資源簡介 判斷下列結論是否正確(請在括號中打“√”或“×”)(1)向量在另一個向量方向上的投影為數量,而不是向量.( √ )(2)兩個向量的數量積是一個實數,向量的加、減、數乘運算的運算結果是向量.( √ )(3)由a·b=0可得a=0或b=0.( × )(4)(a·b)c=a(b·c).( × )(5)兩個向量的夾角的范圍是[0,].( × )無題型一 平面向量數量積的運算例1 (1)已知△ABC是邊長為1的等邊三角形,點D,E分別是邊AB,BC的中點,連接DE并延長到點F,使得DE=2EF,則·的值為( )A.- B.C. D.(2)已知正方形ABCD的邊長為1,點E是AB邊上的動點,則·的值為________;·的最大值為________.答案 (1)B (2)1 1解析 (1) 如圖,由條件可知=-,=+=+=+,所以·=(-)·(+)=2-·-2.因為△ABC是邊長為1的等邊三角形,所以||=||=1,∠BAC=60°,所以·=--=.(2)方法一 以射線AB,AD為x軸,y軸的正方向建立平面直角坐標系,則A(0,0),B(1,0),C(1,1),D(0,1),設E(t,0),t∈[0,1],則=(t,-1),=(0,-1),所以·=(t,-1)·(0,-1)=1.因為=(1,0),所以·=(t,-1)·(1,0)=t≤1,故·的最大值為1.方法二 由圖知,無論E點在哪個位置,在方向上的投影都是CB=1,∴·=||·1=1,當E運動到B點時,在方向上的投影最大,即為DC=1,∴(·)max=||·1=1.思維升華 平面向量數量積的三種運算方法(1)當已知向量的模和夾角時,可利用定義法求解,即a·b=|a||b|cos〈a,b〉.(2)當已知向量的坐標時,可利用坐標法求解,即若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2.(3)利用數量積的幾何意義求解. (1)已知向量=,=,則∠ABC等于( )A.30° B.45° C.60° D.120°(2)在等腰梯形ABCD中,已知AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°.點E和F分別在線段BC和DC上,且=,=,則·的值為________.答案 (1)A (2)解析 (1)∵||=1,||=1,cos∠ABC==,又∵0°≤∠ABC≤180°,∴∠ABC=30°.(2)在等腰梯形ABCD中,AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°,∴CD=1,=+=+,=+=+,∴·=·=·+·+·+·=2×1×cos 60°+2×+×12×cos 60°+××12×cos 120°=.題型二 平面向量數量積的應用命題點1 求向量的模例2 (1)已知平面向量a,b的夾角為,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D為BC的中點,則||=________.(2)在平面直角坐標系中,O為原點,A(-1,0),B(0,),C(3,0),動點D滿足||=1,則|++|的最大值是________.答案 (1)2 (2)+1解析 (1)因為=(+)=(2a+2b+2a-6b)=2a-2b,所以||2=4(a-b)2=4(a2-2b·a+b2)=4×(3-2×2××cos +4)=4,所以||=2.(2)設D(x,y),由=(x-3,y)及||=1,知(x-3)2+y2=1,即動點D的軌跡為以點C為圓心的單位圓.又++=(-1,0)+(0,)+(x,y)=(x-1,y+),∴|++|=.問題轉化為圓(x-3)2+y2=1上的點與點P(1,-)間距離的最大值.∵圓心C(3,0)與點P(1,-)之間的距離為=,故的最大值為+1.即|++|的最大值是+1.命題點2 求向量的夾角例3 (1)已知單位向量e1與e2的夾角為α,且cos α=,向量a=3e1-2e2與b=3e1-e2的夾角為β,則cos β=________.(2)若向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),已知2a-3b與c的夾角為鈍角,則k的取值范圍是________________.答案 (1) (2)∪解析 (1)因為a2=(3e1-2e2)2=9-2×3×2×12×cos α+4=9,所以|a|=3,因為b2=(3e1-e2)2=9-2×3×1×12×cos α+1=8,所以|b|=2,又a·b=(3e1-2e2)·(3e1-e2)=9e-9e1·e2+2e=9-9×1×1×+2=8,所以cos β===.(2)∵2a-3b與c的夾角為鈍角,∴(2a-3b)·c<0,即(2k-3,-6)·(2,1)<0,∴4k-6-6<0,∴k<3.又若(2a-3b)∥c,則2k-3=-12,即k=-.當k=-時,2a-3b=(-12,-6)=-6c,即2a-3b與c反向.綜上,k的取值范圍為∪.思維升華 平面向量數量積求解問題的策略(1)求兩向量的夾角:cos θ=,要注意θ∈[0,π].(2)兩向量垂直的應用:兩非零向量垂直的充要條件是a⊥b a·b=0 |a-b|=|a+b|.(3)求向量的模:利用數量積求解長度問題的處理方法有①a2=a·a=|a|2或|a|=.②|a±b|==.③若a=(x,y),則|a|=. (1)已知向量⊥,||=3,則·=________.(2)已知單位向量a和b滿足|a+b|=|a-b|,則a與b夾角的余弦值為( )A.- B.-C. D.(3)在△ABC中,若A=120°,·=-1,則||的最小值是( )A. B.2C. D.6答案 (1)9 (2)C (3)C解析 (1)因為⊥,所以·=0.所以·=·(+)=2+·=||2+0=32=9.(2)由|a|=|b|=1,|a+b|=|a-b|,得2+2a·b=2(1-2a·b+1),即a·b=,cos〈a,b〉==.(3)∵·=-1,∴||·||·cos 120°=-1,即||·||=2,∴||2=|-|2=2-2·+2≥2||·||-2·=6,∴||min=.題型三 平面向量與三角函數例4 在平面直角坐標系xOy中,已知向量m=,n=(sin x,cos x),x∈.(1)若m⊥n,求tan x的值;(2)若m與n的夾角為,求x的值.解 (1)因為m=,n=(sin x,cos x),m⊥n.所以m·n=0,即sin x-cos x=0,所以sin x=cos x,所以tan x=1.(2)因為|m|=|n|=1,所以m·n=cos=,即sin x-cos x=,所以sin=,因為0所以x-=,即x=.思維升華 平面向量與三角函數的綜合問題的解題思路(1)題目條件給出向量的坐標中含有三角函數的形式,運用向量共線或垂直或等式成立等,得到三角函數的關系式,然后求解.(2)給出用三角函數表示的向量坐標,要求的是向量的模或者其他向量的表達形式,解題思路是經過向量的運算,利用三角函數在定義域內的有界性,求得值域等. (1)已知O為坐標原點,向量=(3sin α,cos α),=(2sin α,5sin α-4cos α),α∈,且⊥,則tan α的值為( )A.- B.-C. D.(2)已知向量a=(-,),=a-b,=a+b,若△OAB是以O為直角頂點的等腰直角三角形,則△OAB的面積為________.答案 (1)A (2)1解析 (1)由題意知6sin2α+cos α·(5sin α-4cos α)=0,即6sin2α+5sin αcos α-4cos2α=0,上述等式兩邊同時除以cos2α,得6tan2α+5tan α-4=0,由于α∈,則tan α<0,解得tan α=-,故選A.(2)由題意得,|a|=1,又△OAB是以O為直角頂點的等腰直角三角形,所以⊥,||=||.由⊥得(a-b)·(a+b)=|a|2-|b|2=0,所以|a|=|b|,由||=||得|a-b|=|a+b|,所以a·b=0.所以|a+b|2=|a|2+|b|2=2,所以||=||=,故S△OAB=××=1.1.向量的夾角已知兩個非零向量a和b,作=a,=b,則∠AOB就是向量a與b的夾角,向量夾角的范圍是[0,π].2.平面向量的數量積定義 設兩個非零向量a,b的夾角為θ,則數量|a||b|·cos θ叫做a與b的數量積,記作a·b投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影幾何 意義 數量積a·b等于a的長度|a|與b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘積3.平面向量數量積的性質設a,b都是非零向量,e是單位向量,θ為a與b(或e)的夾角.則(1)e·a=a·e=|a|cos θ.(2)a⊥b a·b=0.(3)當a與b同向時,a·b=|a||b|;當a與b反向時,a·b=-|a||b|.特別地,a·a=|a|2或|a|=.(4)cos θ=.(5)|a·b|≤|a||b|.4.平面向量數量積滿足的運算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ為實數);(3)(a+b)·c=a·c+b·c.5.平面向量數量積有關性質的坐標表示設向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2,由此得到(1)若a=(x,y),則|a|2=x2+y2或|a|=.(2)設A(x1,y1),B(x2,y2),則A,B兩點間的距離AB=||=.(3)設兩個非零向量a,b,a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a⊥b x1x2+y1y2=0.(4)若a,b都是非零向量,θ是a與b的夾角,則cos θ==.【知識拓展】1.兩個向量a,b的夾角為銳角 a·b>0且a,b不共線;兩個向量a,b的夾角為鈍角 a·b<0且a,b不共線.2.平面向量數量積運算的常用公式(1)(a+b)·(a-b)=a2-b2.(2)(a+b)2=a2+2a·b+b2.(3)(a-b)2=a2-2a·b+b2.典例 已知直線y=2x上一點P的橫坐標為a,直線外有兩個點A(-1,1),B(3,3).求使向量與夾角為鈍角的充要條件.錯解展示現場糾錯解 錯解中,cos θ<0包含了θ=π,即,反向的情況,此時a=1,故,夾角為鈍角的充要條件是0糾錯心得 利用數量積的符號判斷兩向量夾角的范圍時,不要忽視兩向量共線的情況.1.已知向量a=(2,1),b=(-1,k),a·(2a-b)=0,則k等于( )A.-12 B.6C.-6 D.12答案 D解析 ∵2a-b=(4,2)-(-1,k)=(5,2-k),由a·(2a-b)=0,得(2,1)·(5,2-k)=0,∴10+2-k=0,解得k=12.2.已知向量a與b的夾角為30°,且|a|=1,|2a-b|=1,則|b|等于( )A. B. C. D.答案 C解析 由題意可得a·b=|b|cos 30°=|b|,4a2-4a·b+b2=1,即4-2|b|+b2=1,由此求得|b|=,故選C.3.若平面四邊形ABCD滿足+=0,(-)·=0,則該四邊形一定是( )A.直角梯形 B.矩形C.菱形 D.正方形答案 C解析 由+=0得平面四邊形ABCD是平行四邊形,由(-)·=0得·=0,故平行四邊形的對角線垂直,所以該四邊形一定是菱形,故選C.4.已知向量a=(1,),b=(,1),則a與b夾角的大小為________.答案 解析 設a與b的夾角為θ,則cos θ====,又因為θ∈[0,π],所以θ=.1.知向量a=(x-1,2),b=(2,1),則a⊥b的充要條件是( )A.x=- B.x=-1C.x=5 D.x=0答案 D2.若向量a,b滿足|a|=|b|=2,a與b的夾角為60°,則|a+b|等于( )A.2 B.2C.4 D.12答案 B解析 |a+b|2=|a|2+|b|2+2|a||b|cos 60°=4+4+2×2×2×=12,|a+b|=2.3.已知平面向量a,b滿足a·(a+b)=3,且|a|=2,|b|=1,則向量a與b夾角的正弦值為( )A.- B.- C. D.答案 D解析 ∵a·(a+b)=a2+a·b=22+2×1×cos〈a,b〉=4+2cos〈a,b〉=3,∴cos〈a,b〉=-,又〈a,b〉∈[0,π],∴sin〈a,b〉==.4. 在△ABC中,如圖,若|+|=|-|,AB=2,AC=1,E,F為BC邊的三等分點,則·等于( )A. B. C. D.答案 B解析 若|+|=|-|,則2+2+2·=2+2-2·,即有·=0.又E,F為BC邊的三等分點,則·=(+)·(+)=·=·=2+2+·=×(1+4)+0=.故選B.5.若O為△ABC所在平面內任一點,且滿足(-)·(+-2)=0,則△ABC的形狀為( )A.正三角形 B.直角三角形C.等腰三角形 D.等腰直角三角形答案 C解析 因為(-)·(+-2)=0,即·(+)=0,因為-=,所以(-)·(+)=0,即||=||,所以△ABC是等腰三角形,故選C.*6.若△ABC外接圓的圓心為O,半徑為4,+2+2=0,則在方向上的投影為( )A.4 B.C. D.1答案 C解析 如圖所示,取BC的中點D,連接AD,OD,則由平面向量的加法的幾何意義得+=2.又由條件得,+=-=,所以2=,即4=,所以A,O,D共線.所以OA⊥BC,所以CD為在方向上的投影.因為||=||=4,所以||=3,所以||= =.7.已知平行四邊形ABCD中,AC=3,BD=2,則·=________.答案 解析 ABCD中,=+,=-,∴|+|=3,|-|=2,∴(+)2-(-)2=5,∴·=.8.在△ABC中,·=3,△ABC的面積S∈[,],則與夾角的取值范圍是________.答案 [,]解析 由三角形面積公式及已知條件知≤S△ABC=AB·BCsin B≤,所以≤AB·BCsin B≤3, ①由·=3,知AB·BCcos(π-B)=3,所以AB·BC=-,代入①得,≤-≤3,所以-1≤tan B≤-,所以≤B≤,而與的夾角為π-B,其取值范圍為[,].9.已知在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,點P是斜邊AB上的中點,則·+·=________.答案 4解析 由題意可建立如圖所示的坐標系,可得A(2,0),B(0,2),P(1,1),C(0,0),則·+·=·(+)=22=4.10.已知⊥,||=,||=t,若點P是△ABC所在平面內的一點,且=+,則·的最大值等于________.答案 13解析 建立如圖所示坐標系,則B,C(0,t),=,=(0,t),=+=t+(0,t)=(1,4),∴P(1,4),·=·(-1,t-4)=17-≤17-2=13.11.在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,向量m=(cos(A-B),sin(A-B)),n=(cos B,-sin B),且m·n=-.(1)求sin A的值;(2)若a=4,b=5,求角B的大小及向量在方向上的投影.解 (1)由m·n=-,得cos(A-B)cos B-sin(A-B)sin B=-,所以cos A=-.因為0<A<π,所以sin A== =.(2)由正弦定理,得=,則sin B===,因為a>b,所以A>B,則B=.由余弦定理得(4)2=52+c2-2×5c×,解得c=1,故向量在方向上的投影為||cos B=ccos B=1×=.12.在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別記為a,b,c.若A=,(1+)c=2b.(1)求C;(2)若·=1+,求a,b,c.解 (1)在△ABC中,由正弦定理=,得(1+)sin C=2sin B,又因為2sin B=2sin(-C)=cos C+sin C,所以sin C=cos C,又C∈(0,π),所以C=.(2)因為·=ab,所以ab=(1+).由正弦定理得a=c,由余弦定理c2=a2+b2-2abcos C,得c2=a2+b2-ab=c2+c2-2(1+)=c2-2(1+),解得c=2,所以a=,b=1+.*13.在平面直角坐標系中,O為坐標原點,已知向量a=(-1,2),又點A(8,0),B(n,t),C(ksin θ,t)(0≤θ≤).(1)若⊥a,且||=||,求向量;(2)若向量與向量a共線,當k>4,且tsin θ取最大值4時,求·.解 (1)由題設知=(n-8,t),∵⊥a,∴8-n+2t=0.又∵||=||,∴5×64=(n-8)2+t2=5t2,得t=±8.當t=8時,n=24;當t=-8時,n=-8,∴=(24,8)或=(-8,-8).(2)由題設知=(ksin θ-8,t),∵與a共線,∴t=-2ksin θ+16,tsin θ=(-2ksin θ+16)sin θ=-2k(sin θ-)2+.∵k>4,∴0<<1,∴當sin θ=時,tsin θ取得最大值.由=4,得k=8,此時θ=,=(4,8),∴·=(8,0)·(4,8)=32.判斷下列結論是否正確(請在括號中打“√”或“×”)(1)向量在另一個向量方向上的投影為數量,而不是向量.( )(2)兩個向量的數量積是一個實數,向量的加、減、數乘運算的運算結果是向量.( )(3)由a·b=0可得a=0或b=0.( )(4)(a·b)c=a(b·c).( )(5)兩個向量的夾角的范圍是[0,].( )無題型一 平面向量數量積的運算例1 (1)已知△ABC是邊長為1的等邊三角形,點D,E分別是邊AB,BC的中點,連接DE并延長到點F,使得DE=2EF,則·的值為( )A.- B.C. D.(2)已知正方形ABCD的邊長為1,點E是AB邊上的動點,則·的值為________;·的最大值為________. (1)已知向量=,=,則∠ABC等于( )A.30° B.45° C.60° D.120°(2)在等腰梯形ABCD中,已知AB∥DC,AB=2,BC=1,∠ABC=60°.點E和F分別在線段BC和DC上,且=,=,則·的值為________.題型二 平面向量數量積的應用命題點1 求向量的模例2 (1)已知平面向量a,b的夾角為,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D為BC的中點,則||=________.(2)在平面直角坐標系中,O為原點,A(-1,0),B(0,),C(3,0),動點D滿足||=1,則|++|的最大值是________.命題點2 求向量的夾角例3 (1)已知單位向量e1與e2的夾角為α,且cos α=,向量a=3e1-2e2與b=3e1-e2的夾角為β,則cos β=________.(2)若向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),已知2a-3b與c的夾角為鈍角,則k的取值范圍是________________. (1)已知向量⊥,||=3,則·=________.(2)已知單位向量a和b滿足|a+b|=|a-b|,則a與b夾角的余弦值為( )A.- B.-C. D.(3)在△ABC中,若A=120°,·=-1,則||的最小值是( )A. B.2C. D.6題型三 平面向量與三角函數例4 在平面直角坐標系xOy中,已知向量m=,n=(sin x,cos x),x∈.(1)若m⊥n,求tan x的值;(2)若m與n的夾角為,求x的值. (1)已知O為坐標原點,向量=(3sin α,cos α),=(2sin α,5sin α-4cos α),α∈,且⊥,則tan α的值為( )A.- B.-C. D.(2)已知向量a=(-,),=a-b,=a+b,若△OAB是以O為直角頂點的等腰直角三角形,則△OAB的面積為________.1.向量的夾角已知兩個非零向量a和b,作=a,=b,則∠AOB就是向量a與b的夾角,向量夾角的范圍是[0,π].2.平面向量的數量積定義 設兩個非零向量a,b的夾角為θ,則數量|a||b|·cos θ叫做a與b的數量積,記作a·b投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影幾何 意義 數量積a·b等于a的長度|a|與b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘積3.平面向量數量積的性質設a,b都是非零向量,e是單位向量,θ為a與b(或e)的夾角.則(1)e·a=a·e=|a|cos θ.(2)a⊥b a·b=0.(3)當a與b同向時,a·b=|a||b|;當a與b反向時,a·b=-|a||b|.特別地,a·a=|a|2或|a|=.(4)cos θ=.(5)|a·b|≤|a||b|.4.平面向量數量積滿足的運算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ為實數);(3)(a+b)·c=a·c+b·c.5.平面向量數量積有關性質的坐標表示設向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2,由此得到(1)若a=(x,y),則|a|2=x2+y2或|a|=.(2)設A(x1,y1),B(x2,y2),則A,B兩點間的距離AB=||=.(3)設兩個非零向量a,b,a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a⊥b x1x2+y1y2=0.(4)若a,b都是非零向量,θ是a與b的夾角,則cos θ==.【知識拓展】1.兩個向量a,b的夾角為銳角 a·b>0且a,b不共線;兩個向量a,b的夾角為鈍角 a·b<0且a,b不共線.2.平面向量數量積運算的常用公式(1)(a+b)·(a-b)=a2-b2.(2)(a+b)2=a2+2a·b+b2.(3)(a-b)2=a2-2a·b+b2.典例 已知直線y=2x上一點P的橫坐標為a,直線外有兩個點A(-1,1),B(3,3).求使向量與夾角為鈍角的充要條件.1.已知向量a=(2,1),b=(-1,k),a·(2a-b)=0,則k等于( )A.-12 B.6C.-6 D.122.已知向量a與b的夾角為30°,且|a|=1,|2a-b|=1,則|b|等于( )A. B. C. D.3.若平面四邊形ABCD滿足+=0,(-)·=0,則該四邊形一定是( )A.直角梯形 B.矩形C.菱形 D.正方形4.已知向量a=(1,),b=(,1),則a與b夾角的大小為________.1.知向量a=(x-1,2),b=(2,1),則a⊥b的充要條件是( )A.x=- B.x=-1C.x=5 D.x=02.若向量a,b滿足|a|=|b|=2,a與b的夾角為60°,則|a+b|等于( )A.2 B.2C.4 D.123.已知平面向量a,b滿足a·(a+b)=3,且|a|=2,|b|=1,則向量a與b夾角的正弦值為( )A.- B.- C. D.4. 在△ABC中,如圖,若|+|=|-|,AB=2,AC=1,E,F為BC邊的三等分點,則·等于( )A. B. C. D.5.若O為△ABC所在平面內任一點,且滿足(-)·(+-2)=0,則△ABC的形狀為( )A.正三角形 B.直角三角形C.等腰三角形 D.等腰直角三角形*6.若△ABC外接圓的圓心為O,半徑為4,+2+2=0,則在方向上的投影為( )A.4 B.C. D.17.已知平行四邊形ABCD中,AC=3,BD=2,則·=________.8.在△ABC中,·=3,△ABC的面積S∈[,],則與夾角的取值范圍是________.9.已知在直角三角形ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,點P是斜邊AB上的中點,則·+·=________.10.已知⊥,||=,||=t,若點P是△ABC所在平面內的一點,且=+,則·的最大值等于________.11.在△ABC中,角A,B,C的對邊分別為a,b,c,向量m=(cos(A-B),sin(A-B)),n=(cos B,-sin B),且m·n=-.(1)求sin A的值;(2)若a=4,b=5,求角B的大小及向量在方向上的投影.12.在△ABC中,角A,B,C所對的邊分別記為a,b,c.若A=,(1+)c=2b.(1)求C;(2)若·=1+,求a,b,c.*13.在平面直角坐標系中,O為坐標原點,已知向量a=(-1,2),又點A(8,0),B(n,t),C(ksin θ,t)(0≤θ≤).(1)若⊥a,且||=||,求向量;(2)若向量與向量a共線,當k>4,且tsin θ取最大值4時,求·. 展開更多...... 收起↑ 資源列表 【高三數學】一輪復習:5.3平面向量的數量積-學生版.docx 【高三數學】一輪復習:5.3平面向量的數量積-教師版.docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫