2-x 2log 2x 1=x 1l og 23x 23−x2log 23x 13=3(x 1log 8x 2-x 2log 8x 1)=0, 所以OC ⃗⃗⃗⃗⃗ 与OD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 共线, 又OC ⃗⃗⃗⃗⃗ 与OD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 有公共点O , 所以O ,C ,D 三点在一条直线上.。
第二章 平面向量2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1 平面向量基本定理 [A 组 学业达标]1.若k 1a +k 2b =0,则k 1=k 2=0,那么下面关于向量a ,b 的判断正确的是( )A .a 与b 一定共线B .a 与b 一定不共线C .a 与b 垂直D .a 与b 中至少有一个为0解析:由平面向量基本定理可知,当a ,b 不共线时,k 1=k 2=0. 答案:B2.如图所示,平面内的两条相交直线OP 1和OP 2将该平面分割成四个部分Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ(不包括边界).若OP →=aOP 1→+bOP 2→,且点P 落在第Ⅲ部分,则实数a ,b 满足 ( )A .a >0,b >0B .a >0,b <0C .a <0,b >0D .a <0,b <0解析:取第Ⅲ部分内一点画图易得a >0,b <0. 答案:B3.如果e 1,e 2是平面α内两个不共线的向量,那么在下列各命题中不正确的有( )①λe 1+μe 2(λ,μ∈R )可以表示平面α内的所有向量;②对于平面α内的任一向量a ,使a =λe 1+μe 2的实数λ,μ有无数多对;③若向量λ1e 1+μ1e 2与λ2e 1+μ2e 2共线,则有且只有一个实数λ,使λ1e 1+μ1e 2=λ(λ2e 1+μ2e 2);④若实数λ,μ使λe 1+μe 2=0,则λ=μ=0. A .①② B .②③ C .③④D .②解析:由平面向量基本定理可知,①④是正确的;对于②,由平面向量基本定理可知,一旦一个平面的基底确定,那么任意一个向量在此基底下的实数对是唯一的;对于③,当两向量的系数均为零,即λ1=λ2=μ1=μ2 =0时,这样的λ有无数个.故选B. 答案:B4.在△ABC 中,点D 在BC 边上,且BD →=2DC →,设AB →=a ,AC →=b ,则AD →可用基底a ,b 表示为 ( )A.12(a +b ) B.23a +13b C.13a +23b D.13(a +b ) 解析:∵BD →=2DC →,∴BD →=23BC →.∴AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=13a +23b .答案:C5.设向量m =2a -3b ,n =4a -2b ,p =3a +2b ,试用m ,n 表示p ,p =________.解析:设p =x m +y n ,则3a +2b =x (2a -3b )+y (4a -2b )=(2x +4y )a +(-3x -2y )b ,得⎩⎪⎨⎪⎧2x +4y =3,-3x -2y =2,解得⎩⎨⎧x =-74,y =138.所以p =-74m +138n .答案:-74m +138n6.已知向量e 1,e 2不共线,实数x ,y 满足(3x -4y )e 1+(2x -3y )e 2=6e 1+3e 2,则x -y =________.解析:∵e 1,e 2不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧3x -4y =6,2x -3y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =3,∴x -y =3.答案:37.设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC .若DE →=λ1AB →+λ2AC →(λ1,λ2为实数),则λ1+λ2=________.解析:易知DE →=12AB →+23BC →=12AB →+23(AC →-AB →)=-16AB →+23AC →,所以λ1+λ2=12.答案:128.在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,M ,N 分别是DA ,BC 的中点,且DC AB=k (k ≠1).设AD →=e 1,AB →=e 2,选择基底{e 1,e 2},试写出下列向量在此基底下的分解式:DC →,BC →,MN →. 解析:如图,∵AB →=e 2,且DC AB=k ,∴DC →=kAB →=k e 2.又∵AB →+BC →+CD →+DA →=0,∴BC →=-AB →-CD →-DA →=-AB →+DC →+AD →=-e 2+k e 2+e 1=e 1+(k -1)e 2. ∵MN →+NB →+BA →+AM →=0,∴MN →=-NB →-BA →-AM →=BN →+AB →-AM →=12BC →+e 2-12AD →=12[e 1+(k -1)e 2]+e 2-12e 1=k +12e 2. 9.在△ABC 中,点M 是BC 的中点,点N 在AC 上且AN →=2NC →,AM 交BN 于P 点,求AP与AM 的比值.解析:设BM →=a ,CN →=b ,则AM →=AC →+CM →=-a -3b ,BN →=2a +b . ∵A ,P ,M 和B ,P ,N 分别共线, ∴存在实数λ,μ使AP →=λAM →=-λa -3λb , BP →=μBN →=2μa +μb .∴BA →=BP →-AP →=(λ+2μ)a +(3λ+μ)b . 又∵BA →=BC →+CA →=2a +3b ,由平面向量基本定理得⎩⎪⎨⎪⎧λ+2μ=2,3λ+μ=3,解得⎩⎨⎧λ=45,μ=35,则AP →=45AM →.∴AP 与AM 的比值为45.[B 组 能力提升]10.若OP 1→=a ,OP 2→=b ,P 1P →=λPP 2→(λ≠-1),则OP →=( )A .a +λbB .λa +bC .λa +(1+λ)bD.a +λb 1+λ解析:∵P 1P →=λPP 2→,∴OP →-OP 1→=λ(OP 2→-OP →),(1+λ)OP →=λOP 2→+OP 1→,∴OP →=a +λb1+λ.答案:D11.如图,在△ABC 中,D ,E 分别为AB ,AC 的中点,CD 与BE 交于点F ,设AB →=a ,AC →=b ,AF →=m a +n b ,则m +n =( )A .1 B.43 C.23D.56解析:AF →=mAB →+nAC →=mAB →+2nAE →, 由B ,F ,E 三点共线,得m +2n =1,① AF →=mAB →+nAC →=2mAD →+nAC →, 由C ,F ,D 三点共线,得2m +n =1,② ①+②得3(m +n )=2,m +n =23.答案:C12.设G 为△ABC 的重心,O 为坐标原点,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,试用a ,b ,c 表示OG →,则OG →=________.解析:OG →=OC →+CG →=OC →+13(CA →+CB →)=OC →+13(OA →-OC →+OB →-OC →)=13(a +b +c ).答案:13(a +b +c )13.在平行四边形ABCD 中,AB →=e 1,AC →=e 2,NC →=14AC →,BM →=12MC →,则MN →=________.(用e 1,e 2表示)解析:如图,MN →=CN →-CM →=CN →+2BM →=CN →+23BC →=-14AC →+23(AC →-AB →)=-14e 2+23(e 2-e 1)=-23e 1+512e 2.答案:-23e 1+512e 214.已知△ABC 内一点P 满足AP →=λAB →+μAC →,若△P AB 的面积与△ABC 的面积之比为1∶3,△P AC 的面积与△ABC 的面积之比为1∶4,求实数λ,μ的值.解析:如图,过点P 作PM ∥AC ,PN ∥AB ,则AP →=AM →+AN →,所以AM →=λAB →,AN →=μAC →.作PG ⊥AC 于点G ,BH ⊥AC 于点H . 因为S △P AC S △ABC =14,所以PG BH =14.又因为△PNG ∽△BAH ,所以PG BH =PN AB =14,即AM AB =14,所以λ=14,同理μ=13. 15.如图,已知三点O ,A ,B 不共线,且OC →=2OA →,OD →=3OB →,设OA →=a ,OB →=b .(1)试用a ,b 表示向量OE →;(2)设线段AB ,OE ,CD 的中点分别为L ,M ,N ,试证明:L ,M ,N 三点共线.解析:(1)∵B ,E ,C 三点共线, ∴OE →=xOC →+(1-x )OB →=2x a +(1-x )b .①同理,∵A ,E ,D 三点共线,∴OE →=y a +3(1-y )b .②比较①②,得⎩⎪⎨⎪⎧2x =y ,1-x =3(1-y ),解得x =25,y =45,∴OE →=45a +35b .(2)证明:∵OL →=a +b 2,OM →=12OE →=4a +3b 10,ON →=12(OC →+OD →)=2a +3b 2,∴MN →=ON →-OM→=6a +12b 10,ML →=OL →-OM →=a +2b10, ∴MN →=6ML →,又MN →与ML →有公共点M , ∴L ,M ,N 三点共线.。
高中数学第二章平面向量同步练习02新人教A版必修4平面向量同步练习§2.2. 1 向量加减运算及几何意义班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.化简PM PN MN所得的结果是()MPA.B.NP C.0 D.MN2.设OA a,OB b且|a|=| b|=6,∠AOB=120 ,则|a-b|等于()0013.飞机从甲地按南偏东10方向飞行2022年km到达乙地,再从乙地按北偏西70方向飞行2022年km到达丙A.36 B.12 C.6 D.63.a,b为非零向量,且|a+ b|=| a|+| b|,则()A.a与b方向相同B.a = b C.a =-4.在平行四边形ABCD中,若| BC BA | | BC ABb D.a与b方向相反|,则必有()A.ABCD为菱形B.ABCD为矩形C .ABCD 为正方形D.以上皆错5.已知正方形ABCD边长为1,AB=a,BC=b,AC=c,则|a+b+c|等于()A.0 B.3 C.22*6.设( AB CD ) ( BC DA D.2) a,而b是一非零向量,则下列个结论:(1) a与b共线;(2)a + b = a;(3) a + b = b;(4)| a + b||a |+|b|中正确的是()A.(1) (2) B.(3) (4) C.(2) (4) D.(1) (3) 二、填空题7.在平行四边形ABCD中,AB a,AD b,则CA __________,BD_______.8.在a =“向北走20km”,b =“向西走20km”,则a +b9.若| AB | 8,| AC | 5,则| BC表示______________.|的取值范围为_____________.*10.一艘船从A点出发以23km/h的速度向垂直于河岸的方向行驶,而船实际行驶速度的大小为4km/h,则河水的流速的大小为___________.三、解答题11.如图,O是平行四边形ABCD外一点,用OA 、OB 、OC 表示OD.12.如图,在任意四边形ABCD中,E、F分别为AD、BC的中点,求证:AB DC EF EF .地,那么丙地在甲地的什么方向?丙地距离甲地多远?*14.点D、E、F分别是△ABC求证:(1)AB 三边AB、BC、CA上的中点,BE AC CE;(2)EA FBDC 0.§2. 2. 2 向量数乘运算及其几何意义班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.已知向量a= e1-2 e2,b=2 e1+e2, 其中e1、e2不共线,则a+b 与c=6 e1-2 e2的关系为(A.不共线B.共线C.相等D.无法确定2.已知向量e1、e2不共线,实数(3x-4y)e1+(2x-3y)e2 =6e1+3e2 ,则x-y的值等于()A.3 B.-3 C.0 D.2)平面向量同步练习3.若AB=3a, CD =-5a ,且| AD | | BC |,则四边形ABCD是()A.平行四边形B.菱形C.等腰梯形D.不等腰梯形4.AD、BE分别为△ABC的边BC、AC上的中线,且AD =a , BE =b ,那么BC 为()A.__-__3a+3b B.3a-3b C.3a-3b D.-3a+3b5.已知向量a ,b是两非零向量,在下列四个条件中,能使a ,b共线的条件是()①2a -3b=4e且a+2b= -3e②存在相异实数λ ,μ,使λa -μb=0 ③xa+yb=0 (其中实数x, y满足x+y=0) ④已知梯形ABCD,其中AB=a ,CD=bA.①② B.①③ C.② D.③④*6.已知△ABC三个顶点A、B、C及平面内一点P,若PA PB PC AB ,则()A.P在△ABC 内部B.P在△ABC 外部C.P在AB边所在直线上D.P在线段BC上二、填空题7.若|a|=3,b与a方向相反,且|b|=5,则a= b8.已知向量e1 ,e2不共线,若λe1-e2与e1-λe2共线,则实数λ= 9.a,b是两个不共线的向量,且AB=2a+kb , CB =a+3b , CD =2a-b ,若A、B、D三点共线,则实数k的值可为*10.已知四边形ABCD中,AB =a-2c, CD =5a+6b-8c对角线AC、BD的中点为E、F,则向量EF三、解答题11.计算:⑴(-7)×6a=⑵4(a+b)-3(a-b)-8a= ⑶(5a-4b+c)-2(3a-2b+c)=12.如图,设AM是△ABC的中线,AB=a , AC=b ,求AM13.设两个非零向量a与b不共线,⑴若AB =a+b ,BC =2a+8b ,CD=3(a-b) ,求证:A、B、D三点共线; ⑵试确定实数k,使ka+b和a +kb共线.*14.设OA ,OB 不共线,P点在AB上,求证:OP =λOA +μOB且λ+μ=1(λ, μ∈R).§2. 3. 1平面向量基本定理及坐标表示(1)班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.下列向量给中,能作为表示它们所在平面内所有向量的基底的是()A.e1=(0,0), e2 =(1,-2) ; B.e1=(-1,2),e2 =(5,7); C.e1=(3,5),e2 =(6,10); D.e1=(2,-3) ,e2 =(1, 324)2.已知向量a、b,且AB=a+2b , BC = -5a+6b , CD =7a-2b,则一定共线的三点是()A.A、B、D B.A、B、C C.B、C 、D D.A、C、D3.如果e1、e2是平面α内两个不共线的向量,那么在下列各说法中错误的有()①λe1+μe2(λ, μ∈R)可以表示平面α内的所有向量;②对于平面α中的任一向量a,使a=λe1+μe2的λ, μ有无数多对;③若向量λ1e1+μ1e2与λ2e1+μ2e2共线,则有且只有一个实数k,使λ2e1+μ2e2=k(λ1e1+μ1e2);④若实数λ, μ使λe1+μe2=0,则λ=μ=0.平面向量同步练习A.①② B.②③ C.③④ D.仅②4.过△ABC的重心任作一直线分别交AB、AC于点D、E,若AD =x AB , AE =y AC ,xy≠0,则11x y的值为()A.4 B.3 C.2 D.15.若向量a=(1,1),b=(1,-1) ,c=(-2,4) ,则c= ( ) A.-a+3b B.3a-b C.a-3b D.-3a+b*6.平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点A(3,1),B(-1,3),若点C(x, y)满足OC=αOA +βOB ,其中α,β∈R且α+β=1,则x, y所满足的关系式为()A.3x+2y-11=0 B.(x-1)2+(y-2)2=5 C.2x-y=0 D.x+2y-5=0二、填空题7.作用于原点的两力F1 =(1,1) ,F2 =(2,3) ,为使得它们平衡,需加力F3= ;8.若A(2,3),B(x, 4),C(3,y),且AB=2 AC ,则x= ,y= ;9.已知A(2,3),B(1,4)且1 2AB =(sinα,cosβ), α,β∈(- 2,2),则α+β=*10.已知a=(1,2) ,b=(-3,2),若ka+b与a-3b平行,则实数k的值为三、解答题11.已知向量b与向量a=(5,-12)的方向相反,且|b|=26,求b12.如果向量AB=i-2j , BC =i+mj ,其中i、j分别是x轴、y轴正方向上的单位向量,试确定实数m的值使A、B、C三点共线。
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本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(浙江专版)2017-2018学年高中数学第二章平面向量2.3.1 平面向量基本定理学案新人教A版必修4的全部内容。
2.3。
1 平面向量基本定理预习课本P93~94,思考并完成以下问题(1)平面向量基本定理的内容是什么?(2)如何定义平面向量基底?(3)两向量夹角的定义是什么?如何定义向量的垂直?错误!1.平面向量基本定理条件e1,e2是同一平面内的两个不共线向量结论这一平面内的任意向量a,有且只有一对实数λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2基底不共线的向量e1,e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底[12向量;②该平面内任意向量a都可以用e1,e2线性表示,且这种表示是唯一的;③基底不唯一,只要是同一平面内的两个不共线向量都可作为基底.2.向量的夹角条件两个非零向量a和b产生过程作向量OA=a,OB=b,则∠AOB叫做向量a与b的夹角范围0°≤θ≤180°特殊情况θ=0°a与b同向θ=90°a与b垂直,记作a⊥bθ=180°a与b反向[点睛]当a与b共线同向时,夹角θ为0°,共线反向时,夹角θ为180°,所以两个向量的夹角的范围是0°≤θ≤180°。
§2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1 平面向量基本定理课时目标 1.理解并掌握平面向量基本定理.2.掌握向量之间的夹角与垂直.1.平面向量基本定理 (1)定理:如果e 1,e 2是同一平面内的两个______向量,那么对于这一平面内的______向量a ,__________实数λ1,λ2,使a =____________________________.(2)基底:把________的向量e 1,e 2叫做表示这一平面内________向量的一组基底. 2.两向量的夹角与垂直(1)夹角:已知两个__________a 和b ,作OA →=a ,OB →=b ,则________=θ (0°≤θ≤180°),叫做向量a 与b 的夹角.①范围:向量a 与b 的夹角的范围是______________. ②当θ=0°时,a 与b ________. ③当θ=180°时,a 与b ________.(2)垂直:如果a 与b 的夹角是________,则称a 与b 垂直,记作______________.一、选择题1.若e 1,e 2是平面内的一组基底,则下列四组向量能作为平面向量的基底的是( )A .e 1-e 2,e 2-e 1B .2e 1+e 2,e 1+12e 2C .2e 2-3e 1,6e 1-4e 2D .e 1+e 2,e 1-e 22.等边△ABC 中,AB →与BC →的夹角是( ) A .30° B .45° C .60° D .120° 3.下面三种说法中,正确的是( )①一个平面内只有一对不共线向量可作为表示该平面所有向量的基底;②一个平面内有无数多对不共线向量可作为该平面所有向量的基底;③零向量不可作为基底中的向量. A .①② B .②③ C .①③ D .①②③4.若OP 1→=a ,OP 2→=b ,P 1P →=λPP 2→(λ≠-1),则OP →等于( ) A .a +λb B .λa +(1-λ)bC .λa +b D.11+λa +λ1+λb5.如果e 1、e 2是平面α内两个不共线的向量,那么在下列各命题中不正确的有( ) ①λe 1+μe 2(λ、μ∈R )可以表示平面α内的所有向量;②对于平面α中的任一向量a ,使a =λe 1+μe 2的实数λ、μ有无数多对; ③若向量λ1e 1+μ1e 2与λ2e 1+μ2e 2共线,则有且只有一个实数λ,使λ1e 1+μ1e 2=λ(λ2e 1+μ2e 2); ④若实数λ、μ使λe 1+μe 2=0,则λ=μ=0.A .①②B .②③C .③④D .②6.如图,在△ABC 中,AD 是BC 边上的中线,F 是AD 上的一点,且AF FD =15,连结CF 并延长交AB 于E ,则AEEB等于( )A.112B.13C.15D.110 题 号 1 2 3 4 5 6 答 案 二、填空题7.设向量m =2a -3b ,n =4a -2b ,p =3a +2b ,试用m ,n 表示p ,p =________.8.设e 1、e 2是不共线的两个向量,给出下列四组向量:①e 1与e 1+e 2;②e 1-2e 2与e 2-2e 1;③e 1-2e 2与4e 2-2e 1.其中能作为平面内所有向量的一组基底的序号是________.(写出所有满足条件的序号)9.在△ABC 中,AB →=c ,AC →=b .若点D 满足BD →=2DC →,则AD →=____________.10.在平行四边形ABCD 中,E 和F 分别是边CD 和BC 的中点,若AC →=λAE →+μAF →,其中λ、μ∈R ,则λ+μ=________.三、解答题11. 如图所示,已知△ABC 中,D 为BC 的中点,E ,F 为BC 的三等分点,若AB →=a ,AC →=b ,用a ,b 表示AD →,AE →,AF →.12. 如图所示,已知△AOB 中,点C 是以A 为中点的点B 的对称点,OD →=2DB →,DC 和OA交于点E ,设OA →=a ,OB →=b .(1)用a 和b 表示向量OC →、DC →;(2)若OE →=λOA →,求实数λ的值.能力提升13. 如图所示,OM ∥AB ,点P 在由射线OM 、线段OB 及AB 的延长线围成的阴影区域内(不含边界)运动,且OP →=xOA →+yOB →,则x 的取值范围是________;当x =-12时,y 的取值范围是____________.14. 如图所示,在△ABC 中,点M 是BC 的中点,点N 在边AC 上,且AN =2NC ,AM 与BN 相交于点P ,求证:AP ∶PM =4∶1.1.对基底的理解 (1)基底的特征基底具备两个主要特征:①基底是两个不共线向量;②基底的选择是不唯一的.平面内两向量不共线是这两个向量可以作为这个平面内所有向量的一组基底的条件. (2)零向量与任意向量共线,故不能作为基底. 2.准确理解平面向量基本定理(1)平面向量基本定理的实质是向量的分解,即平面内任一向量都可以沿两个不共线的方向分解成两个向量和的形式,且分解是唯一的.(2)平面向量基本定理体现了转化与化归的数学思想,用向量解决几何问题时,我们可以选择适当的基底,将问题中涉及的向量向基底化归,使问题得以解决.§2.3 平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1 平面向量基本定理答案知识梳理1.(1)不共线 任意 有且只有一对 λ1e 1+λ2e 2 (2)不共线 所有 2.(1)非零向量 ∠AOB ①[0°,180°] ②同向 ③反向 (2)90° a ⊥b 作业设计1.D 2.D 3.B4.D [∵P 1P →=λPP 2→,∴OP →-OP 1→=λ(OP 2→-OP →)∴(1+λ)OP →=OP 1→+λOP 2→∴OP →=11+λOP 1→+λ1+λOP 2→=11+λa +λ1+λb .]5.B [由平面向量基本定理可知,①④是正确的.对于②,由平面向量基本定理可知,一旦一个平面的基底确定,那么任意一个向量在此基底下的实数对是唯一的.对于③,当两向量的系数均为零,即λ1=λ2=μ1=μ2=0时,这样的λ有无数个,故选B.]6.D [设AB →=a ,AC →=b ,AE EB=λ.∵AF FD =15,∴CF →=CA →+AF → =CA →+16AD →=112(AB →+AC →)-AC →=112AB →-1112AC →=112a -1112b . CE →=CA →+AE →=CA →+λ1+λAB →=λ1+λAB →-AC → =λ1+λa -b . ∵CF →∥CE →, ∴λ1+λ112=11112.∴λ=110.] 7.-74m +138n解析 设p =x m +y n ,则3a +2b =x (2a -3b )+y (4a -2b )=(2x +4y )a +(-3x -2y )b ,得⎩⎪⎨⎪⎧2x +4y =3-3x -2y =2⇒⎩⎨⎧x =-74y =138.8.①②解析 对于③4e 2-2e 1=-2e 1+4e 2=-2(e 1-2e 2),∴e 1-2e 2与4e 2-2e 1共线,不能作为基底.9.23b +13c 解析 AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=23b +13c .10.43 解析设AB →=a ,AD →=b , 则AE →=12a +b ,AF →=a +12b ,又∵AC →=a +b ,∴AC →=23(AE →+AF →),即λ=μ=23,∴λ+μ=43.11.解 AD →=AB →+BD →=AB →+12BC →=a +12(b -a )=12a +12b ;AE →=AB →+BE →=AB →+13BC →=a +13(b -a )=23a +13b ;AF →=AB →+BF →=AB →+23BC →=a +23(b -a )=13a +23b .12.解 (1)由题意,A 是BC 的中点,且OD →=23OB →,由平行四边形法则,OB →+OC →=2OA →. ∴OC →=2OA →-OB →=2a -b ,DC →=OC →-OD →=(2a -b )-23b =2a -53b .(2)EC →∥DC →.又∵EC →=OC →-OE →=(2a -b )-λa =(2-λ)a -b ,DC →=2a -53b ,∴2-λ2=153,∴λ=45. 13.(-∞,0) ⎝⎛⎭⎫12,32解析 由题意得: OP →=a ·OM →+b ·OB →(a ,b ∈R +,0<b <1)=a ·λAB →+b ·OB →=aλ(OB →-OA →)+b ·OB →=-aλ·OA →+(aλ+b )·OB →(λ>0). 由-aλ<0,得x ∈(-∞,0).又由OP →=xOA →+yOB →,则有0<x +y <1,当x =-12时,有0<-12+y <1,解得y ∈⎝⎛⎭⎫12,32.14.解 设AB →=b ,AC →=c , 则AM →=12b +12c ,AN →=23AC →=23c ,BN →=BA →+AN →=23c -b .∵AP →∥AM →,BP →∥BN →,∴存在λ,μ∈R ,使得AP →=λAM →,BP →=μBN →,又∵AP →+PB →=AB →, ∴λAM →-μBN →=AB →,由λ⎝⎛⎭⎫12b +12c -μ⎝⎛⎭⎫23c -b =b 得 ⎝⎛⎭⎫12λ+μb +⎝⎛⎭⎫12λ-23μc =b . 又∵b 与c 不共线,∴⎩⎨⎧12λ+μ=1,12λ-23μ=0.解得⎩⎨⎧λ=45,μ=35.故AP →=45AM →,即AP ∶PM =4∶1.。