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1、 精品資料
第2講 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示
一、填空題
1.與向量a=(12,5)平行的單位向量為________.
解析 設(shè)e為所求的單位向量,則e==.
答案 或
2.已知a=(1,2),b=(-1,1),若a⊥(a-λb),則實(shí)數(shù)λ=________.
解析 由a-λb=(1+λ,2-λ)與a=(1,2)垂直,得1+λ+2(2-λ)=0,解得λ=5.
答案 5
3.已知平面向量a=(1,2),b=(-2,m),且a∥b,則2a+3b=________.
解析 由a∥b得1m=2(-2),得m=-4.
2、
∴2a+3b=2(1,2)+3(-2,-4)=(-4,-8).
答案 (-4,-8)
4.在平行四邊形ABCD中,AC為一條對(duì)角線,=(2,4),=(1,3),則=________.
解析 ==-=(1,3)-(2,4)=(-1,-1),
故=-=(-1,-1)-(2,4)=(-3,-5).
答案 (-3,-5)
5. 如圖,在四邊形ABCD中,AB=2AD=1,AC=,且∠CAB=,∠BAD=,設(shè)=λ+μ,則λ+μ=______.
解析 建立直角坐標(biāo)系如圖,則由=λAB+μ,得(,0)=λ+μ,即
解得λ=μ=2,所以λ+μ=4.
答案 4
6.已知向量p=(2,
3、-3),q=(x,6),且p∥q,則|p+q|的值為________.
解析 p∥q?12+3x=0,解得x=-4.
∴p+q=(-2,3),
∴|p+q|=.
答案
7.已知:如圖,||=||=1,與的夾角為120,與的夾角為30,若=λ+μ(λ、μ∈R),則等于________.
解析 過C作OB的平行線交OA的延長(zhǎng)線于D.由題意可知,∠COD=30,∠OCD=90,∴OD=2CD,又∵=λ,=μ,
∴λ||=2μ||,∴λ=2μ,∴=2.
答案 2[來]
8.在△ABC中,已知a,b,c分別為內(nèi)角A,B,C所
4、對(duì)的邊,S為△ABC的面積,若向量p=(4,a2+b2-c2),q=(1,S)滿足p∥q,則C=________.
解析 由p=(4,a2+b2-c2),q=(1,S)且p∥q,得4S=a2+b2-c2,即2abcos C=4S=2absin C,所以tan C=1.又0<C<π,所以C=.
答案
9.設(shè)兩個(gè)向量a=(λ+2,λ2-cos2 α)和b=,其中λ,m,α為實(shí)數(shù).若a=2b,則的取值范圍是________.
解析 由a=2b,得
由λ2-m=cos2α+2sin α=2-(sin α-1)2,得
-2≤λ2-m≤2,又λ=2m-2,
則-2≤4(m-1)2-m≤2,
5、∴
解得≤m≤2,而==2-,故-6≤≤1.
答案 [-6,1]
10. 如圖,在邊長(zhǎng)為單位長(zhǎng)度的正六邊形ABCDEF中,點(diǎn)P是△CDE內(nèi)(包括邊界)的動(dòng)點(diǎn),設(shè)=α+β(α,β∈R),則α+β的取值范圍是________.
解析 不妨以點(diǎn)A為原點(diǎn),AD所在直線為x軸建立直角坐標(biāo)系,設(shè)P(x,y).則(x,y)=α+β,∴α+β=2x,當(dāng)點(diǎn)P在CE上時(shí),α+β=3,當(dāng)P在D點(diǎn)時(shí),α+β=4.
答案 [3,4]
二、解答題
11.已知a=ksin θe1+(2-cos θ)e2,b=e1+e2,且a∥b,e1,e2分別是x軸與y軸上的單位向量,θ∈(0,π).
(1)求k與θ的關(guān)系
6、式:
(2)求k=f(θ)的最小值.
解 (1)由a∥b,得a=λb,
即ksin θe1+(2-cos θ)e2=λ(e1+e2).
因?yàn)閑1=(1,0),e2=(0,1),所以
即ksin θ=2-cos θ,所以k=,θ∈(0,π).
(2)k===
==tan+≥,
當(dāng)且僅當(dāng)tan=,即θ=時(shí)等號(hào)成立,
所以k的最小值為.
12.已知向量v=(x,y)與向量d=(y,2y-x)的對(duì)應(yīng)關(guān)系用d=f(v)表示.
(1)設(shè)a=(1,1),b=(1,0),求向量f(a)與f(b)的坐標(biāo);
(2)求使f(c)=(p,q)(p,q為常數(shù))的向量c的坐標(biāo);
(3)證明:對(duì)任
7、意的向量a,b及常數(shù)m,n恒有f(ma+nb)=mf(a)+nf(b).
(1)解 f(a)=(1,21-1)=(1,1),
f(b)=(0,20-1)=(0,-1).
(2)解 設(shè)c=(x,y),則由f(c)=(y,2y-x)=(p,q),得所以
所以c=(2p-q,p).
(3)證明 設(shè)a=(a1,a2),b=(b1,b2),
則ma+nb=(ma1+nb1,ma2+nb2),
所以f(ma+nb)=(ma2+nb2,2ma2+2nb2-ma1-nb1)
又mf(a)=m(a2,2a2-a1),nf(b)=n(b2,2b2-b1),
所以mf(a)+nf(b)=(ma2+
8、nb2,2ma2+2nb2-ma1-nb1)
故f(ma+nb)=mf(a)+nf(b).
13.已知點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),A(0,2),B(4,6),=t1+t2.
(1)求點(diǎn)M在第二或第三象限的充要條件;
(2)求證:當(dāng)t1=1時(shí),不論t2為何實(shí)數(shù),A、B、M三點(diǎn)都共線;
(3)若t1=a2,求當(dāng)⊥且△ABM的面積為12時(shí)a的值.
解 (1)=t1+t2=t1(0,2)+t2(4,4)=(4t2,2t1+4t2).
當(dāng)點(diǎn)M在第二或第三象限時(shí),有
故所求的充要條件為t2<0且t1+2t2≠0.
(2)證明:當(dāng)t1=1時(shí),由(1)知=(4t2,4t2+2).
∵=-=(4,4)
9、,
=-=(4t2,4t2)=t2(4,4)=t2,
∴A、B、M三點(diǎn)共線.
(3)當(dāng)t1=a2時(shí),=(4t2,4t2+2a2).
又=(4,4),⊥,
∴4t24+(4t2+2a2)4=0,
∴t2=-a2,故=(-a2,a2).
又||=4,點(diǎn)M到直線AB:x-y+2=0的距離
d==|a2-1|.
∵S△ABM=12,
∴|AB|d=4|a2-1|=12,[來源:]
解得a=2,故所求a的值為2.
14.已知向量a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),c=(-1,0).
(1)求|a+c|的最大值;
(2)若α=,且a⊥(b+c),求c
10、os β的值.
解 (1)解法一:a+c=(cos α-1,sin α),
則|a+c|2=(cos α-1)2+sin2α=2(1-cos α).
∵-1≤cos α≤1,∴0≤|a+c|2≤4,即0≤|a+c|≤2.
當(dāng)cos α=-1時(shí),有|a+c|=2,
∴|a+c|的最大值為2.
解法二:∵|a|=1,|c|=1,|a+c|≤|a|+|c|=2,
當(dāng)cos α=-1時(shí),有|a+c|=2,
∴|a+c|的最大值為2.
(2)解法一:由已知可得b+c=(cos β-1,sin β),
a(b+c)=cos αcos β+sin αsin β-cos α=cos(α-β)-cos α.
∵a⊥(b+c),∴a(b+c)=0,
即cos(α-β)=cos α.
由α=,得cos=cos,即β-=2kπ(k∈Z).
∴β=2kπ+或β=2kπ(k∈Z),
于是cos β=-或cos β=1.
解法二:若α=,則a=.
又b=(cos β,sin β),c=(-1,0),
∴a(b+c)=(cos β-1,sin β)=cos β+sin β-.
∵a⊥(b+c),∴a(b+c)=0,
即cos=,
∴β-=2kπ(k∈Z),
∴β=2kπ+或β=2kπ(k∈Z),
于是cos β=-或cos β=1.