(課標(biāo)全國(guó)版)高考數(shù)學(xué)第一輪復(fù)習(xí)講練測(cè) 第24講 平面向量的數(shù)量積及其應(yīng)用(練)原卷版+解析_第1頁(yè)
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第24講平面向量的數(shù)量積及其應(yīng)用【練基礎(chǔ)】1.已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2eq\r(3),a與b的夾角的余弦值為sineq\f(17π,3),則b·(2a-b)等于()A.2 B.-1C.-6 D.-182.已知向量a=(-1,2),b=(3,1),c=(x,4),若(a-b)⊥c,則c·(a+b)=()A.(2,12) B.(-2,12)C.14 D.103.若單位向量e1,e2的夾角為eq\f(π,3),向量a=e1+λe2(λ∈R),且|a|=eq\f(\r(3),2),則λ=()A.eq\f(1,2) B.-eq\f(1,2)C.eq\f(3,4) D.-eq\f(3,4)4.已知非零向量a,b的夾角為60°,且|b|=1,|2a-b|=1,則|a|=()A.eq\f(1,2) B.1C.eq\r(2) D.25.已知向量a=(-2,m),b=(1,2),若向量a在向量b方向上的投影為2,則實(shí)數(shù)m=()A.-4 B.-6C.4 D.eq\r(5)+16.已知a=(2sin13°,2sin77°),|a-b|=1,a與a-b的夾角為eq\f(π,3),則a·b=()A.2 B.3C.4 D.57.已知e1,e2是兩個(gè)單位向量,且夾角為eq\f(π,3),則e1+te2與te1+e2數(shù)量積的最小值為()A.-eq\f(3,2) B.-eq\f(\r(3),6)C.eq\f(1,2) D.eq\f(\r(3),3)8.如圖,正六邊形ABCDEF的邊長(zhǎng)為2,則eq\o(AC,\s\up7(→))·eq\o(BD,\s\up7(→))=()A.2 B.3C.6 D.129.在矩形ABCD中,AB=eq\r(2),BC=2,點(diǎn)E為BC的中點(diǎn),點(diǎn)F在CD上,若eq\o(AB,\s\up6(→))·eq\o(AF,\s\up6(→))=eq\r(2),則eq\o(AE,\s\up6(→))·eq\o(BF,\s\up6(→))的值為()A.eq\r(2) B.2C.0 D.110.(多選)已知向量a=(6,2),b=(-2,k),k為實(shí)數(shù),則下列結(jié)論正確的是()A.若a·b=6,則k=9B.若|a+b|≤5,則-5≤k≤1C.不存在實(shí)數(shù)k,使(a-b)⊥b成立D.若a與b的夾角為鈍角,則k<6【練提升】1.如圖,半徑為1的扇形AOB中,∠AOB=eq\f(2π,3),P是弧AB上的一點(diǎn),且滿足OP⊥OB,M,N分別是線段OA,OB上的動(dòng)點(diǎn),則eq\o(PM,\s\up7(→))·eq\o(PN,\s\up7(→))的最大值為()A.eq\f(\r(2),2) B.eq\f(\r(3),2)C.1 D.eq\r(2)2.已知平面向量a=(1,2),b=(4,2),c=ma+b(m∈R),且c與a的夾角等于c與b的夾角,則m=()A.-2 B.-1C.1 D.23.已知非零向量a,b滿足|a+b|=|a-b|=2,|a|=1,則a+b與a-b的夾角為()A.eq\f(π,6) B.eq\f(π,3)C.eq\f(2π,3) D.eq\f(5π,6)4.已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,點(diǎn)E為BC邊的中點(diǎn),F(xiàn)為CD邊上一點(diǎn),若eq\o(AF,\s\up6(→))·eq\o(AE,\s\up6(→))=|eq\o(AE,\s\up6(→))|2,則|eq\o(AF,\s\up6(→))|=()A.3 B.5C.eq\f(3,2) D.eq\f(5,2)5.如圖所示,等邊△ABC的邊長(zhǎng)為2,D為邊AC上的一點(diǎn),且eq\o(AD,\s\up6(→))=λeq\o(AC,\s\up6(→)),△ADE也是等邊三角形,若eq\o(BE,\s\up6(→))·eq\o(BD,\s\up6(→))=eq\f(44,9),則λ的值是()A.eq\f(2,3) B.eq\f(\r(3),3)C.eq\f(3,4) D.eq\f(1,3)6.直角△ABC中,AB=AC=2,D為AB邊上的點(diǎn),且eq\f(AD,DB)=2,則eq\o(CD,\s\up7(→))·eq\o(CA,\s\up7(→))=________;若eq\o(CD,\s\up7(→))=xeq\o(CA,\s\up7(→))+yeq\o(CB,\s\up7(→)),則xy=________.7.如圖所示,半圓的直徑AB=6,O為圓心,C為半圓上不同于A,B的任意一點(diǎn),若P為半徑OC上的動(dòng)點(diǎn),則(eq\o(PA,\s\up6(→))+eq\o(PB,\s\up6(→)))·eq\o(PC,\s\up6(→))的最小值為________.8.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知向量m=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),-\f(\r(2),2))),n=(sinx,cosx),x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))).(1)若m⊥n,求tanx的值;(2)若m與n的夾角為eq\f(π,3),求x的值.9.在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且cosB=eq\f(5,13).(1)若sinA=eq\f(4,5),求cosC;(2)若b=4,求eq\o(AB,\s\up7(→))·eq\o(BC,\s\up7(→))的最小值.10.在△ABC中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,且滿足(eq\r(2)a-c)eq\o(BA,\s\up7(→))·eq\o(BC,\s\up7(→))=ceq\o(CB,\s\up7(→))·eq\o(CA,\s\up7(→)).(1)求角B的大??;(2)若|eq\o(BA,\s\up7(→))-eq\o(BC,\s\up7(→))|=eq\r(6),求△ABC面積的最大值.

第24講平面向量的數(shù)量積及其應(yīng)用【練基礎(chǔ)】1.已知向量a,b滿足|a|=1,|b|=2eq\r(3),a與b的夾角的余弦值為sineq\f(17π,3),則b·(2a-b)等于()A.2 B.-1C.-6 D.-18【答案】D【解析】∵a與b的夾角的余弦值為sineq\f(17π,3)=-eq\f(\r(3),2),∴a·b=-3,b·(2a-b)=2a·b-b2=-18.2.已知向量a=(-1,2),b=(3,1),c=(x,4),若(a-b)⊥c,則c·(a+b)=()A.(2,12) B.(-2,12)C.14 D.10【答案】C【解析】由題意可得,a-b=(-4,1),由(a-b)⊥c,得(-4)×x+1×4=0,即-4x+4=0,解得x=1,所以c=(1,4).又a+b=(2,3),所以c·(a+b)=1×2+4×3=14.3.若單位向量e1,e2的夾角為eq\f(π,3),向量a=e1+λe2(λ∈R),且|a|=eq\f(\r(3),2),則λ=()A.eq\f(1,2) B.-eq\f(1,2)C.eq\f(3,4) D.-eq\f(3,4)【答案】B【解析】由題意可得e1·e2=eq\f(1,2),|a|2=(e1+λe2)2=1+2λ×eq\f(1,2)+λ2=eq\f(3,4),化簡(jiǎn)得λ2+λ+eq\f(1,4)=0,解得λ=-eq\f(1,2).4.已知非零向量a,b的夾角為60°,且|b|=1,|2a-b|=1,則|a|=()A.eq\f(1,2) B.1C.eq\r(2) D.2【答案】A【解析】由題意得a·b=|a|×1×eq\f(1,2)=eq\f(|a|,2),又|2a-b|=1,∴|2a-b|2=4a2-4a·b+b2=4|a|2-2|a|+1=1,即4|a|2-2|a|=0,又|a|≠0,解得|a|=eq\f(1,2).5.已知向量a=(-2,m),b=(1,2),若向量a在向量b方向上的投影為2,則實(shí)數(shù)m=()A.-4 B.-6C.4 D.eq\r(5)+1【答案】D【解析】∵a·b=-2+2m,∴|a|cosθ=eq\f(a·b,|b|)=eq\f(-2+2m,\r(1+4))=2.解得m=eq\r(5)+1.6.已知a=(2sin13°,2sin77°),|a-b|=1,a與a-b的夾角為eq\f(π,3),則a·b=()A.2 B.3C.4 D.5【答案】B【解析】因?yàn)閍=(2sin13°,2sin77°),所以|a|=eq\r((2sin13°)2+(2sin77°)2)=eq\r((2sin13°)2+(2cos13°)2)=2,又因?yàn)閨a-b|=1,向量a與a-b的夾角為eq\f(π,3),所以coseq\f(π,3)=eq\f(a·(a-b),|a||a-b|)=eq\f(a2-a·b,2×1)=eq\f(4-a·b,2×1)=eq\f(1,2),所以a·b=3,故選B.7.已知e1,e2是兩個(gè)單位向量,且夾角為eq\f(π,3),則e1+te2與te1+e2數(shù)量積的最小值為()A.-eq\f(3,2) B.-eq\f(\r(3),6)C.eq\f(1,2) D.eq\f(\r(3),3)【答案】A【解析】因?yàn)?e1+te2)·(te1+e2)=eq\f(1,2)t2+2t+eq\f(1,2)=eq\f(1,2)(t+2)2-eq\f(3,2),所以當(dāng)t=-2時(shí),(e1+te2)·(te1+e2)取得最小值為-eq\f(3,2).故選A.8.如圖,正六邊形ABCDEF的邊長(zhǎng)為2,則eq\o(AC,\s\up7(→))·eq\o(BD,\s\up7(→))=()A.2 B.3C.6 D.12【答案】C【解析】eq\o(AC,\s\up7(→))·eq\o(BD,\s\up7(→))=(eq\o(AB,\s\up7(→))+eq\o(BC,\s\up7(→)))·(eq\o(AD,\s\up7(→))-eq\o(AB,\s\up7(→)))=(eq\o(AB,\s\up7(→))+eq\o(BC,\s\up7(→)))·(2eq\o(BC,\s\up7(→))-eq\o(AB,\s\up7(→)))=2|eq\o(BC,\s\up7(→))|2+eq\o(BC,\s\up7(→))·eq\o(AB,\s\up7(→))-|eq\o(AB,\s\up7(→))|2=8+2×2×eq\f(1,2)-4=6.9.在矩形ABCD中,AB=eq\r(2),BC=2,點(diǎn)E為BC的中點(diǎn),點(diǎn)F在CD上,若eq\o(AB,\s\up6(→))·eq\o(AF,\s\up6(→))=eq\r(2),則eq\o(AE,\s\up6(→))·eq\o(BF,\s\up6(→))的值為()A.eq\r(2) B.2C.0 D.1【答案】A【解析】建立如圖所示的坐標(biāo)系,可得A(0,0),B(eq\r(2),0),E(eq\r(2),1),F(xiàn)(x,2),∴eq\o(AB,\s\up6(→))=(eq\r(2),0),eq\o(AF,\s\up6(→))=(x,2),∴eq\o(AB,\s\up6(→))·eq\o(AF,\s\up6(→))=eq\r(2)x=eq\r(2),解得x=1,∴F(1,2),∴eq\o(AE,\s\up6(→))=(eq\r(2),1),eq\o(BF,\s\up6(→))=(1-eq\r(2),2),∴eq\o(AE,\s\up6(→))·eq\o(BF,\s\up6(→))=eq\r(2)×(1-eq\r(2))+1×2=eq\r(2).10.(多選)已知向量a=(6,2),b=(-2,k),k為實(shí)數(shù),則下列結(jié)論正確的是()A.若a·b=6,則k=9B.若|a+b|≤5,則-5≤k≤1C.不存在實(shí)數(shù)k,使(a-b)⊥b成立D.若a與b的夾角為鈍角,則k<6【答案】ABC【解析】對(duì)于A,由a·b=6×(-2)+2k=6,解得k=9,A正確;對(duì)于B,a+b=(4,2+k),由|a+b|≤5,得16+(2+k)2≤25,解得-5≤k≤1,B正確;對(duì)于C,因?yàn)閍-b=(8,2-k),由(a-b)⊥b,得(8,2-k)·(-2,k)=0,即k2-2k+16=0,此方程無(wú)解,所以不存在實(shí)數(shù)k,使(a-b)⊥b成立,C正確;對(duì)于D,若a與b的夾角為鈍角,則a·b<0,且a與b不共線,即6×(-2)+2k<0,6k-(-2)×2≠0,解得k<6且k≠-eq\f(2,3),D錯(cuò)誤,故選A、B、C.【練提升】1.如圖,半徑為1的扇形AOB中,∠AOB=eq\f(2π,3),P是弧AB上的一點(diǎn),且滿足OP⊥OB,M,N分別是線段OA,OB上的動(dòng)點(diǎn),則eq\o(PM,\s\up7(→))·eq\o(PN,\s\up7(→))的最大值為()A.eq\f(\r(2),2) B.eq\f(\r(3),2)C.1 D.eq\r(2)【答案】C【解析】∵扇形OAB的半徑為1,∴|eq\o(OP,\s\up7(→))|=1,∵OP⊥OB,∴eq\o(OP,\s\up7(→))·eq\o(OB,\s\up7(→))=0.∵∠AOB=eq\f(2π,3),∴∠AOP=eq\f(π,6),∴eq\o(PM,\s\up7(→))·eq\o(PN,\s\up7(→))=(eq\o(PO,\s\up7(→))+eq\o(OM,\s\up7(→)))·(eq\o(PO,\s\up7(→))+eq\o(ON,\s\up7(→)))=eq\o(PO,\s\up7(→))2+eq\o(ON,\s\up7(→))·eq\o(PO,\s\up7(→))+eq\o(OM,\s\up7(→))·eq\o(PO,\s\up7(→))+eq\o(OM,\s\up7(→))·eq\o(ON,\s\up7(→))=1+|eq\o(OM,\s\up7(→))|coseq\f(5π,6)+|eq\o(OM,\s\up7(→))|·|eq\o(ON,\s\up7(→))|coseq\f(2π,3)≤1+0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(\r(3),2)))+0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))=1,故選C.2.已知平面向量a=(1,2),b=(4,2),c=ma+b(m∈R),且c與a的夾角等于c與b的夾角,則m=()A.-2 B.-1C.1 D.2【答案】D【解析】∵a=(1,2),b=(4,2),∴c=ma+b=(m+4,2m+2),|a|=eq\r(5),|b|=2eq\r(5),∴a·c=5m+8,b·c=8m+20.∵c與a的夾角等于c與b的夾角,∴eq\f(c·a,|c||a|)=eq\f(c·b,|c||b|),∴eq\f(5m+8,\r(5))=eq\f(8m+20,2\r(5)),解得m=2.3.已知非零向量a,b滿足|a+b|=|a-b|=2,|a|=1,則a+b與a-b的夾角為()A.eq\f(π,6) B.eq\f(π,3)C.eq\f(2π,3) D.eq\f(5π,6)【答案】C【解析】由|a+b|=|a-b|,可得a·b=0,即a⊥b.如圖,設(shè)eq\o(OA,\s\up6(→))=a,eq\o(OB,\s\up6(→))=b,則eq\o(OC,\s\up6(→))=a+b,eq\o(OD,\s\up6(→))=a-b.因?yàn)閨a+b|=|a-b|=2,|a|=1,所以∠ODA=∠OCA=eq\f(π,6).所以∠COD=eq\f(2π,3),即向量a+b與a-b的夾角為eq\f(2π,3).故選C.4.已知正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,點(diǎn)E為BC邊的中點(diǎn),F(xiàn)為CD邊上一點(diǎn),若eq\o(AF,\s\up6(→))·eq\o(AE,\s\up6(→))=|eq\o(AE,\s\up6(→))|2,則|eq\o(AF,\s\up6(→))|=()A.3 B.5C.eq\f(3,2) D.eq\f(5,2)【答案】D【解析】∵正方形ABCD的邊長(zhǎng)為2,點(diǎn)E為BC邊的中心,F(xiàn)為CD邊上一點(diǎn),∵eq\o(AF,\s\up6(→))·eq\o(AE,\s\up6(→))=|eq\o(AE,\s\up6(→))|2,由數(shù)量積的幾何意義可知EF⊥AE,由E是BC的中點(diǎn),得AE=eq\r(5),EF=eq\r(1+CF2),AF=eq\r(4+2-CF2),∵AE2+EF2=AF2,∴CF=eq\f(1,2),∴AF=eq\f(5,2).故選D.5.如圖所示,等邊△ABC的邊長(zhǎng)為2,D為邊AC上的一點(diǎn),且eq\o(AD,\s\up6(→))=λeq\o(AC,\s\up6(→)),△ADE也是等邊三角形,若eq\o(BE,\s\up6(→))·eq\o(BD,\s\up6(→))=eq\f(44,9),則λ的值是()A.eq\f(2,3) B.eq\f(\r(3),3)C.eq\f(3,4) D.eq\f(1,3)【答案】A【解析】eq\o(BE,\s\up6(→))·eq\o(BD,\s\up6(→))=(eq\o(BA,\s\up6(→))+eq\o(AE,\s\up6(→)))·(eq\o(BA,\s\up6(→))+eq\o(AE,\s\up6(→))+eq\o(ED,\s\up6(→)))=eq\o(BA,\s\up6(→))2+eq\o(BA,\s\up6(→))·eq\o(AE,\s\up6(→))+eq\o(BA,\s\up6(→))·eq\o(ED,\s\up6(→))+eq\o(AE,\s\up6(→))·eq\o(BA,\s\up6(→))+eq\o(AE,\s\up6(→))2+eq\o(AE,\s\up6(→))·eq\o(ED,\s\up6(→))=22+2·2λcoseq\f(π,3)-2·2λ+2·2λcoseq\f(π,3)+4λ2+4λ2coseq\f(2π,3)=2λ2+4=eq\f(44,9)?λ2=eq\f(4,9),因?yàn)棣?gt;0,所以λ=eq\f(2,3),選A.6.直角△ABC中,AB=AC=2,D為AB邊上的點(diǎn),且eq\f(AD,DB)=2,則eq\o(CD,\s\up7(→))·eq\o(CA,\s\up7(→))=________;若eq\o(CD,\s\up7(→))=xeq\o(CA,\s\up7(→))+yeq\o(CB,\s\up7(→)),則xy=________.【解析】以A為原點(diǎn),分別以eq\o(AB,\s\up7(→)),eq\o(AC,\s\up7(→))的方向?yàn)閤軸,y軸的正方向建立平面直角坐標(biāo)系(圖略),則A(0,0),B(2,0),C(0,2),Deq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3),0)),則eq\o(CD,\s\up7(→))=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3),-2)),eq\o(CA,\s\up7(→))=(0,-2),eq\o(CB,\s\up7(→))=(2,-2),則eq\o(CD,\s\up7(→))·eq\o(CA,\s\up7(→))=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3),-2))·(0,-2)=eq\f(4,3)×0+(-2)×(-2)=4.由eq\o(CD,\s\up7(→))=xeq\o(CA,\s\up7(→))+yeq\o(CB,\s\up7(→))=x(0,-2)+y(2,-2)=(2y,-2x-2y)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3),-2)),得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2y=\f(4,3),,-2x-2y=-2,))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=\f(1,3),,y=\f(2,3),))則xy=eq\f(2,9).【答案】4eq\f(2,9)7.如圖所示,半圓的直徑AB=6,O為圓心,C為半圓上不同于A,B的任意一點(diǎn),若P為半徑OC上的動(dòng)點(diǎn),則(eq\o(PA,\s\up6(→))+eq\o(PB,\s\up6(→)))·eq\o(PC,\s\up6(→))的最小值為________.【答案】-eq\f(9,2)【解析】因?yàn)閑q\o(PA,\s\up6(→))+eq\o(PB,\s\up6(→))=2eq\o(PO,\s\up6(→)),所以(eq\o(PA,\s\up6(→))+eq\o(PB,\s\up6(→)))·eq\o(PC,\s\up6(→))=2eq\o(PO,\s\up6(→))·eq\o(PC,\s\up6(→))=-2|eq\o(PO,\s\up6(→))||eq\o(PC,\s\up6(→))|.又因?yàn)閨eq\o(PO,\s\up6(→))|+|eq\o(PC,\s\up6(→))|=3≥2eq\r(|\o(PO,\s\up6(→))||\o(PC,\s\up6(→))|),所以|eq\o(PO,\s\up6(→))||eq\o(PC,\s\up6(→))|≤eq\f(9,4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(當(dāng)且僅當(dāng)|\o(PO,\s\up6(→))|=|\o(PC,\s\up6(→))|=\f(3,2)時(shí)等號(hào)成立)).所以(eq\o(PA,\s\up6(→))+eq\o(PB,\s\up6(→)))·eq\o(PC,\s\up6(→))=2eq\o(PO,\s\up6(→))·eq\o(PC,\s\up6(→))=-2|eq\o(PO,\s\up6(→))||eq\o(PC,\s\up6(→))|≥-eq\f(9,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(當(dāng)且僅當(dāng)|\o(PO,\s\up6(→))|=|\o(PC,\s\up6(→))|=\f(3,2)時(shí)等號(hào)成立)).8.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知向量m=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),-\f(\r(2),2))),n=(sinx,cosx),x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))).(1)若m⊥n,求tanx的值;(2)若m與n的夾角為eq\f(π,3),求x的值.【解析】(1)因?yàn)閙=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),-\f(\r(2),2))),n=(sinx,cosx),m⊥n,所以m·n=0,即eq\f(\r(2),2)sinx-eq\f(\r(2),2)cosx=0,所以sinx=cosx,所以tanx=1.(2)由已知得|m|=|n|=1,所以m·n=|m|·|n|coseq\f(π,3)=eq\f(1,2),即eq\f(\r(2),2)sinx-eq\f(\r(2),2)cosx=eq\f(1,2),所以sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,4)))=eq\f(1,2).因?yàn)?<x<eq\f(π,2),所以-eq\f(π,4)<x-eq\f(π,4)<eq\f(π,4),所以x-eq\f(π,4)=eq\f(π,6),即x=eq\f(5π,12).9.在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別為a,b,c,且cosB=eq\f(5,13).(1)若sinA=eq\f(

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