高一精选题库习题 数学检测4.
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单元质量检测(四)一、选择题1.若复数(a 2-4a +3)+(a -1)i 是纯虚数,则实数a 的值是( )A .1B .3C .1或3D .-1解析:由题意知⎩⎪⎨⎪⎧a 2-4a +3=0a -1≠0,解得a =3.答案:B2.复数1-2+i +11-2i的虚部是( )A.15i B.15 C .-15iD .-15解析:∵1-2+i +11-2i=-2-i (-2+i )(-2-i )+1+2i(1-2i )(1+2i )=-2-i 5+1+2i 5=-15+15i , ∴虚部为15.答案:B3.平面向量a ,b 共线的充要条件是( )A .a ,b 方向相同B .a ,b 两向量中至少有一个为零向量C .∃λ∈R ,b =λaD .存在不全为零的实数λ1,λ2,λ1a +λ2b =0解析:A 中,a ,b 同向则a ,b 共线;但a ,b 共线则a ,b 不一定同向,因此A 不是充要条件.若a ,b 两向量中至少有一个为零向量,则a ,b 共线;但a ,b 共线时,a ,b 不一定是零向量,如a =(1,2),b =(2,4),从而B 不是充要条件.当b =λa 时,a ,b 一定共线;但a ,b 共线时,若b ≠0,a =0,则b =λa 就不成立,从而C 也不是充要条件.对于D ,假设λ1≠0,则a =-λ2λ1b ,因此a ,b 共线;反之,若a ,b 共线,则a =nm b ,即m a -n b =0.令λ1=m ,λ2=-n ,则λ1a +λ2b =0. 答案:D4.如下图所示,已知梯形ABCD 中,AB ∥CD ,且AB =3CD ,M ,N 分别是AB ,CD 的中点,设AB →=e 1,AD →=e 2,MN →可表示为( )A .e 2+16e 1B .e 2-12e 1C .e 2-13e 1D .e 2+131解析:MN →=12(MD →+MC →)=12(MD →+MD →+DC →)=12[2(MA →+AD →)+DC →]=12[2(-12e 1+e 2)+131]=-12e 1+e 2+16e 1=e 2-13e 1. 答案:C5.向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,(a +b )⊥(2a -b ),则向量a 与b 的夹角为( )A .45°B .60°C .90°D .120°解析:由(a +b )⊥(2a -b )得(a +b )·(2a -b )=0, 即2|a |2+|a |·|b |cos α-|b |2=0,把|a |=1,|b |=2代入得cos α=0,∴α=90°(其中α为两向量的夹角). 答案:C6.设D 、E 、F 分别是△ABC 的三边BC 、CA 、AB 上的点,且DC →=2BD →,CE →=2EA →,AF →=2FB →,则AD →+BE →+CF →与BC →( )A .反向平行B .同向平行C .互相垂直D .既不平行也不垂直解析:∵DC →=2BD →,∴BC →-BD →=2BD →,∴BD →=13→.∵CE →=2EA →,∴BE →-BC →=2BA →-2BE →, ∴BE →=23BA →+13BC →.∵AF →=2FB →,∴BF →-BA →=-2BF →,∴BF →=13BA →.∴AD →+BE →+CF →=BD →-BA →+BE →+BF →-BC → =13BC →-BA →+23BA →+13BC →+13BA →-BC → =-13BC →.∴AD →+BE →+CF →与BC →反向平行. 答案:A7.已知非零向量a ,b ,若a ·b =0,则|a -2b ||a +2b |等于( )A.14 B .2 C.12D .1解析:|a -2b ||a +2b |=(a -2b )2(a +2b )2=a 2+4b 2a 2+4b 2=1.答案:D8.在△ABC 中,若BC →2=AB →·BC →+CB →·CA →+BC →·BA →,则△ABC 是( )A .锐角三角形B .直角三角形C .钝角三角形D .等边三角形解析:因为AB →·BC →+CB →·CA →+BC →·BA → =BC →·(AB →-CA →+BA →)=BC →·AC →,故BC →2-BC →·AC →=BC →·(BC →-AC →)=BC →·BA →=0, 即∠B =π2.答案:B9.一质点受到平面上的三个力F 1,F 2,F 3(单位:牛顿)的作用而处于平衡状态.已知F 1,F 2成60°角,且F 1,F 2的大小分别为2和4,则F 3的大小为( )A .6B .2C .2 5D .27解析:如图,F 3的大小等于F 1、F 2的合力的大小.由平面向量加法的三角形法则知,在△OAB 中OB 的长就是F 1、F 2的合力的大小,且在△OAB 中,∠OAB =120°,OB =F 21+F 22-2F 1·F 2cos120°=28=27,即F 3为27.答案:D10.函数y =tan(π4-π2)的部分图象如下图所示,则(OA →+OB →)·AB →=( )A .-6B .-4C .4D .6解析:函数y =tan(π4x -π2)的图象是由y =tan x 的图象向右平移π2坐标扩大为原来的4π倍得到,所以点A 的坐标为(2,0),令tan(π4x -π2)=1得π4x -π2=π4,故可得B 点坐标为(3,1),所以(OA →+OB →)·AB →=(5,1)·(1,1)=6.答案:D11.设点P 为△ABC 的外心(三条边垂直平分线的交点),若AB =2,AC =4,则AP →·BC →=( )A .8B .6C .4D .2解析:我们可以采用特殊方法解答,设A (-1,0),B (1,0),C (-1,4),则外心P 为(0,2),故AP →=(1,2),BC →=(-2,4),故AP →·BC →=6.答案:B12.已知P 是△ABC 所在平面内的一点,若CB →=λPA →+PB →(其中λ∈R ),则点P 一定在( )A .△ABC 的内部B .AC 边所在的直线上 C .AB 边所在的直线上D .BC 边所在的直线上解析:CB →=PB →-PC →=λPA →+PB →化简即得-PC →=λPA →,由共线向量的充要条件可知,点P ,A ,C 三点共线,所以答案选B.答案:B 二、填空题13.若复数a +3i1+2i (a ∈R ,i 是虚数单位)是纯虚数,则实数a =________.解析:∵a +3i 1+2i =(a +3i )(1-2i )(1+2i )(1-2i )=a +65+3-2a5i , ∴⎩⎨⎧a +6503-2a 5≠0,∴a =-6.答案:-614.向量a =(cos10°,sin10°),b =(cos70°,sin70°),|a -2b |=________. 解析:|a -2b |=a 2+4b 2-4a ·b =1+4-4(cos10°cos70°+sin10°sin70°) =5-4cos60°= 3. 答案: 315.已知AD 是△ABC 的中线,AD →=λAB →+μAC →(λ,μ∈R ),那么λ+μ=________;若∠A =120°,AB →·AC →=-2,则|AD →|的最小值是________.解析:若AD 为△ABC 的中线,则有AD →=12(AB →+AC →),∴λ+μ=1.|AD →|2=14(AB →+AC →)2=14(|AB →|2+|AC →|2+2AB →·AC →)=14(|AB →|2+|AC →|2-4),∵|AB →|2+|AC →|2≥2|AB →|·|AC →|=2AB →·AC →cos120°8,所以|AD →|≥1.答案:1 116.给定两个长度为1的平面向量OA →和OB →,它们的夹角为120°.如图所示,点C 在以O 为圆心的圆弧AB 上变动.若OC →=xOA →+yOB →,其中x ,y ∈R ,则x +y 的最大值是________.解析:以O 为坐标原点,OA 为x 轴建立平面直角坐标系,则可知A (1,0),B (-12,32),设C (cos α,sin α)(α∈[0,2π3]),则有x =cos α+33sin α,y =233sin α,所以x +y =cos α+3sin α=2sin(α+π6),所以当α=π3时,x +y 取得最大值为2.答案:2 三、解答题17.如图,在平行四边形ABCD 中,M ,N 分别为DC ,BC 的中点,已知AM →=c ,AN →=d ,试用c ,d 表示AB →,AD →.解法一:设AB →=a ,AD →=b , 则a =AN →+NB →=d +(-12)①b =AM →+MD →=c +(-12a )②将②代入①得a =d +(-12)[c +(-12a )]⇒a =43d -23,代入②得b =c +(-12)(43d -23c )=43c -23d .解法二:设AB →=a ,AD →=b . 因M ,N 分别为CD ,BC 中点, 所以BN →=12b ,DM →=12a .因而⎩⎨⎧c =b +12a d =a +12b ⇒⎩⎨⎧a =23(2d -c )b =23(2c -d ),即AB →=23(2d -c ),AD →=23(2c -d ).18.设a =(-1,1),b =(4,3),c =(5,-2),(1)求证a 与b 不共线,并求a 与b 的夹角的余弦值; (2)求c 在a 方向上的投影; (3)求λ1和λ2,使c =λ1a +λ2b .解:(1)∵a =(-1,1),b =(4,3),且-1×3≠1×4,∴a 与b 不共线. 又a ·b =-1×4+1×3=-1,|a |=2,|b |=5, ∴cos 〈a ,b 〉=a ·b |a ||b |=-152=-210. (2)∵a ·c =-1×5+1×(-2)=-7, ∴c 在a 方向上的投影为a ·c |a |=-72=-72 2.(3)∵c =λ1a +λ2b ,∴(5,-2)=λ1(-1,1)+λ2(4,3)=(4λ2-λ1,λ1+3λ2),∴⎩⎪⎨⎪⎧4λ2-λ1=5λ1+3λ2=-2,解得⎩⎨⎧λ1=-237λ2=37.19.设△ABC 的外心为O ,则圆O 为△ABC 的外接圆,垂心为H .求证:OH →=OA →+OB →+OC →.证明:延长BO 交圆O 于D 点,连AD 、DC , 则BD 为圆O 的直径,故∠BCD =∠BAD =90°. 又∵AE ⊥BC ,DC ⊥BC , 得AH ∥DC ,同理DA ∥CH . ∴四边形AHCD 为平行四边形, ∴AH →=DC →.又∵DC →=OC →-OD →=OC →+OB →, ∴AH →=OB →+OC →. 又∵OH →=OA →+AH →, ∴OH →=OA →+OB →+OC →.20.(1)如图,设点P ,Q 是线段AB 的三等分点,若OA →=a ,OB →=b ,试用a ,b 表示OP →,OQ →,并判断OP →+OQ →与OA →+OB →的关系;(2)受(1)的启示,如果点A 1,A 2,A 3,…,A n -1是AB 的n (n ≥3)等分点,你能得到什么结论?请证明你的结论.解:(1)OP →=OA →+AP →=OA →+13AB →=OA →+13OB →-OA →)=13OB →+23OA →=23a +13.同理OQ →=13a +23b ,∴OP →+OQ →=a +b =OA →+OB →.(2)OA 1→+OA n -1 =OA 2→+OA n -2 =…=OA →+OB →. 证明如下:由(1)可推出OA 1→=OA →+AA 1→=OA →+1n AB →=OA →+1n OB →-OA →)=n -1n OA →+1n OB →,∴OA 1→=n -1n a +1n b ,同理OA n -1=1n a +n -1nb ,OA 2→=n -2n a +2n b ,OA n -2=2n a +n -2n b ,…因此有OA 1→+OA n -1=OA 2→+OA n -2=…=OA →+OB →.21.已知△ABC 的面积S 满足3≤S ≤3,且AB →·BC →=6,AB →与BC →的夹角为θ. (1)求θ的取值范围;(2)求函数f (θ)=sin 2θ+2sin θ·cos θ+3cos 2θ的最小值. 解:(1)由题意知: AB →·BC →=|AB →|·|BC →|·cos θ=6① S =12|AB →|·|BC →|·sin(π-θ)=12|AB →|·|BC →|·sin θ② ②÷①得S 6=12tan θ,即3tan θ=S .由3≤S ≤3,得3≤3tan θ≤3,即33≤tan θ≤1. ∵θ为AB →与BC →的夹角,∴θ∈(0,π),∴θ∈[π6,π4].(2)f (θ)=sin 2θ+2sin θ·cos θ+3cos 2θ =1+sin2θ+2cos 2θ=2+sin2θ+cos2θ =2+2sin(2θ+π4).∵θ∈[π6,π4],∴2θ+π4∈[7π12,3π4].∴当2θ+π4=3π4,即θ=π4时,f (θ)有最小值为3.22.设向量a =(4cos α,sin α),b =(sin β,4cos β),c =(cos β,-4sin β). (1)若a 与b -2c 垂直,求tan(α+β)的值; (2)求|b +c |的最大值;(3)若tan αtan β=16,求证:a ∥b . 解:(1)因为a 与b -2c 垂直,所以a ·(b -2c )=4cos αsin β-8cos αcos β+4sin αcos β+8sin αsin β=4sin(α+β)-8cos(α+β)=0, 因此tan(α+β)=2.(2)由b +c =(sin β+cos β,4cos β-4sin β),得 |b +c |=(sin β+cos β)2+(4cos β-4sin β)2 =17-15sin2β≤4 2.又当β=-π4时,等号成立,所以|b +c |的最大值为4 2.(3)由tan αtan β=16得4cos αsin β=sin α4cos β,所以a ∥b .。