2019屆高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題二 第3講 平面向量學(xué)案.docx
第3講平面向量
1.以選擇題、填空題的形式考查向量的線性運(yùn)算,多以熟知的平面圖形為背景,難度中低檔;
2.以選擇題、填空題的形式考查平面向量的數(shù)量積,多考查角、模等問題,難度中低檔;
3.向量作為工具常與三角函數(shù)、解三角形、不等式、解析幾何等結(jié)合,以解答題形式出現(xiàn).
1.平面向量的兩個(gè)重要定理
(1)向量共線定理:向量a(a≠0)與b共線當(dāng)且僅當(dāng)存在唯一一個(gè)實(shí)數(shù)λ,使b=λa.
(2)平面向量基本定理:如果e1,e2是同一平面內(nèi)的兩個(gè)不共線向量,那么對(duì)這一平面內(nèi)的任一向量a,
有且只有一對(duì)實(shí)數(shù)λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2,其中e1,e2是一組基底.
2.平面向量的兩個(gè)充要條件
若兩個(gè)非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),則
(1)a∥b?a=λb?x1y2-x2y1=0.
(2)a⊥b?ab=0?x1x2+y1y2=0.
3.平面向量的三個(gè)性質(zhì)
(1)若a=(x,y),則|a|==.
(2)若A(x1,y1),B(x2,y2),則||=.
(3)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ為a與b的夾角,則cosθ==.
4.平面向量的三個(gè)錦囊
(1)向量共線的充要條件:O為平面上一點(diǎn),則A,B,P三點(diǎn)共線的充要條件是=λ1+λ2(其中λ1+λ2=1).
(2)三角形中線向量公式:若P為△OAB的邊AB的中點(diǎn),則向量與向量,的關(guān)系是=(+).
(3)三角形重心坐標(biāo)的求法:G為△ABC的重心?++=0?G.
熱點(diǎn)一 平面向量的有關(guān)運(yùn)算
【例1】(1)(2018大連八中)已知向量,,,則m=()
A.-2 B.2 C.-3 D.3
(2)設(shè)D,E分別是△ABC的邊AB,BC上的點(diǎn),AD=AB,BE=BC.若=λ1+λ2(λ1,λ2為實(shí)數(shù)),則λ1+λ2的值為________.
解析 (1)向量,,∴,
∵,∴12=﹣1(1+m),∴m=﹣3.
故選C.
(2)=+=+=+(-)=-+,∵=λ1+λ2,
∴λ1=-,λ2=,因此λ1+λ2=.
答案 (1)C (2)
探究提高 對(duì)于平面向量的線性運(yùn)算,首先要選擇一組基底,同時(shí)注意共線向量定理的靈活運(yùn)用.其次運(yùn)算過程中重視數(shù)形結(jié)合,結(jié)合圖形分析向量間的關(guān)系.
【訓(xùn)練1】(2019廣州一模)已知ΔABC的邊BC上有一點(diǎn)DD滿足BD=4DC,則AD可表示為( )
A.AD=14AB+34AC B.AD=34AB+14AC
C.AD=45AB+15AC D.AD=15AB+45AC
解析由題意可知AD=AB+BD=AB+45BC=AB+45AC-AB=AD=15AB+45AC.,故選D.
答案 D
熱點(diǎn)二 平面向量的數(shù)量積
命題角度1 平面向量數(shù)量積的運(yùn)算
【例2-1】(1) (2019株洲質(zhì)檢)在RtΔABC中,點(diǎn)D為斜邊BC的中點(diǎn),|AB|=8,|AC|=6,則AD?AB=()
A.48 B.40 C.32 D.16
(2)(2016山東卷)已知非零向量m,n滿足4|m|=3|n|,cos〈m,n〉=.若n⊥(tm+n),則實(shí)數(shù)t的值為()
A.4 B.-4 C. D.-
解析 (1)因?yàn)辄c(diǎn)D為斜邊BC的中點(diǎn),所以AD=12(AB+AC),
所以AD?AB=12(AB+AC)?AB=12AB2+12AC?AB,
又RtΔABC中AC⊥AB,所以AD?AB=12AB2=12|AB|2=32,故選C.
(2)∵n⊥(tm+n),∴n(tm+n)=0,即tmn+n2=0,∴t|m||n|cos〈m,n〉+|n|2=0,由已知得t|n|2+|n|2=0,解得t=-4.
答案 (1)C (2)B
探究提高 1.求兩個(gè)向量的數(shù)量積有三種方法:利用定義;利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算;利用數(shù)量積的幾何意義.
2.進(jìn)行向量的數(shù)量積的運(yùn)算,首先要有“基底”意識(shí),關(guān)鍵用基向量表示題目中所求相關(guān)向量.其次注意向量夾角的大小,以及夾角θ=0,90,180三種特殊情形.
3.求兩向量的夾角:cos θ=,要注意θ∈[0,π].
4.兩向量垂直的應(yīng)用:兩非零向量垂直的充要條件是:a⊥b?ab=0?|a-b|=|a+b|.
5.求向量的模:利用數(shù)量積求解長度問題的處理方法有:
(1)a2=aa=|a|2或|a|=.
(2)|ab|==.
(3)若a=(x,y),則|a|=.
【訓(xùn)練2】(1)(2015福建卷)已知⊥,||=,||=t,若點(diǎn)P是△ABC所在平面內(nèi)的一點(diǎn),且=+,則的最大值等于()
A.13 B.15 C.19 D.21
(2)(2019新泰一中)已知向量a與b的夾角為120,且a=b=2,那么b?2a-b的值為()
A.﹣8 B.﹣6 C.0 D.4
解析 (1)建立如圖所示坐標(biāo)系,則B,C(0,t),=,=(0,t),
則=+=t+(0,t)=(1,4).∴點(diǎn)P(1,4),
則=(-1,t-4)=17-≤17-2=13,
當(dāng)且僅當(dāng)4t=,即t=時(shí)取等號(hào),故的最大值為13.
(2)向量a與b的夾角為120,且a=b=2,可得a?b=a?b?cos120=22-12=-2,即有b?2a-b=2a?b-b2=2-2-4=-8.故選A.
答案 (1)A (2)A
熱點(diǎn)三 平面向量與三角的交匯綜合
【例3】(2017鄭州質(zhì)檢)已知向量m=(2sin ωx,cos2ωx-sin2ωx),n=(cos ωx,1),其中,.
若函數(shù)f(x)=mn的最小正周期為π.
(1)求ω的值;
(2)在△ABC中,若f(B)=-2,BC=,sin B=sin A,求的值.
解 (1)f(x)=mn=2sin ωxcos ωx+cos2ωx-sin2ωx=sin 2ωx+cos 2ωx=2sin.
∵f(x)的最小正周期為π,∴.∵,∴.
(2)設(shè)△ABC中角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c.
∵f(B)=-2,∴2sin=-2,即sin=-1,解得B=(B∈(0,π)).
∵BC=,∴a=,∵sin B=sin A,∴b=a,∴b=3.
由正弦定理,有=,解得sin A=.∵0<A<,∴A=.∴C=,∴c=a=.
∴=cacos B=cos =-.
探究提高 1.破解平面向量與“三角”相交匯題的常用方法是“化簡轉(zhuǎn)化法”,即先活用誘導(dǎo)公式、同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式、倍角公式、輔助角公式等對(duì)三角函數(shù)進(jìn)行巧“化簡”;然后把以向量共線、向量垂直形式出現(xiàn)的條件轉(zhuǎn)化為“對(duì)應(yīng)坐標(biāo)乘積之間的關(guān)系”;再活用正、余弦定理,對(duì)三角形的邊、角進(jìn)行互化.
2.這種問題求解的關(guān)鍵是利用向量的知識(shí)將條件“脫去向量外衣”,轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行求解.
【訓(xùn)練3】(2018天津七校)在平面直角坐標(biāo)系xoy中,已知向量a=(cosx,sinx),b=(1,3),x∈(π3,π).
(1)若a⊥b,求x的值;
(2)若a與b的夾角為π6,求cosx的值.
解(1)∵a⊥b,∴a?b=0,
又a?b=cosx+3sinx=2(12cosx+32sinx)=2cos(x-π3)=0,
∴ x-π3=kπ+π2(k∈Z)
∵ x∈(π3,π),∴ x=56π.
(2)a?b=|a||b|cosπ6=1232=3,
∴2cos(x-π3)=3,∴cos(x-π3)=32,
∵ x∈(π3,π) ∴x-π3∈(0,2π3) ∴sin(x-π3)=12
cosx=cos[(x-π3)+π3]=cos(x-π3)cosπ3-sin(x-π3)sinπ3=0.
1.(2018全國I卷)在△ABC中,AD為BC邊上的中線,E為AD的中點(diǎn),則EB=()
A.34AB-14AC B.14AB-34AC
C.34AB+14AC D.14AB+34AC
2.(2018全國II卷)已知向量,滿足,,則()
A.4 B.3 C.2 D.0
3.(2018全國III卷)已知向量,,.若,則λ=________.
4.(2017江蘇卷)已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-),x∈[0,π].
(1)若a∥b,求x的值;
(2)記f(x)=ab,求f(x)的最大值和最小值以及對(duì)應(yīng)的x的值.
1.(2018平遙中學(xué))若向量與滿足a+b⊥a,且a=1,b=2,則向量在方向上的投影為()
A.3 B.-12 C.-1 D.33
2.(2019內(nèi)江一模)若a=1,b=2,a+2b=13,則a與b的夾角為()
A.π6 B.π3 C.π2 D.2π3
3.(2019樂山一模)如圖所示,AD是三角形ABC的中線,O是AD的中點(diǎn),若CO=λAB+μAC,其中λ,μ∈R,則λ+μ的值為()
A.-12 B.12 C.-14 D.14
4.(2017山東卷)已知e1,e2是互相垂直的單位向量,若e1-e2與e1+λe2的夾角為60,則實(shí)數(shù)λ的值是____.
5.設(shè)向量a=(sin x,sin x),b=(cos x,sin x),x∈.
(1)若|a|=|b|,求x的值;
(2)設(shè)函數(shù)f(x)=ab,求f(x)的最大值.
1.(2017漢中模擬)已知向量a=(2,-4),b=(-3,x),c=(1,-1),若(2a+b)⊥c,則|b|=()
A.9 B.3 C. D.3
2.(2018平遙中學(xué))已知向量a=(λ+1,2),b=(-2,2),若|a-2b|=|a+2b|,則λ的值為()
A.-3 B.-1 C.1 D.2
3.(2019河南聯(lián)考)若非零向量a,b滿足|a|=3|b|,且(a-b)⊥(a+2b),則a與b的夾角的余弦值為()
A.63 B.33 C.-63 D.-33
4.(2017貴陽調(diào)研)已知向量a=,b=(-sin x, sin x),f(x)=ab.
(1)求函數(shù)f(x)的最小正周期及f(x)的最大值;
(2)在銳角三角形ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,若f=1,a=2,求三角形ABC面積的最大值.
5.(2018武威十八中)已知函數(shù)fx=a?b,其中a=2cosx,3sin2x,b=cosx,1,x∈R.
(1)求函數(shù)y=fx的單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)在ΔABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,fA=2,a=7,且b=2c,求ΔABC的面積.
參考答案
1.【解題思路】首先將圖畫出來,接著應(yīng)用三角形中線向量的特征,求得BE=12BA+12BC,之后應(yīng)用向量的加法運(yùn)算法則-------三角形法則,得到BC=BA+AC,之后將其合并,得到BE=34BA+14AC,下一步應(yīng)用相反向量,求得EB=34AB-14AC,從而求得結(jié)果.
【答案】根據(jù)向量的運(yùn)算法則,可得
BE=12BA+12BD=12BA+14BC=12BA+14(BA+AC)=12BA+14BA+14AC=34BA+14AC,
所以EB=34AB-14AC,故選A.
2.【解題思路】根據(jù)向量模的性質(zhì)以及向量乘法得結(jié)果.
【答案】因?yàn)閍?(2a-b)=2a2-a?b=2|a|2-(-1)=2+1=3,所以選B.
3.【解題思路】由兩向量共線的坐標(biāo)關(guān)系計(jì)算即可.
【答案】由題可得2a+b=(4,2),
∵c//(2a+b),c=(1,λ),∴4λ-2=0,即λ=12,故答案為12.
點(diǎn)睛:本題主要考查向量的坐標(biāo)運(yùn)算,以及兩向量共線的坐標(biāo)關(guān)系,屬于基礎(chǔ)題.
4.【解題思路】(1)兩向量平行,坐標(biāo)對(duì)應(yīng)成比例;(2)根據(jù)數(shù)量積定義求出f(x),再用輔助角公式進(jìn)行化簡.
【答案】(1)∵a∥b,∴3sin x=-cos x,∴3sin x+cosx=0,即sin=0.
∵0≤x≤π,∴≤x+≤π,∴x+=π,∴x=.
(2)f(x)=ab=3cos x-sin x=-2sin.∵x∈[0,π],∴x-∈,
∴-≤sin≤1,∴-2≤f(x)≤3,
當(dāng)x-=-,即x=0時(shí),f(x)取得最大值3;當(dāng)x-=,即x=時(shí),f(x)取得最小值-2.
1.【解題思路】由向量a→與b→滿足|a→|=1,|b→|=2,且a+b⊥a,求出,由此能求出向量a→在向量b→方向上的投影.
【答案】∵向量a→與b→滿足|a→|=1,|b→|=2,且a+b⊥a,
∴(a→+b→)=a→2+a→?b→=a→?b→+1=0,解得,
∴向量a→在向量b→方向上的投影為:|a→|?cos<a→,b→>=|a→|a→?b→|a→|?|b→|=-12=-12.故選B.
2.【解題思路】根據(jù)|a→|=1,|b→|=2,對(duì)|a→+2b→|=13兩邊平方即可求出a→?b→=-1,
從而可求出cos<a→,b→>=-12,這樣即可求出a→與b→的夾角.
【答案】∵|a→|=1,|b→|=2,|a→+2b→|=13;
∴(a→+2b→)2=a→2+4b→2+4a→?b→=1+16+4a→?b→=13;∴a→?b→=-1;
∴cos<a→,b→>=a→?b→|a→||b→|=-12;
又0≤<a→,b→>≤π,∴a→,b→的夾角為2π3.故選D.
3.【解題思路】在三角形ACD中O是AD的中點(diǎn),可得CO=12(CD+CA),然后將其轉(zhuǎn)化到AB、AC上求出λ、μ的值
【答案】由題知CO=12(CD+CA)=12(12CB+CA)=14(AB-AC)+12CA=14AB-34AC,
則λ=14,μ=-34,故λ+μ=-12,故選A.
4.【解題思路】求兩向量的夾角:cos θ=,注意θ∈[0,π].
【答案】cos 60===.解之得λ=.故填.
5.【解題思路】(1)直接利用坐標(biāo)形式求模公式;(2)根據(jù)數(shù)量積定義求出f(x),再用二倍角公式和輔助角公式進(jìn)行化簡.
【答案】(1)由|a|2=(sinx)2+(sin x)2=4sin2x,|b|2=(cos x)2+(sin x)2=1,
及|a|=|b|,得4sin2x=1.又x∈,從而sin x=,所以x=.
(2)f(x)=ab=sin xcos x+sin2x=sin 2x-cos 2x+=sin+,
當(dāng)x=∈時(shí),sin取最大值1.所以f(x)的最大值為.
1.【解題思路】兩向量垂直,兩向量的數(shù)量積為0.
【答案】向量a=(2,-4),b=(-3,x),c=(1,-1),∴2a+b=(1,x-8),
由(2a+b)⊥c,可得1+8-x=0,解得x=9.則|b|==3.故選D.
2.【解題思路】根據(jù)向量的坐標(biāo)的運(yùn)算得a-2b=( λ+5,-2).a(chǎn)+2b=( λ-3,6),利用向量模長相等列方程即可求解.
【答案】由向量a=(λ+1,2),b=(-2,2),
可得a-2b=( λ+5,-2).a(chǎn)+2b=( λ-3,6).
a-2b=(λ+5)2+(-2)2=λ2+10λ+29,a+2b=(λ-3)2+62=λ2-6λ+45.
由|a-2b|=|a+2b|,得λ2+10λ+29=λ2-6λ+45,解得λ=1.
故選C.
3.【解題思路】由(a-b)⊥(a+2b)可得a-b?a+2b=a2-2b2+abcosθ=0,結(jié)合|a|=3|b|可得結(jié)果.
【答案】設(shè)a與b的夾角為θ,
∵(a-b)⊥(a+2b),∴a-b?a+2b=a2-2b2+abcosθ=0,
cosθ=-a2-2b2a?b=-b23b2=-33,故選D.
4.【解題思路】(1)根據(jù)數(shù)量積定義求出f(x),再用二倍角公式和輔助角公式進(jìn)行化簡;
(2) f=1可得A,再利用余弦定理結(jié)合均值不等式.
【答案】(1)∵a=(-sin x,cos x),b=(-sin x,sin x),
則f(x)=ab=sin2x+sin xcosx=(1-cos 2x)+sin 2x=sin+,∴f(x)的最小正周期T==π,
當(dāng)2x-=+2kπ,k∈Z時(shí),即x=+kπ(k∈Z),f(x)取最大值是.
(2)∵f=sin+=1,∴sin=,∴A=.
∵a2=b2+c2-2bccos A,∴12=b2+c2-bc,∴b2+c2=12+bc≥2bc,
∴bc≤12(當(dāng)且僅當(dāng)b=c=2時(shí)等號(hào)成立).∴S=bcsin A=bc≤3.
∴當(dāng)三角形ABC為等邊三角形時(shí)面積取最大值是3.
5.【解題思路】(1)利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)運(yùn)算公式、降次公式和輔助角公式,化簡fx為Asinωx+φ+B的形式,將ωx+φ代入2kπ-π2,2kπ+π2中,解出x的范圍,由此求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
(2)利用fA=2求得角A的大小,利用余弦定理和b=2c列方程組,解方程組求得c2的值,由此求得三角形的面積.
【答案】(1),
令,解得,,
函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是().
(2)∵,∴,即,
又∵,∴,
∵,由余弦定理得,①
,②,
由①②得,∴.