届高三数学一轮复习《平面向量的数量积与平面向量应用举例》理

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A [第27讲 平面向量的数量积与平面向量应用举例](时间:35分钟 分值:80分)基础热身1.[2013·大连模拟] 在△ABC 中,AB =3,AC =2,BC =10,则AB →·AC →=( )A .-32B .-23C.23D.322.[2013·大连模拟] 若向量a 与b 不共线,a ·b ≠0,且c =a -⎝ ⎛⎭⎪⎫a ·a a ·b b ,则向量a与c 的夹角为( )A .0 B.π6C.π3D.π23.[2013·锦州模拟] 已知直线ax +by +c =0与圆O :x 2+y 2=1相交于A ,B 两点,且|AB |=3,则OA →·OB →=( )A.12 B .-12 C.14 D .-144.已知向量a =(1,1),2a +b =(4,2),则向量a ,b 的夹角为( ) A.π6 B.π4 C.π3 D.π2能力提升5.[2013·郑州检测] 设A 1,A 2,A 3,A 4是平面上给定的4个不同点,则使MA 1→+MA 2→+MA 3→+MA 4→=0成立的点M 的个数为( )A .0B .1C .2D .46.[2013·石家庄模拟] 若a ,b ,c 均为单位向量,且a·b =0,(a -c )·(b -c )≤0,则|a +b -c |的最大值为( )A.2-1 B .1 C. 2 D .27.已知两个单位向量e 1,e 2的夹角为θ,则下列命题不正确的是( ) A .e 1在e 2方向上的射影为cos θB .e 21=e 22C .(e 1+e 2)⊥(e 1-e 2)D .e 1·e 2=18.[2013·大连模拟] 设向量a 与b 的夹角为θ,定义a 与b 的“向量积”:a×b 是一个向量,它的模|a×b |=|a|·|b |·sin θ,若a =(-3,-1),b =(1,3),则|a ×b |=( )A .1B .2C .3D .49.已知两个单位向量e 1,e 2的夹角为π3,若向量b 1=e 1-2e 2,b 2=3e 1+4e 2,则b 1·b 2=________.10.[2013·烟台质检] 在平面直角坐标系xOy 中,i ,j 分别是与x 轴,y 轴平行的单位向量,若直角三角形ABC 中,AB →=i +j ,AC →=2i +m j ,则实数m =________.11.若等边三角形ABC 的边长为23,平面内一点M 满足CM →=16CB →+23CA →,则MA →·MB →=________.12.(13分)[2013·吉林模拟] 已知m ,x ∈R ,向量a =(x ,-m ),b =((m +1)x ,x ). (1)当m >0时,若|a |<|b |,求x 的取值范围;(2)若a ·b >1-m 对任意实数x 恒成立,求m 的取值范围.难点突破13.(12分)已知向量a =cos 3x 2,sin 3x 2,b =cos x 2,-sin x 2,且x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2.(1)求a·b 及|a +b |的值;(2)若f (x )=a·b -2λ|a +b |的最小值是-32,求λ的值.B [第27讲 平面向量的数量积与平面向量应用举例](时间:35分钟 分值:80分)基础热身1.[2013·辽宁卷] 已知两个非零向量a ,b 满足|a +b |=|a -b |,则下面结论正确的是( )A .a ∥bB .a ⊥bC .|a |=|b |D .a +b =a -b2.对于向量a ,b ,c 和实数λ,下列命题中为真命题的是( ) A .若a·b =0,则a =0或b =0 B .若λa =0,则λ=0或a =0C .若a 2=b 2,则a =b 或a =-b D .若a ·b =a·c ,则b =c3.在Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =4,则AB →·AC →等于( ) A .-16 B .-8 C .8 D .164.[2013·沈阳模拟] 如图K27-1,在△ABC 中,AD ⊥AB ,BC →=3BD→,|AD →|=1,则AC →·AD→=( )A .2 3 B.32 C.33D. 3能力提升5.[2013·郑州模拟] 如图K27-2,设E ,F 分别是Rt △ABC 的斜边BC 上的两个三等分点,已知AB =3,AC =6,则AE →·AF →=( )A .8B .10C .11D .126.已知点A ,B ,C 在圆x 2+y 2=1上,满足2OA →+AB →+AC →=0(其中O 为坐标原点),又|AB →|=|OA →|,则向量BA →在向量BC →方向上的投影为( )A .1B .-1 C.12 D .-127.[2013·吉林模拟] 在△ABC 中,a ,b ,c 分别是角A ,B ,C 所对的边,设向量m =(b -c ,c -a ),n =(b ,c +a ),若m⊥n ,则角A 的大小为( )A.2π3B.π3C.π2D.π48.设O 为坐标原点,F 为抛物线y 2=4x 的焦点,A 是抛物线上一点,若OA →·AF →=-4,则点A 的坐标是( )A .(2,±2)B .(1,±2)C .(1,2)D .(2,22)9.已知a 与b 为两个不共线的单位向量,k 为实数,若向量a +b 与向量k a -b 垂直,则k =________.10.[2013·郑州检测] 若平面向量α,β满足|α|=1,|β|≤1,且以向量α,β为邻边的平行四边形的面积为12,则α与β的夹角θ的取值范围是________.11.[2013·北京卷] 已知正方形ABCD 的边长为1,点E 是AB 边上的动点,则DE →·CB →的值为________,DE →·DC →的最大值为________.12.(13分)在▱ABCD 中,A (1,1),AB →=(6,0),点M 是线段AB 的中点,线段CM 与BD 交于点P .(1)若AD →=(3,5),求点C 的坐标;(2)当|AB →|=|AD →|时,求点P 的轨迹.难点突破13.(12分)[2013·石家庄模拟] 已知a =(cos x +sin x ,sin x ),b =(cos x -sin x ,2cos x ).(1)求证:向量a 与向量b 不可能平行;(2)若a·b =1,且x ∈[-π,0],求x 的值.课时作业(二十七)A【基础热身】1.D [解析] AB →·AC →=|AB →||AC →|cos ∠BAC =|AB →||AC →|·|AB →|2+|AC →|2-|BC →|22|AB →||AC →|=32.2.D [解析] ∵a ·c =a ·⎣⎢⎡⎦⎥⎤a -⎝ ⎛⎭⎪⎫a ·a a ·b b=a·a -⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a ·b a ·b =a 2-a 2=0, 又a ≠0,c ≠0,∴a⊥c ,∴〈a ,c 〉=π2,故选D.3.B [解析] 设AB 中点为P ,∵|AB |=3,∴|AP |=32. 又|OA |=1,∴∠AOP =π3,∴∠AOB =2π3,∴OA →·OB →=|OA →||OB →|cos 2π3=-12.4.B [解析] 由a =(1,1),2a +b =(4,2), 得b =(4,2)-2(1,1)=(2,0). 设向量a ,b 的夹角为θ,则cos θ=a ·b |a||b |=222=22,∴θ=π4.【能力提升】5.B [解析] 设A 1A 2中点为P ,A 3A 4中点为Q ,则MA 1→+MA 2→=2MP →,MA 3→+MA 4→=2MQ →, ∴2MP →+2MQ →=0,即MP →=-MQ →,∴M 为PQ 中点, 所以有且只有一个点适合条件.6.B [解析] |a +b -c |=(a +b -c )2=a 2+b 2+c 2+2a·b -2a·c -2b·c ,由于a·b =0,所以上式=3-2c ·(a +b ),又由于(a -c )·(b -c )≤0,得(a +b )·c ≥c 2=1,所以|a +b -c |=3-2c ·(a +b )≤1,故选B.7.D [解析] ∵|e 1|=1,|e 2|=1,〈e 1,e 2〉=θ, ∴e 1在e 2方向上的射影数量为|e 1|cos θ=cos θ, ∴A 正确;又e 21=e 22=1,∴B 正确;∵(e 1+e 2)·(e 1-e 2)=e 21-e 22=0, ∴(e 1+e 2)⊥(e 1-e 2),∴C 正确;∵e 1·e 2=|e 1||e 2|cos θ=cos θ,∴D 不成立. 8.B[解析] ∵|a|=|b|=2,a·b =-23,∴cos θ=-232×2=-32.又θ∈[0,π],∴sin θ=12.∴|a ×b |=2×2×12=2.9.-6[解析] ∵〈e 1,e 2〉=π3,|e 1|=1,|e 2|=1,∴b 1·b 2=(e 1-2e 2)·(3e 1+4e 2)=3|e 1|2-2e 1·e 2-8|e 1|2=3-2cos π3-8=-6.10.0或-2 [解析] ∵△ABC 为直角三角形,∴当A 为直角时,AB →·AC →=(i +j )·(2i +m j )=2+m =0⇒m =-2;当B 为直角时,AB →·BC →=AB →·(AC →-AB →)=(i +j )·[i +(m -1)j ]=1+m -1=0⇒m =0;当C 为直角时,AC →·BC →=AC →·(AC →-AB →)=(2i +m j )·[i +(m -1)j ]=2+m 2-m =0,此方程无解.∴实数m =0或-2.11.-2 [解析] 以AB 所在的直线为x 轴,AB 的垂直平分线为y 轴,建立如图所示的平面直角坐标系,则A ,B ,C 三点的坐标分别为A (-3,0),B (3,0),C (0,3).设M点的坐标为(x ,y ),则CM →=(x ,y -3),CB →=(3,-3),CA →=(-3,-3).又CM →=16CB →+23CA →,即(x ,y -3)=⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,-52,可得M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,12,所以MA →·MB →=-2.12.解:(1)|a |2=x 2+m 2,|b |2因为|a |<|b |,所以|a |2<|b |2.从而x 2+m 2<(m +1)2x 2+x 2.因为m >0,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫m m +12<x 2, 解得x <-m m +1或x >mm +1. (2)a·b =(m +1)x 2-mx .由题意,得(m +1)x 2-mx >1-m 对任意的实数x 恒成立,即(m +1)x 2-mx +m -1>0对任意的实数x 恒成立. 当m +1=0,即m =-1时,显然不成立,从而⎩⎪⎨⎪⎧m +1>0,m 2-4(m +1)(m -1)<0.解得⎩⎪⎨⎪⎧m >-1,m >233或m <-233,所以m >233. 【难点突破】13.解:(1)a·b =cos 3x 2·cos x 2-sin 3x 2·sin x2=cos2x .|a +b |=⎝⎛⎭⎪⎫cos 3x 2+cos x 22+⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 3x 2-sin x 22=2+2cos2x =2cos 2x .∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴cos x ≥0,∴|a +b |=2cos x .(2)f (x )=cos2x -4λcos x ,即f (x )=2(cos x -λ)2-1-2λ2.∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴0≤cos x ≤1.①当λ<0时,当且仅当cos x =0时, f (x )取得最小值-1,这与已知矛盾;②当0≤λ≤1时,当且仅当cos x =λ时,f (x )取得最小值-1-2λ2,由已知-1-2λ2=-32,解得λ=12;③当λ>1时,当且仅当cos x =1时,f (x )取得最小值1-4λ,由已知得1-4λ=-32,解得λ=58,这与λ>1相矛盾.综上所述,λ=12即为所求.课时作业(二十七)B【基础热身】 1.B [解析] 本小题主要考查向量的数量积以及性质.解题的突破口为对于模的理解,向量的模平方就等于向量的平方.因为|a +b |=|a -b |⇒(a +b )2=(a -b )2⇒a ·b =0,所以a⊥b ,答案选B. 2.B [解析] a·b =0⇒a ⊥b ,故A 错;a 2=b 2⇒|a |=|b |,得不出a =±b ,不要与实数x ,y 满足|x |=|y |⇒x =±y 混淆,故C 错;a ·b =a·c ⇒a ·(b -c )=0,同A 知D 错,故选B.3.D [解析] 因为∠C =90°,所以AC →·CB →=0,所以AB →·AC →=(AC →+CB →)·AC →=|AC →|2+AC →·CB →=AC →2=16.4.D [解析] ∵AC →=AB →+BC →=AB →+3BD →, ∴AC →·AD →=(AB →+3BD →)·AD →=AB →·AD →+3BD →·AD →.又∵AB ⊥AD ,∴AB →·AD →=0, ∴AC →·AD →=3BD →·AD →=3|BD →||AD →|cos ∠ADB=3|BD →|cos ∠ADB =3|AD →|= 3. 【能力提升】5.B [解析] AE →·AF →=(AB →+BE →)·(AC →+CF →)=AB →+13BC →·AC →-13BC →=AB →·AC →-19|BC →|2+13BC →·(AC →-AB →)=29|BC →|2=29(62+32)=10. 6.C [解析] 由2OA →+AB →+AC →=(OA →+AB →)+(OA →+AC →)=OB →+OC →=0得,OB →=-OC →,即O ,B ,C 三点共线.又|AB →|=|OA →|=1,故向量BA →在向量BC →方向上的投影为|BA →|cos π3=12.7.B [解析] m·n =b (b -c )+c 2-a 2=c 2+b 2-a 2-bc =0,∴cos A =b 2+c 2-a 22bc =12.∵0<A <π,∴A =π3.8.B [解析] 由题意F (1,0),设A ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 204,y 0,则OA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫y 204,y 0,AF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫1-y 204,-y 0.∵OA →·AF →=-4, ∴y 204⎝⎛⎭⎪⎫1-y 204-y 20=-4,解得y 0=2或y 0=-2.∴当y 0=2时,x 0=y 204=1;当y 0=-2时,x 0=y 204=1.故A (1,±2),故选B.9.1 [解析] 由a +b 与k a -b 垂直知(a +b )·(k a -b )=0,即k a 2-a·b +k a·b -b 2=0,又由|a |=|b |=1知(k -1)(a·b +1)=0.若a·b =-1,则a 与b 夹角180°,与a ,b 不共线矛盾,∴k -1=0,∴k =1.10.⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,5π6 [解析] 平行四边形面积S =|α||β|sin θ=12,∵|α|=1,|β|≤1,∴sin θ≥12.又θ∈(0,π),∴θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,5π6.11.1 1 [解析] 本题考查平面向量的数量积,平面向量的投影等基础知识.方法一:投影法:设向量DE →,DA →的夹角为θ,则DE →·CB →=DE →·DA →=|DE →|·|DA →|cos θ,由图可知,|DE →|cos θ=|DA →|,所以原式等于|DA →|2=1,要使DE →·DC →最大只要使向量DE →在向量DC →上的投影达到最大即可,因为DE →在向量DC →上的投影达到最大为|DC →|=1,所以(DE →·DC →)max=|DC →|2=1.方法二:因为DE →=DA →+AE →且DA →⊥AE ,所以DE ·CB =(DA +AE →)·DA →=|DA →|2=1,DE →·DC →=(DA →+AE →)·AB →=AB →·AE →=|AB →||AE →|=|AE →|,所以要使DE →·DC →最大,只要|AE →|最大即可,明显随着E 点在AB 边上移动|AE →|max =1,故(DE →·DC →)max =1.方法三:以D 为坐标原点,DC →与DA →所在直线分别为x ,y 轴, 建立平面直角坐标系,如图所示,可知E (x ,1),0≤x ≤1,所以DE →=(x ,1),CB →=(0,1),可得DE →·CB →=x ×0+1×1=1.因为DC →=(1,0),所以DE →·DC →=x ,因为1≥x ≥0,所以(DE →·DC →)max =1.12.解:(1)设点C 的坐标为(x 0,y 0又AC →=AD →+AB →=(3,5)+(6,0)=(9,5), 即(x 0-1,y 0-1)=(9,5),∴x 0=10,y 0=6,即点C (10,6). (2)设P (x ,y ), 则BP →=AP →-AB →=(x -1,y -1)-(6,0) =(x -7,y -1),AC →=AM →+MC →=12AB →+3MP →=12AB →+3(AP →-12AB →) =3AP →-AB →=(3(x -1),3(y -1))-(6,0) =(3x -9,3y -3). ∵|AB →|=|AD →|,∴平行四边形ABCD 为菱形, ∴BP →⊥AC →,∴(x -7,y -1)·(3x -9,3y -3)=0, 即(x -7)(3x -9)+(y -1)(3y -3)=0. ∴x 2+y 2-10x -2y +22=0(y ≠1).故点P 的轨迹是以(5,1)为圆心,2为半径的圆且去掉与直线y =1的两个交点. 【难点突破】13.解:(1)证明:假设a∥b ,则2cos x (cos x +sin x )=sin x (cos x -sin x ),即2cos 2x +2sin x cos x =sin x cos x -sin 2x ,1+sin x cos x +cos 2x =0,1+12sin2x +1+cos2x 2=0,即2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4=-3⇒sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4=-322. 而sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4∈[-1,1],-322<-1,矛盾.故假设不成立,向量a 与向量b 不平行.(2)a·b =(cos x +sin x )(cos x -sin x )+2sin x cos x =cos 2x -sin 2x +sin2x =cos2x +sin2x =2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4, a ·b =1⇒sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4=22. 又x ∈[-π,0]⇒2x +π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-7π4,π4,∴2x +π4=-7π4或2x +π4=-5π4或2x +π4=π4,∴x =-π,-3π4或0.。