内容正文:
■湖北省巴东县第三高级中学 廖庆伟
一、选择题
图1
1.如图1,在△ABC 中,
AD→=2DB→,P 为CD 上一点,
且满足 AP→=mAC→+12AB
→
(m ∈ R),则 m 的 值 为
( )。
A.-
3
4 B.-
1
4 C.
1
4 D.
3
4
2.若函数f(x)=(1+ 3tan
x)cos
x,
0≤x<
π
2
,则f(x)的最大值为( )。
A.1 B.2 C.3+1 D.3+2
3.在△ABC 中,内角A,B,C 的对边分
别为a,b,c,若△ABC 为锐角三角形,且满足
sin
B(1+2cos
C)=2sin
Acos
C+cos
A·
sin
C,则下列等式成立的是( )。
A.a=2b B.b=2a
C.A=2B D.B=2A
4.已知tan
θ
2=
3
2
,则1-cos
θ-2sin
θ
1+cos
θ+2sin
θ
=( )。
A.
5
6 B.
3
16 C.-
3
16 D.2
5.崇丽阁之名取自晋代左思《蜀都赋》中
图2
的名 句“既 丽 且 崇,实 号 成
都”。如图2,在测量府河西
岸的崇丽阁的高 AB 时,测
量者选取了与塔底B 在同一
水平面内的两个测量基点C
与D,并测得∠BDC=120°,∠BCD=15°,
CD=303米,在点C 处测得塔顶A 的仰角
为30°,则塔高AB=( )。
A.156米 B.153米
C.206米 D.303米
6.已知函数f(x)=cosωx-
π
3 ,ω>
04
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
0,x∈R,且f(α)=-1,f(β)=0。若|α-β|
的最小值为
π
4
,则f(x)的单调递增区间为
( )。
A.-
π
3+kπ
,π
6+kπ ,k∈Z
B.-
π
3+2kπ
,π
6+2kπ ,k∈Z
C.-
π
12+kπ
,5π
12+kπ ,k∈Z
D.-
π
12+2kπ
,5π
12+2kπ ,k∈Z
7.设 M 是△ABC 内一点,且 AB→·AC→
=23,∠BAC=30°,定义f(M)=(m,n,
p),其中 m,n,p 分别是△MBC,△MCA,
△MAB 的面积,若 f(M)=
1
2
,x,y ,则
1
x+
4
y
的最小值是( )。
A.9(3+1) B.18 C.16 D.9
8.设向量a=(cos
α,sin
β),b=(1,1),
则“a∥b”是“α+β=
π
2+2kπ
,k∈Z”的
( )。
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
9.在△ABC 中,内角A,B,C 所对的边
分别为a,b,c。已知sin
A-sin
B=
1
3
·
sin
C,3b=2a,2≤a2+ac≤18,设△ABC 的
面积为S,p= 2a-S,则 p 的最小值是
( )。
A.
52
9 B.
72
9 C.2 D.
92
8
10.(多选题)《周髀算经》中给出了弦图,
所谓弦图是由四个全等的直角三角形和中间
图3
一个小正方形拼成一个大的正方
形。若图3中的直角三角形的两
个锐角分别为α,β,其中小正方形
的面积为4,大正方形的面积为
9,则下列说法正确的是( )。
A.每一个直角三角形的面积为
5
4
B.3cos
β-3cos
α=2
C.3sin
β-3sin
α=2
D.cos(α-β)=
5
9
11.(多选题)已知△ABC 的面积为3,在
△ABC 所在的平面内有两点P,Q,满足PA→
+2PC→=0,QA→=2QB→,记△APQ 的面积为
S,则下列说法错误的是( )。
A.PB→∥CQ→
B.BP→=13BA
→+23BC
→
C.PA→·PC→>0
D.S=4
12.(多选题)在△ABC 中,内角A,B,C
所对的边分别为a,b,c,A=
π
3
,b=2,则下列
说法正确的是( )。
A.若c=2,则CA→·AB→=2
B.当t∈R时,|AC→-t·AB→|的最小值
为 3
C.当△ABC 有两个解时,a 的取值范围
是(3,2)
D.当△ABC 为锐角三角形时,a 的取值
范围是(3,23)
二、填空题
13.已知点 P(cos
θ,sin
θ),点 A(-2,
0),O 为原点,则AO→·AP→ 的最小值为 。
14.已知△ABC 的内角A,B,C 的对边
分别为a,b,c,且cos
2A+cos
2B=2cos
2C,
则cos
C 的最小值为 。
15.若向量a,b满足(a+b)·(a-b)=
0,|a|=|a+b|,则b 在a 上的投影向量为
(用a表示)。
图4
16.如图4,在平面直角
坐标系xOy 中,点A(1,0),
B -
3
2
,-
1
2 ,角α的顶点
与坐标原点O 重合,始边为
x 轴的非负半轴,终边与单
位圆O 交于点P,则阴影区
14
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
域的面积的最大值为 。
17.在△ABC 中,内角 A,B,C 的对边
分别为a,b,c,若B=
π
3
,c=2,S△ABC= 3,则
b+c
sin
B+sin
C
的值为 。
18.记△ABC 的内角A,B,C 的对边分
别为a,b,c,且 3cos
A+sin
A=2,若a=2,
则△ABC 的面积的最大值为 。
19.根据毕达哥拉斯定理,以直角三角形
的三条边为边长作正方形,从斜边上作出的
正方形的面积正好等于在两直角边作出的正
方形的面积之和。现在对Rt△CDE 按上述
图5
操作作图后,得如图5所示的
图形,若FA→+xAC→=yDA→,则
2x+y= 。
20.在锐角△ABC 中,内角
A,B,C 所对的边分别为a,b,
c,若a2=b2+bc,则
c
b+
2
cos2B
的最小值为 。
三、解答题
21.已知△ABC 的内角A,B,C 的对边
分别为a,b,c,且满足acos
B= 3bsin
A。
(1)求角B 的大小。
(2)若a=3,从以下3个条件中选择1
个作为已知条件,使三角形存在且唯一确定,
并求△ABC 的面积。
条件①:b=22;
条件②:cos
C=-
2
3
;
条件③:c=2。
22.已知△ABC 的内角A,B,C 的对边
分别为a,b,c,且有A=
π
4
,b2-a2=
1
2c
2。
(1)求tan
C 的值;
(2)设函数f(x)=tan2x-
π
4 。
①求f(x)的定义域和最小正周期;
②求f(C)的值。
23.已知函数f(x)=sinx-
π
4 。
(1)若f(x0)=
1
2
,x0∈[0,2π],求x0 的
值;
(2)设g(x)=f(x)·cos
x,求g(x)在
区间 0,
π
2 上的最大值和最小值。
图6
24.如图6,在平面直角
坐标系xOy 中,锐角α 的顶
点与原点O 重合,始边与 x
轴的正半轴重合,终边与单位
圆交于 M(x1,y1),将α 的终
边按逆时针方向旋转
π
3
,交单
位圆于N(x2,y2),记f(α)=y1+y2。
(1)求函数f(α)的值域;
(2)在△ABC 中,若f(C)= 3,c=7,
sin
A+sin
B=
133
14
,求△ABC 的面积。
25.对任意两个非零向量 m,n,定义:
m⊗n=
m·n
n2
。
(1)若向量a=(5,3),b=(-3,2),求
a⊗(a+2b)的值;
(2)若单位向量a,b 满足(a+b)⊗(2a
-b)=
5
16
,求向量a 与a-b 的夹角的余弦
值;
(3)若非零向量a,b满足|a|≥3|b|,向
量a与b的夹角是锐角,且4(b⊗a)是整数,
求a⊗b的取值范围。
26.在△ABC 中,内角 A,B,C 所对的
边分别为a,b,c,且a(sin
A-cos
Csin
B)-
c(cos
Asin
B-sin
C)=
3
2asin
C。
(1)求cos
B;
(2)设D 为边AC 的中点,AC=2,求线
段BD 长度的最大值。
图7
27.如 图 7,在 △ABC
中,内角A,B,C 所对的边分
别为a,b,c,AD 为BC 边上
的中线,已知c=1且2c·
sin
Acos
B=asin
A-bsin
B+
1
4bsin
C,
cos∠BAD=
21
7
。
(1)求△ABC 的面积;
24
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
(2)设 E,F 分别为边AB,AC 上的动
点,线段EF 交AD 于G,且△AEF 的面积
为△ABC 的面积的一半,求 AG→·EF→ 的最
小值。
参考答案及提示:
一、选择题
1.C 2.B
3.A 提示:因为sin
B(1+2cos
C)=
2sin
Acos
C+cos
Asin
C,所 以sin
B+
2sin
Bcos
C=sin
Acos
C+sin(A+C),所
以sin
B+2sin
Bcos
C=sin
Acos
C+sin
B,
即cos
C(2sin
B-sin
A)=0,所以cos
C=0
或2sin
B=sin
A,即C=90°或2b=a。又
△ABC 为锐角三角形,所以0°<C<90°,故
2b=a。
4.C 提 示:因 为tan
θ
2 =
3
2
,所 以
1-cos
θ-2sin
θ
1+cos
θ+2sin
θ=
2sin2
θ
2-4sin
θ
2cos
θ
2
2cos2
θ
2+4sin
θ
2cos
θ
2
=
tan2
θ
2-2tan
θ
2
1+2tan
θ
2
=
9
4-2×
3
2
1+2×
3
2
=-
3
16
。
5.A 提 示:在 △BCD 中,∠BDC=
120°,∠BCD=15°,CD=303,则∠CBD=
180°-120°-15°=45°,由 正 弦 定 理 得
BC
sin∠BDC =
CD
sin∠CBD
,所 以 BC =
CDsin∠BDC
sin∠CBD =
303×sin
120°
sin
45° =452
。在
Rt△ABC 中,因为∠ACB=30°,所以AB=
BCtan∠ACB=452tan
30°=156(米)。
6.A 提 示:因 为 函 数 f (x)=
cosωx-
π
3 ,ω>0,x∈R,且f(α)=-1,
f(β)=0,|α-β|的最小值为
π
4
,所以T
4=
π
4
,解得T=π,所以
2π
ω=π
,所以ω=2,所以
f(x)=cos2x-
π
3 。令2kπ-π≤2x-
π
3≤2kπ
,k∈Z,则-
π
3+kπ≤x≤
π
6+kπ
,
k∈Z,所 以 f (x)的 单 调 递 增 区 间 为
-
π
3+kπ
,π
6+kπ ,k∈Z。
7.B 提示:设△ABC 中,角A,B,C 的
对边分别为a,b,c,∠BAC=30°,由 AB→·
AC→=bccos∠BAC= 32bc=23,得bc=4,
则S△ABC=
1
2bcsin∠BAC=1
。若f(M)=
1
2
,x,y ,则x>0,y>0,有S△ABC=S△MBC
+S△MCA+S△MAB=
1
2+x+y=1
,得x+y=
1
2
,所 以 1
x +
4
y
=2(x+y)
1
x+
4
y =
21+4+yx+
4x
y ≥ 2 5+2 yx·4xy =
2(5+2×2)=18,当且仅当yx=
4x
y
,即x=
1
6
,y=
1
3
时,等号成立,则1
x+
4
y
的最小值是
18。
8.B 提示:取α=-
π
4
,β=
π
4
,则a=
cos-
π
4 ,sinπ4 = 22,22 ,此时a∥b,
α+β=0,所以“a∥b”推不出“α+β=
π
2+
2kπ,k∈Z”。若α+β=
π
2+2kπ
,k∈Z,则α
=
π
2-β+2kπ
,cos
α=cos π2-β+2kπ =
sin
β,所以a=(cos
α,sin
β)=(sin
β,sin
β),
此时a∥b。所以“a∥b”是“α+β=
π
2+2kπ
,
k∈Z”的必要不充分条件。
9.B 提示:由正弦定理得a-b=
1
3c
,
又3b=2a,设c=3k,其中k>0,则a=3k,
b=2k。由2≤a2+ac≤18得2≤18k2≤18,
所以
1
9≤k
2≤1,所以
1
3≤k≤1
,所以S=
1
2×2k×
(3k)2-k2 =2 2k2,所以 p=
32k-2 2k2 = -2 2 × k-
3
4
2
+
34
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
92
8
1
3≤k≤1 的 最 小 值 是 3 2× 13 -
22× 13
2
=
72
9
。
10.ACD 提示:由题意可知,大正方形
的边长为3,小正方形的边长为2,每一个直
图8
角三角形的面积为(9-4)×
1
4=
5
4
,故A正确;如图8,设直角三角形
的两直角边分别为a,b(b>a),则
1
2ab=
5
4
,a2+b2=9,所以ab=
5
2
,
所以b-a= (b-a)2 = a2+b2-2ab=
9-5=2,因为sin
β=
b
3
,cos
α=
b
3
,cos
β
=
a
3
,sin
α=
a
3
,所以3cos
β-3cos
α=a-b
=-2,故B错误;3sin
β-3sin
α=b-a=2,
故C正确;因为sin
β=
b
3
,cos
α=
b
3
,sin
α=
a
3
,cos
β=
a
3
,所以cos(α-β)=cos
αcos
β+
sin
αsin
β=
2ab
9 =
5
9
,故D正确。
11.AC 提示:由PA→+2PC→=0,QA→=
2QB→,可知P 为AC 的三等分点,Q
为AB 延
图9
长线上的点,且B 为AQ 的
中点,如 图 9 所 示。对 于
A,因为P 为AC 的三等分
点,B 为AQ 的中点,所以
PB 与CQ 不平行,故A错误;对于B,BP→=
BA→+AP→=BA→+23AC
→=BA→+23(BC
→-
BA→)=13BA
→+23BC
→,故 B正确;对于 C,
PA→·PC→=|PA→||PC→|cos
π=-|PA→|·
|PC→|<0,故C错误;对于D,设△ABC 的边
AB 上的高为h,则S△ABC=
1
2|AB|h=3
,即
|AB|h=6,所以S△APQ=
1
2|AQ|
·2
3h=
1
2
·2|AB|·
2
3h=
2
3×6=4
,故D正确。
12.BCD 提示:对于 A,因为|CA→|=b
=2,|AB→|=c=2,A=π3,所以CA
→·AB→=2
×2×cosπ-
π
3 =-2,故A错误;对于B,
如图10,因为当t∈R 时,t·AB→ 与AB→ 共
线,所以可设t·AB→=AB0→,则AC→-t·AB→
图10
=AC→-AB0→=B0C→,故|AC→-
t·AB→|=|B0C→|,由图10知,
当 且 仅 当 B0C ⊥ AB 时,
|AC→-t·AB→|=|B0C→|取最
小值,此时|B0C→|min=2sin
π
3
= 3,故B正确;对于C,由正弦定理
a
sin
A=
b
sin
B
,可得sin
B=
bsin
A
a =
3
a
,当△ABC
有两个解时,需使a<b且
3
a <1
,所以a 的
取值范围是(3,2),故C正确;对于D,因为
A=
π
3
,所以 C=π-A-B=
2π
3 -B
,当
△ABC 为 锐 角 三 角 形 时,
0<B<
π
2
,
0<
2π
3-B<
π
2
,
解得
π
6<B<
π
2
,则1
2<
sin
B<1,1<
1
sin
B<2
,由正弦定理得a=
bsin
A
sin
B =
3
sin
B
,所以a 的取值范围是(3,
23),故D正确。
二、填空题
13.2
14.
1
2
提示:因为cos
2A+cos
2B=
2cos
2C,所以1-2sin2A+1-2sin2B=2-
4sin2C,由正弦定理得 a2+b2=2c2,所 以
cos
C=
a2+b2-c2
2ab =
a2+b2
4ab ≥
2ab
4ab=
1
2
,当
且仅当a=b时等号成立。
15.-
1
2a
提示:由(a+b)·(a-b)=
0,可得a2-b2=0,即a2=b2,由|a|=|a+
b|,可得a2=a2+2a·b+b2,即
a·b
b2
=
44
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
a·b
a2
=-
1
2
,所以b在a 方向上的投影向量
为
a·b
|a|
· a
|a|=
a·b
a2
·a=-
1
2a
。
16.
6
4+
2
4+
5π
12
提示:连接AB,当点
P 距离直线AB 最远时,阴影区域的面积最
大,根据圆的几何特征可知,此时 PO⊥AB
图11
且 PB=PA,如 图 11。设
OB 是α 的终边,则tan
α=
-
1
2
-
3
2
=
3
3
,所 以∠BOA=
150°,则∠POB=∠POA=
105°。又sin
105°=sin(60°+45°)=
3
2×
2
2
+
1
2×
2
2=
6+2
4
,所以阴影区域的面积的
最大值为2×
1
2×1×1×sin
105°+
1
2×1
2×
5π
6=
6
4+
2
4+
5π
12
。
17.
43
3
提 示:由 S△ABC = 3,可 得
1
2acsin
B=
3
2a= 3
,解得a=2,故△ABC
为等边三角形,所以△ABC 的外接圆的直径
为2R=
b
sin
B=
43
3
,所以 b+c
sin
B+sin
C=
2Rsin
B+2Rsin
C
sin
B+sin
C =2R=
43
3
。
18.2+ 3 提示:因为 3cos
A+sin
A
=2,所 以 2 3
2cos
A+
1
2sin
A =2,即
sinA+
π
3 =1。又A∈(0,π),所以A+π3
=
π
2
,则A=
π
6
。由余弦定理a2=b2+c2-
2bccos
A,可得4=b2+c2- 3bc≥2bc-
3bc,所以bc≤
4
2- 3
=4(2+ 3),当且仅当
b=c时,等号成立。所以S△ABC=
1
2bcsin
A
≤
1
2×4
(2+ 3)×
1
2=2+ 3
,故△ABC 面
积的最大值为2+ 3。
19.
4+ 3
2
提示:建立如图12所示的
图12
平面直角坐标系。设DC=2a
(a>0),则 EC=a,DE =
3a,A(0,0),C (2a,2a),
D(0,2a),DF=(3+1)a,
xF=(3+1)a·cos
30°=
3+ 3
2 a
,yF=2a+(3+1)a·
sin
30°=
5+3
2 a
,即F 3+3
2 a
,5+3
2 a ,所
以FA→= -3+ 32 a,-
5+ 3
2 a ,AC→=(2a,
2a),DA→=(0,-2a)。因为 FA→+xAC→=
yDA→, 所 以 -3+ 32 a,-
5+ 3
2 a +
x(2a,2a)= y (0, - 2a ), 即
2ax-
3+3
2 a
,2ax-
5+3
2 a =(0,-2ay),所
以
2ax-
3+ 3
2 a=0
,
2ax-
5+ 3
2 a=-2ay
,
两式相加并整理
得4ax+2ay=(4+ 3)a。因为a>0,所以
2x+y=
4+ 3
2
。
20.42-1 提示:由余弦定理得a2=
b2+c2-2bccos
A,又因为a2=b2+bc,所以
b2+bc=b2+c2-2bccos
A,所以bc=c2-
2bccos
A,所以b=c-2bcos
A,由正弦定理
得sin
B=sin
C-2sin
Bcos
A,即sin
B=
sin(A+B)-2sin
Bcos
A=sin
Acos
B-
cos
Asin
B=sin(A-B)。因为 A,B∈(0,
π),所以 A-B∈(-π,π),所以B=A-B
或B+A-B=π(舍去),所以A=2B。所以
c
b+
2
cos2B
=
sin
C
sin
B+
2
cos2B
=
sin(A+B)
sin
B +
2
cos2B
=
sin
3B
sin
B +
2
cos2B
=
54
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
sin
Bcos
2B+cos
Bsin
2B
sin
B +
2
cos2B
=cos2B
-sin2B+
2cos2Bsin
B
sin
B +
2
cos2
B
=4cos2B+
2
cos2B
-1≥2 4cos2B·
2
cos2B
-1=42-
1,当且仅当4cos2B=
2
cos2B
,即cos2B=
2
2
时,等号成立,所以c
b +
2
cos2
B
的最小值为
42-1。
三、解答题
21.(1)设△ABC 的外接圆半径为R,由
正弦定理可得a=2Rsin
A,b=2Rsin
B,又
因为acos
B= 3bsin
A,所以sin
Acos
B=
3sin
Bsin
A。因为0<A<π,所以sin
A≠
0,所以cos
B= 3sin
B>0,故tan
B=
3
3
。
因为0<B<π,所以B=
π
6
。
(2)若选条件①:由已知可得a=3,b=
22,B=
π
6
,由余弦定理得(2 2)2=32+
c2-2×3c×
3
2
,解得c=
33± 23
2
,因为答
案不唯一,所以舍去。
若选条件②:因为cos
C=-
2
3
,0<C<
π,所以
π
2<C<π
,所以sin
C=
5
3
,所以
sin
A=sin(π-B-C)=sin(B+C)=
sin
Bcos
C+cos
Bsin
C=
1
2× -
2
3 +
3
2×
5
3=
15-2
6
。由 正 弦 定 理 得 c
5
3
=
3
15-2
6
,解 得c=
303+125
11
,则△ABC
的面积为S=
1
2acsin
B=
453+185
22
。
若选条件③:由条件及(1)得△ABC 的
面积为S=
1
2acsin
B=
3
2
。
22.(1)由 余 弦 定 理 得 cos
A =
b2+c2-a2
2bc =
2
2
,所以b2+c2-a2= 2bc。
又因为b2-a2=
1
2c
2,所以3
2c
2= 2bc,所以
3c=2 2b。由 正 弦 定 理 得 3sin
C =
22sin
B,且 sin
C ≠1,所 以 3sin
C =
22sin3π4-C ,所 以 3sin
C=2cos
C+
2sin
C,即sin
C=2cos
C,所以tan
C=2。
(2)①已 知 f(x)=tan2x-
π
4 ,令
2x-
π
4≠
π
2+kπ
,k∈Z,则x≠
3π
8+
1
2kπ
,
k∈Z, 所 以 f (x ) 的 定 义 域 为
x|x≠
3π
8+
1
2kπ
,k∈Z ,最小正周期 T=
π
2
。
②由(1)知tan
C=2,所以tan
2C=
2tan
C
1-tan2C
=
2×2
1-4=-
4
3
。
所 以 f (C )= tan 2C-
π
4 =
tan
2C-tan
π
4
1+tan
2Ctan
π
4
=
-
4
3-1
1-
4
3
=7。
23.(1)因为f x =sinx-
π
4 ,所以
f(x0)=sinx0-
π
4 =12,解得x0-π4=π6
+2kπ(k∈Z)或x0-
π
4=
5π
6+2kπ
(k∈Z),
即x0=
5π
12+2kπ
(k∈Z)或x0=
13π
12+2kπ
(k
∈Z),又x0∈[0,2π],所以x0=
5π
12
或
13π
12
。
(2)已 知 g(x)=f(x)·cos
x=
sinx-
π
4 ·cos
x=
2
2
(sin
xcos
x-
cos2x) =
2
2
1
2sin
2x-
1+cos
2x
2 =
1
2sin2x-
π
4 - 24。
令t=2x-
π
4
,因为x∈ 0,
π
2 ,所以
64
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
t∈ -
π
4
,3π
4 。
由函数y=sin
x 的图像与性质知,sin
t
∈ -
2
2
,1
,所以g(x)∈ - 22,
1
2-
2
4
,
所以g x 在区间 0,
π
2 上的最大值为12-
2
4
,最小值为-
2
2
。
24.(1)由 题 意 可 知,y1=sin
α,y2=
sinα+
π
3 ,所以f(α)=y1+y2=sin
α+
sinα+
π
3 = 3sinα+π6 。
因为0<α<
π
2
,所以π
6<α+
π
6<
2π
3
,所
以
3
2 < 3sinα+
π
6 ≤ 3,当且仅当α+
π
6=
π
2
,即α=
π
3
时,f(α)max= 3。
所以函数f(α)的值域是 3
2
,3
。
(2)由(1)得f(C)= 3sinC+
π
6 =
3,所以sinC+
π
6 =1。
因为0<C<π,所以
π
6<C+
π
6<
7π
6
,所
以C+
π
6=
π
2
,即C=
π
3
。
由正弦定理得
a
sin
A=
b
sin
B=
c
sin
C=
7
3
2
=
143
3
,又因为sin
A+sin
B=
133
14
,所
以a+b=
143
3 ×
133
14 =13
。
由余弦定理c2=a2+b2-2abcos
C=
(a+b)2-3ab,得ab=40。
所以S△ABC=
1
2absin
C=103。
25.(1)因为a=(5,3),b=(-3,2),所
以a+2b=(5,3)+2(-3,2)=(-1,7)。
所以 a⊗ (a+2b)=
a·(a+2b)
(a+2b)2
=
5×(-1)+3×7
(-1)2+72
=
8
25
。
(2)因为向量a 与b 是单位向量,所以
|a|=1,|b|=1。由(a+b)⊗(2a-b)=
(a+b)·(2a-b)
(2a-b)2
=
2a2+a·b-b2
4a2-4a·b+b2
=
a·b+1
5-4a·b=
5
16
,解得a·b=
1
4
。
由(a-b)2=a2-2a·b+b2=
3
2
,可得
|a-b|= (a-b)2=
6
2
。
所以 cos<a,a-b>=
a·(a-b)
|a||a-b|=
a2-a·b
|a||a-b|=
1-
1
4
1×
6
2
=
6
4
,即向量a 与a-b
的夹角的余弦值为
6
4
。
(3)设向量a与b 的夹角为θ,由题意可
知0<θ<
π
2
,则0<cos
θ<1。
因为|a|≥3|b|,所以0<
|b|
|a|≤
1
3
,0<
|b|
|a|cos
θ<
1
3
。
因为b⊗a=
b·a
a2
=
|b|
|a|cos
θ,所以0<
b⊗a<
1
3
,0<4(b⊗a)<
4
3
。
因为4(b⊗a)是整数,所以4(b⊗a)=
1,所以b⊗a=
1
4
,|b|
|a|=
1
4cos
θ
。而0<
|b|
|a|
≤
1
3
,即0<
1
4cos
θ≤
1
3
,所以3
4≤cos
θ<1。
因为a⊗b=
a·b
b2
=
|a|
|b|cos
θ=4cos2θ,
9
16≤cos
2θ<1,所以
9
4≤4cos
2θ<4,即
9
4≤
a⊗b<4,即a⊗b的取值范围为 94
,4 。
26.(1)已知a(sin
A-cos
Csin
B)-
c(cos
Asin
B-sin
C)=
3
2asin
C,整理得
asin
A+csin
C-sin
B(acos
C+ccos
A)=
3
2asin
C (*)。
因为sin
B=sin
(A+C)=sin
Acos
C
74
演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月
+cos
Asin
C,所以由正弦定理得b=acos
C
+ccos
A,代入(*)式得asin
A+csin
C-
bsin
B=
3
2asin
C,由正弦定理得a2+c2-
b2=
3
2ac
,所以cos
B=
a2+c2-b2
2ac =
3
2ac
2ac=
3
4
。
(2)由余弦定理得b2=a2+c2-2ac·
cos
B,即4=a2+c2-
3
2ac
,所以a2+c2=
4+
3
2ac≥2ac
,当且仅当a=c=22时,等号
成立,故ac≤8。
又因为BD→=12(BA
→+BC→),两边平方
得BD→2=14(BA
→+BC→)2=14(BA
→2+2BA→·
BC→+BC→2)=14(BA
→2+2|BA→|·|BC→|·
cos∠ABC+ BC→2 )= 14 (c
2 + 2ac ·
cos∠ABC+a2)=
1
4 a
2+c2+
3
2ac =
1
4 4+
3
2ac+
3
2ac =14(4+3ac)≤7,所以
|BD→|≤ 7,即线段BD 长度的最大值为 7。
27.(1)因为2csin
Acos
B=asin
A-
bsin
B+
1
4bsin
C,所以结合 正 弦 定 理 得
2cacos
B=a2-b2+
1
4bc
,由余弦定理得
2ca·
c2+a2-b2
2ac =a
2-b2+
1
4bc
,化简得
b=4c。又因为c=1,所以b=4。
因为 D 为 BC 的 中 点,所 以 AD→ =
1
2
(AB→+AC→)。
设AB→ 与AC→ 的夹角为θ,所以|AD→|=
1
2 AB
→2+AC→2+2AB→·AC→ = 12 ·
c2+b2+2bccos
θ=
17+8cos
θ
2
。
又 AB→·AD→=12AB
→·(AB→+AC→)=
1
2
(AB→2+AB→·AC→) = c
2+cbcos
θ
2 =
1+4cos
θ
2
,所 以 21
7 = cos ∠BAD =
AB→·AD→
|AB→||AD→|
=
1+4cos
θ
17+8cos
θ
,即 28cos2θ+
8cos
θ-11=0,解得cos
θ=
1
2
或cos
θ=
-
11
14
。
又因为1+4cos
θ>0,所以cos
θ=
1
2
,易
得sin
θ=
3
2
。
所以S△ABC=
1
2×4×1×sin
θ= 3。
(2)设|AE→|=x,|AF→|=y,因为△AEF
的面积为△ABC 面积的一半,所以xy=2。
设AG→=λAD→,则AG→=λAD→=λ2AB
→+
λ
2AC
→。因为E,G,F 共线,所以可设 AG→=
μAE
→+(1-μ)AF→。
则AG→=μAE→+(1-μ)AF→=xμAB→+
y(1-μ)
4 AC
→,所以
xμ=
λ
2
,
y(1-μ)
4 =
λ
2
,
解得μ=
y
4x+y
。所以AG→= 24x+yAB
→+ 24x+yAC
→。
又因为EF→=EA→+AF→=y4AC
→-xAB→,
所以AG→·EF→= 24x+yAB
→+ 24x+yAC
→ ·
y
4AC
→-xAB→ = 24x+y y4AC→2-xAB→2+
y
4-x AC→·AB→ =9y-6x4x+y。又xy=2,化
简得AG→·EF→=9y-6x4x+y=
18-6x2
4x2+2
。
由0<y≤4,0<x≤1,即
0<
2
x≤4
,
0<x≤1, 解
得
1
2≤x≤1
。所以当x=1时,AG→·EF→=
18-6x2
4x2+2
=
21
4x2+2
-
3
2
的最小值为2。
(责任编辑 王福华)
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演练篇 核心考点AB卷
高考数学 2024年10月