2015《金榜e讲堂》高三人教版数学(理)一轮复习课时作业:第4章 第3节 平面向量的数量积与平面向量应用举例
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课时作业
一、选择题
1.若向量a =(x +1,2)和向量b =(1,-1)平行,则|a +b|=
( ) A.10 B.102
C. 2
D.22
C [依题意得,-(x +1)-2×1=0,得x =-3,
故a +b =(-2,2)+(1,-1)=(-1,1),
所以|a +b|=(-1)2+12= 2.]
2.已知向量a =(2,3),b =(-4,7),则a 在b 方向上的投影为
( )
A.13
B.135
C.65
D.655
D [依题意得,向量a 在b 方向上的投影为a·b |b|=2×(-4)+3×7(-4)2+72
=655.] 3.已知非零向量a ,b 满足|a +b|=|a -b|=233|a|,则a +b 与a -b 的夹角θ为
( )
A .30°
B .60°
C .120°
D .150°
B [将|a +b|=|a -b|两边同时平方得a·b =0;
将|a -b|=233|a|两边同时平方得b2=13a2,
所以cos θ=(a +b )·(a -b )|a +b|·|a -b|
=a2-b243a2
=12. 又0°≤θ≤180°,∴θ=60°.]
4.(2012·湖南高考)在△ABC 中,AB =2,AC =3,AB →·BC →=1,则BC =
( )
A. 3
B.7
C .2 2 D.23
A [∵A
B →·B
C →=1,且AB =2,
∴1=|AB →||BC →|cos(π-B),∴|BC →|cos B =-12.
在△ABC 中,AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos B , 即9=4+BC2-2×2×⎝⎛⎭
⎫-12.∴BC = 3.]
5.(2014·石家庄模拟)已知平面向量a ,b ,|a|=1,|b|=3,且|2a +b|=7,则向量a 与向量a +b 的夹角为
( )
A.π2
B.π3
C.π6 D .π
B [∵|2a +b|2=4|a|2+4a·b +|b|2=7,
|a|=1,|b|=3,
∴4+4a·b +3=7,
a·b =0,∴a ⊥b.
如图所示,a 与a +b 的夹角为∠COA ,
∵tan ∠COA =|CA||OA|=3,
∴∠COA =π3,即a 与a +b 的夹角为π3.]
6.如图,在△ABC 中,AD ⊥AB ,BC →=3BD →,|AD →|=1,
则AC →·AD →=
( ) A .2 3
B .3 3 C.32 D. 3
D [建系如图.
设B(xB ,0),D(0,1),
C(xC ,yC),
BC →=(xC -xB ,yC),
BD →=(-xB ,1),
∵BC →=3BD →,∴xC -xB =-3xB ⇒xC =(1-3)·xB ,yC =3,AC →=((1-3)xB ,3),AD →=
(0,1),AC →·AD →= 3.]
二、填空题
7.(2014·“江南十校”联考)若|a|=2,|b|=4,且(a +b)⊥a ,则a 与b 的夹角是________. 解析 设向量a ,b 的夹角为θ.
由(a +b)⊥a 得(a +b)·a =0,
即|a|2+a·b =0,
∵|a|=2,∴a·b =-4,
∴|a|·|b|·cos θ=-4,
又|b|=4,∴cos θ=-12,
即θ=2π3.∴向量a ,b 的夹角为2π3.
答案 2π3
8.(2012·新课标全国卷)已知向量a ,b 夹角为45°,且|a|=1,|2a -b|=10,则|b|=________.
解析 ∵a ,b 的夹角为45°,|a|=1,
∴a·b =|a|·|b|·cos 45°=22|b|,
∴|2a -b|2=4-4×22|b|+|b|2=10.∴|b|=3 2.
答案 3 2
9.(2013·天津高考)在平行四边形ABCD 中,AD =1,∠BAD =60°,E 为CD 的中点.若AC →·BE
→=1,则AB 的长为__________.
解析 如图所示,在平行四边形ABCD 中,
AC →=AB →+AD →,
BE →=BC →+CE →=-12AB →+AD →.
所以AC →·BE →=(AB →+AD →)·⎝⎛⎭
⎫-12AB →+AD → =-12|AB →|2+|AD →|2+12AB →·AD → =-12|AB →|2+14|AB →|+1=1,
解方程得|AB →|=12(舍去|AB →|=0),
所以线段AB 的长为12.
答案 12
三、解答题
10.已知a =(1,2),b =(-2,n),a 与b 的夹角是45°.
(1)求b ;
(2)若c 与b 同向,且a 与c -a 垂直,求c.
解析 (1)∵a·b =2n -2,|a|=5,|b|=n2+4,
∴cos 45°=2n -25·n2+4=22, ∴3n2-16n -12=0(n>1).
∴n =6或n =-23(舍).∴b =(-2,6).
(2)由(1)知,a·b =10,|a|2=5.
又∵c 与b 同向,故可设c =λb(λ>0).
∵(c -a)·a =0,∴λb·a -|a|2=0.
∴λ=|a|2b·a =510=12.
∴c =12b =(-1,3).
11.已知|a|=4,|b|=8,a 与b 的夹角是120°.
(1)计算:①|a +b|,②|4a -2b|;
(2)当k 为何值时,(a +2b)⊥(ka -b)?
解析 由已知得,a·b =4×8×⎝⎛⎭
⎫-12=-16. (1)①∵|a +b|2=a2+2a·b +b2=16+2×(-16)+64=48,
∴|a +b|=4 3.
②∵|4a -2b|2=16a2-16a·b +4b2=16×16-16×(-16)+4×64=768, ∴|4a -2b|=16 3.
(2)∵(a +2b)⊥(ka -b),∴(a +2b)·(ka -b)=0,
∴ka2+(2k -1)a·b -2b2=0,即16k -16(2k -1)-2×64=0.∴k =-7. 即k =-7时,a +2b 与ka -b 垂直.
12.设在平面上有两个向量a =(cos α,sin α)(0°≤α<360°),b =⎝ ⎛⎭
⎪⎫-12,32. (1)求证:向量a +b 与a -b 垂直;
(2)当向量3a +b 与a -3b 的模相等时,求α的大小.
解析 (1)证明:因为(a +b)·(a -b)=|a|2-|b|2=(cos2α+sin2α)-⎝⎛⎭
⎫14+34=0, 所以a +b 与a -b 垂直. (2)由|3a +b|=|a -3b|,两边平方得
3|a|2+23a ·b +|b|2=|a|2-23a ·b +3|b|2,
所以2(|a|2-|b|2)+43a ·b =0.
而|a|=|b|,所以a·b =0, 则⎝⎛⎭
⎫-12×cos α+32×sin α=0,即cos(α+60°)=0, 所以α+60°=k·180°+90°,
即α=k·180°+30°,k ∈Z.
又0°≤α<360°,则α=30°或α=210°.。