高中数学平面向量的数量积练习题及答案

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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] +1

3.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] 2

2.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] 5

4.2021·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+4

5.2021·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=-2x

6.2021·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] 2

7.2021·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.

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