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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