苏教版高中数学必修4第2章《平面向量》章末测试题(教师版)
- 格式:docx
- 大小:128.02 KB
- 文档页数:6
高中数学学习材料 (灿若寒星 精心整理制作)
一、填空题(本大题共14小题,每小题5分,共70分,把答案填在题中横线上) 1.若向量a=(3,m),b=(2,-1),a·b=0,则实数m的值为__________. 解析:由a·b=0,得3×2+m×(-1)=0,∴m=6. 答案:6
3.已知|a|=4,|b|=6,a与b的夹角为60°,则|3a-b|=__________. 解析:由|3a-b|2=9a2-6a·b+b2=9×42-6×4×6×cos60°+62=108,可求得|3a-b|=63. 答案:63
4.在△ABC中,AB=AC=4,且AB→·AC→=8,则这个三角形的形状是__________. 解析:由AB→·AC→=|AB→||AC→|cosA=8,得cosA=12,所以A=60°,△ABC是等边三角形. 答案:等边三角形. 5.若A(-1,-2),B(4,8),C(5,x),且A,B,C三点共线,则x=__________.
解析:因为A,B,C三点共线,所以AB→,AC→共线.所以存在实数k,使得AB→=kAC→.又因为A(-
1,-2),B(4,8),C(5,x),所以AB→=(5,10),AC→=(6,x+2),所以(5,10)=k(6,x+2).所以
5=6k,
10=kx+2,
解得 k=56,x=10. 答案:10 6.已知向量a=(6,2)与b=(-3,k)的夹角是钝角,则k的取值范围是__________. 解析:因为a,b的夹角θ是钝角,所以-1<cosθ<0.又因为a=(6,2),b=(-3,k),所以cosθ=a·b|a||b|=k-9109+k2,即-1<k-9109+k2<0.解得k<9且k≠-1.故所求k的取值范围为(-∞,-1)∪(-1,9). 答案:(-∞,-1)∪(-1,9) 7.若平面向量a,b满足|a+b|=1,a+b平行于x轴,b=(2,-1),则a=__________.
解析:设向量a的坐标为(m,n),则a+b=(m+2,n-1),由题设,得
m+22+n-12=1,
n-1=0,
解得 m=-1,n=1,或 m=-3,n=1.∴a=(-1,1)或(-3,1). 答案:(-1,1)或(-3,1)
8.如图,半圆O中AB为其直径,C为半圆上任一点,点P为AB的中垂线上任一点,且|CA→|=4,|CB→|=3,则AB→·CP→=__________.
解析:AB→·CP→=AB→·(CO→+OP→)=AB→·CO→+AB→·OP→=(CB→-CA→)·CO→+AB→·OP→=(CB→-CA→)·CA→+CB→2+0=12(|CB→|2-|CA→|2)=12(32-42)=-72. 答案:-72 9.给出下列命题: ①若a与b为非零向量,且a∥b时,则a-b必与a或b中之一的方向相同;②若e为单位向量,且a∥e,则a=|a|e;③a·a·a=|a|3;④若a与b共线,又b与c共线,则a与c必共线,其中假命题有__________. 解析:①命题中a-b有可能为0,其方向是任意的,故错;③命题中三个向量的数量积应为向量,故为假命题. 答案:①②③④
10.若向量AB→=(3,-1),n=(2,1),且n·AC→=7,那么n·BC→=__________. 解析:n·BC→=n·(AC→-AB→)=n·AC→-n·AB→=7-5=2. 答案:2 11.一质点受到平面上的三个力F1,F2,F3(单位:牛顿)的作用而处于平衡状态,已知F1,F2
成60°角,且F1,F2的大小分别为2和4,则F3的大小为__________.
解析:由于质点处于平衡状态,所以F1+F2+F3=0,则F3=-(F1+F2),所以|F3|2=F23=[-(F1
+F2)]2=F21+2F1·F2+F22=22+42+2×2×4×12=4+16+8=28,所以F3=27.
答案:27 13.(2010年高考辽宁卷改编)平面上O,A,B三点不共线,设OA→=a,OB→=b,则△OAB的面积等于__________.
解析:设a、b间的夹角为θ,则S△OAB=12|a||b|·sinθ=12|a||b|·1-cos2θ=12|a||b| 1-a·b|a||b|2
=12|a||b|·|a|2|b|2-a·b2|a|2|b|2 =12|a|2|b|2-a·b2. 答案:12|a|2|b|2-a·b2 14.(2010年高考山东卷改编)定义平面向量之间的一种运算“⊙”如下:对任意的a=(m,n),b=(p,q),令a⊙b=mq-np.下面说法错误的是__________. ①若a与b共线,则a⊙b=0; ②a⊙b=b⊙a; ③对任意的λ∈R,有(λa)⊙b=λ(a⊙b); ④(a⊙b)2+(a·b)2=|a|2|b|2. 解析:若a=(m,n)与b=(p,q)共线,则mq-np=0,依运算“⊙”知a⊙b=0,即①正确.由于a⊙b=mq-np,且b⊙a=np-mq,因此a⊙b=-b⊙a,即②不正确.对于③,由于λa=(λm,λn),因此(λa)⊙b=λmq-λnp,又λ(a⊙b)=λ(mq-np)=λmq-λnp,即③正确.对于④,(a⊙b)2+
(a·b)2=m2q2-2mnpq+n2p2+(mp+nq)2=m2(p2+q2)+n2(p2+q2)=(m2+n2)(p2+q2)=|a|2|b|2,即④正确.故选②. 答案:② 二、解答题(本大题共6小题,共90分,解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤) 15.(本小题满分14分)已知向量a=(3,2),b=(-1,2),c=(4,1). (1)若(a+kc)∥(2b-a),求实数k的值; (2)设d=(x,y)满足(d-c)∥(a+b)且|d-c|=1,求d. 解:(1)∵(a+kc)∥(2b-a),且a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2),∴2×(3+4k)-(-5)×(2+k)=0,
∴k=-1613.
(2)∵d-c=(x-4,y-1),a+b=(2,4),(d-c)∥(a+b)且|d-c|=1,∴ 4x-4-2y-1=0,x-42+y-12=1,
解得 x=4+55,y=1+255,或 x=4-55,y=1-255. ∴d=20+55,5+255或d=20-55,5-255. 16.(本小题满分14分)AB→=(6,1),BC→=(x,y),CD→=(-2,-3),BC→∥DA→. (1)求x与y的关系式;
(2)若有AC→⊥BD→,求x、y的值及四边形ABCD的面积. 解:(1)∵AD→=AB→+BC→+CD→=(6,1)+(x,y)+(-2,-3)=(x+4,y-2),∴DA→=-AD→=(-x-4,2-y).
又BC→∥DA→,BC→=(x,y), ∴x(2-y)-y(-x-4)=0,即x+2y=0.
(2)∵AC→=AB→+BC→=(6,1)+(x,y)=(x+6,y+1), BD→=BC→+CD→=(x,y)+(-2,-3)=(x-2,y-3), 且AC→⊥BD→,∴AC→·BD→=0, 即(x+6)(x-2)+(y+1)(y-3)=0. 又由(1)的结论x+2y=0, ∴(6-2y)(-2y-2)+(y+1)(y-3)=0, 化简得y2-2y-3=0, ∴y=3或y=-1. 当y=3时,x=-6.于是有
BC→=(-6,3),AC→=(0,4),BD→=(-8,0). ∴|AC→|=4,|BD→|=8. ∴S四边形ABCD=12|AC→|·|BD→|=16. 同理y=-1时,x=2. 于是有BC→=(2,-1),AC→=(8,0),BD→=(0,-4). ∴|AC→|=8,|BD→|=4. ∴S四边形ABCD=12|AC→|·|BD→|=16.
即 x=-6,y=3,或 x=2,y=-1, S四边形ABCD=16. 17.(本小题满分14分)如图所示,一艘小船从河岸A处出发渡河,小船保持与河岸垂直的方向行驶,经过10 min到达正对岸下游120 m的C处,如果小船保持原来的速度逆水向上游与岸成α角的方向行驶,则经过12.5 min恰好到达正对岸B处,求河的宽度d. 解:由题意作出示意图.图1为船第一次运动速度合成图.
图2为船第二次运动速度合成图.
设河水流速为v水,船速为v船, 由题意,得两次运动时间分别为t1=d|v船|,t2=d|v船|sinα. 沿河岸方向有BC=|v水|t1; 由第二次垂直河岸,有|v船|cosα=|v水|. 将t1=10 min,t2=12.5 min,BC=120 m代入以上各式,解得d=200 m. 所以河的宽度为200 m. 18.(本小题满分16分)已知a+b+c=0,且|a|=3,|b|=5,|c|=7. (1)求a与b的夹角θ; (2)是否存在实数k,使ka+b与a-2b垂直? 解:(1)因为a+b+c=0,所以a+b=-c,所以|a+b|=|c|,所以(a+b)2=|c|2,即a2+2a·b+b2
=c2,所以a·b=c2-a2-b22=152,所以cosθ=a·b|a||b|=12,所以θ=60°. (2)若存在实数k,使ka+b与a-2b垂直,则(ka+b)·(a-2b)=ka2-2b2-2ka·b+a·b=-6k-852
=0,解得k=-8512.所以存在实数k使得ka+b与a-2b垂直. 19.(本小题满分16分)以原点和A(5,2)为两个顶点作等腰直角三角形OAB,若B=90°,求点B和AB→的坐标. 解:设B(x,y),则|OB→|=x2+y2. ∵B(x,y),A(5,2),
∴|AB→|=x-52+y-22, ∴x2+y2=x-52+y-22, 即10x+4y=29.①
又∵OB→⊥AB→, ∴OB→·AB→=0, 又∵OB→=(x,y),AB→=(x-5,y-2), ∴x(x-5)+y(y-2)=0,即x2-5x+y2-2y=0.②
由①②组成方程组为 10x+4y=29,x2-5x+y2-2y=0.
解得 x1=32,y1=72,或 x2=72,y2=-32. ∴B点的坐标为32,72或72,-32. ∴AB→=-72,32或AB→=-32,-72. 20.(本小题满分16分)如图所示,在Rt△ABC中,已知BC=a,若长为2a的线段PQ以点A为中点,问PQ→与BC→夹角θ取何值时,BP→·CQ→的值最大?并求出这个最大值.