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平面向量數(shù)量積練習(xí)題
平面向量數(shù)量積教學(xué)要求學(xué)生掌握平面向量數(shù)量積的概念、幾何意義、性質(zhì)、運(yùn)算律及坐標(biāo)表示,分享了平面向量數(shù)量積的練習(xí)題,歡迎借鑒!
一、選擇題:(本大題共6小題,每小題6分,共36分,將正確答案的代號填在題后的括號內(nèi).)
1.設(shè)i,j是互相垂直的單位向量,向量a=(m+1)i-3j,b=i+(m-1)j,(a+b)⊥(a-b),則實(shí)數(shù)m的值為( )
A.-2 B.2
C.-12 D.不存在
解析:由題設(shè)知:a=(m+1,-3),b=(1,m-1),
∴a+b=(m+2,m-4),
a-b=(m,-m-2).
∵(a+b)⊥(a-b),
∴(a+b)(a-b)=0,
∴m(m+2)+(m-4)(-m-2)=0,
解之得m=-2.
故應(yīng)選A.
答案:A
2.設(shè)a,b是非零向量,若函數(shù)f(x)=(xa+b)(a-xb)的圖象是一條直線,則必有( )
A.a(chǎn)⊥b B.a(chǎn)∥b
C.|a|=|b| D.|a|≠|(zhì)b|
解析:f(x)=(xa+b)(a-xb)的圖象是一條直線,
即f(x)的表達(dá)式是關(guān)于x的一次函數(shù).
而(xa+b)(a-xb)=x|a|2-x2ab+ab-x|b|2,
故ab=0,又∵a,b為非零向量,
∴a⊥b,故應(yīng)選A.
答案:A
3.向量a=(-1,1),且a與a+2b方向相同,則ab的范圍是( )
A.(1,+∞) B.(-1,1)
C.(-1,+∞) D.(-∞,1)
解析:∵a與a+2b同向,
∴可設(shè)a+2b=λa(λ>0),
則有b=λ-12a,又∵|a|=12+12=2,
∴ab=λ-12|a|2=λ-12×2=λ-1>-1,
∴ab的范圍是(-1,+∞),故應(yīng)選C.
答案:C
4.已知△ABC中, ab<0,S△ABC=154,
|a|=3,|b|=5,則∠BAC等于( )
A.30° B.-150°
C.150° D.30°或150°
解析:∵S△ABC=12|a||b|sin∠BAC=154,
∴sin∠BAC=12,
又ab<0,∴∠BAC為鈍角,
∴∠BAC=150°.
答案:C
5.(2010遼寧)平面上O,A,B三點(diǎn)不共線,設(shè) 則△OAB的面積等于( )
A.|a|2|b|2-(ab)2
B.|a|2|b|2+(ab)2
C.12|a|2|b|2-(ab)2
D.12|a|2|b|2+(ab)2
解析:cos〈a,b〉=ab|a||b|,
sin∠AOB=1-cos2〈a,b〉=1-ab|a||b|2,
所以S△OAB=12|a||b|
sin∠AOB=12|a|2|b|2-(ab)2.
答案:C
6.(2010湖南)在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=4,則 等于( )
A.-16 B.-8
C.8 D.16
解析:解法一:因?yàn)閏osA=ACAB,
故 cosA=AC2=16,故選D.
解法二: 在 上的投影為| |cosA=| |,
故 cosA=AC2=16,故選D.
答案:D
二、填空題:(本大題共4小題,每小題6分,共24分,把正確答案填在題后的橫線上.)
7.(2010江西)已知向量a,b滿足|b|=2,a與b的夾角為60°,則b在a上的投影是________.
解析:b在a上的投影是|b|cos〈a,b〉=2cos60°=1.
答案:1
8.(2010浙江)已知平面向量α,β,|α|=1,|β|=2,α⊥(α-2β),則|2α+β|的值是________.
解析:由于α⊥(α-2β),所以α(α-2β)=|α|2-2αβ=0,故2αβ=1,所以|2α+β|=4|α|2+4αβ+|β|2=4+2+4=10.
答案:10
9.已知|a|=2,|b|=2,a與b的夾角為45°,要使λb-a與a垂直,則λ=________.
解析:由λb-a與a垂直,(λb-a)a=λab-a2=0,所以λ=2.
答案:2
10.在△ABC中,O為中線AM上的一個動點(diǎn),若AM=2,則 )的最小值是________.
解析:令| |=x且0≤x≤2,則| |=2-x.
。剑2(2-x)x=2(x2-2x)=2(x-1)2-2≥-2.
∴ 的最小值為-2.
答案:-2
三、解答題:(本大題共3小題,11、12題13分,13題14分,寫出證明過程或推演步驟.)
11.已知|a|=2,|b|=1,a與b的夾角為45°,求使向量(2a+λb)與(λa-3b)的夾角是銳角的λ的取值范圍.
解:由|a|=2,|b|=1,a與b的夾角為45°,
則ab=|a||b|cos45°=2×1×22=1.
而(2a+λb)(λa-3b)=2λa2-6ab+λ2ab-3λb2=λ2+λ-6.
設(shè)向量(2a+λb)與(λa-3b)的夾角為θ,
則cosθ=(2a+λb)(λa-3b)|2a+λb||λa-3b|>0,且cosθ≠1,
∴(2a+λb)(λa-3b)>0,∴λ2+λ-6>0,
∴λ>2或λ<-3.
假設(shè)cosθ=1,則2a+λb=k(λa-3b)(k>0),
∴2=kλ,λ=-3k,解得k2=-23.
故使向量2a+λb和λa-3b夾角為0°的λ不存在.
所以當(dāng)λ>2或λ<-3時,向量(2a+λb)與(λa-3b)的夾角是銳角.
評析:由于兩個非零向量a,b的夾角θ滿足0°≤θ≤180°,所以用cosθ=ab|a||b|去判斷θ分五種情況:cosθ=1,θ=0°;cosθ=0,θ=90°;cosθ=-1,θ=180°;cosθ<0且cosθ≠-1,θ為鈍角;cosθ>0且cosθ≠1,θ為銳角.
12.設(shè)在平面上有兩個向量a=(cosα,sinα)(0°≤α<360°),b=-12,32.
(1)求證:向量a+b與a-b垂直;
(2)當(dāng)向量3a+b與a-3b的模相等時,求α的大。
解:(1)證明:因?yàn)?a+b)(a-b)=|a|2-|b|2=(cos2α+sin2α)-14+34=0,故a+b與a-b垂直.
(2)由|3a+b|=|a-3b|,兩邊平方得3|a|2+23ab+|b|2=|a|2-23ab+3|b|2,
所以2(|a|2-|b|2)+43ab=0,而|a|=|b|,所以ab=0,則-12cosα+32sinα=0,
即cos(α+60°)=0,
∴α+60°=k180°+90°,
即α=k180°+30°,k∈Z,
又0°≤α<360°,則α=30°或α=210°.
13.已知向量a=(cos(-θ),sin(-θ)),b=cosπ2-θ,sinπ2-θ,
(1)求證:a⊥b;
(2)若存在不等于0的實(shí)數(shù)k和t,使x=a+(t2+3)b,y=-ka+tb滿足x⊥y,試求此時k+t2t的最小值.
解:(1)證明:∵ab=cos(-θ)cosπ2-θ+
sin(-θ)sinπ2-θ=sinθcosθ-sinθcosθ=0.
∴a⊥b.
(2)由x⊥y,得xy=0,
即[a+(t2+3)b](-ka+tb)=0,
∴-ka2+(t3+3t)b2+[t-k(t2+3)]ab=0,
∴-k|a|2+(t3+3t)|b|2=0.
又|a|2=1,|b|2=1,∴-k+t3+3t=0,
∴k=t3+3t,
∴k+t2t=t3+t2+3tt=t2+t+3
。絫+122+114.
故當(dāng)t=-12時,k+t2t有最小值114.
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