内容正文:
专题02 平面向量
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维引航 3
03 知识梳理·方法技巧 4
04 真题研析·精准预测 8
05 核心精讲·题型突破 9
题型一:平面向量中三点共线简单应用及结论 9
题型二:利用向量解决平面几何定值问题(常规与坐标) 10
题型三:平面向量定义或坐标解决模、夹角、投影、数量积问题 12
题型四:利用向量解决平面几何最值问题 13
有关平面向量的北京高考试题,平面向量问题以基础性为主,突出向量的线性运算和坐标运算,特别是线性运算、夹角计算、数量积考查较多,模的计算、向量的垂直与平行也经常出现,向量的综合问题间隔考查.平面向量重点突出其工具功能.向量备考应重视基础知识,要求考生熟练掌握基本技能。
考点要求
目标要求
考题统计
考情分析
平面向量
熟练掌握向量的线性运算和坐标运算
2024年北京卷第5题,5分
2023年北京卷第3题,5分
2022年北京卷第10题,5分
2021年北京卷第13题,5分
2020年北京卷第13题,5分
2015年北京卷理科第13题,5分
预测2025年高考,平面向量主要以选择题形式出现,也有可能会将其渗透在填空题的表达之中.具体评估为:
以选择题或填空题形式出现,考查学生基础知识,熟练掌握向量基本技能.
1、向量数量积的性质
技巧总结
设与为两个非零向量,是与同向的单位向量.
①
②
③当与同向时,;当与反向时,.特别的或
④
⑤
2、向量数量积的坐标表示
技巧总结
①已知两个非零向量,,
②设,则或
③如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,那么(平面内两点间的距离公式).
3、向量在几何中的应用
技巧总结
①线段平行问题,包括相似问题,常用向量平行(共线)的充要条件
②垂直问题,常用垂直的充要条件
③求夹角问题,利用
④求线段的长度,可以利用或
4、常见的坐标系建立
技巧总结
①边长为的等边三角形 ②知道夹角的任意三角形
③正方形 ④矩形
⑤平行四边形 ⑥ 直角梯形
⑥ 等腰梯形 ⑦圆
建系原则:尽可能让多个点位于坐标轴上.
解题步骤:第一步: 将已知条件进行坐标处理;第二步: 利用平面向量共线坐标表示列式求解;第三步: 得出结论.
5、向量加法与减法的法则:
技巧总结
平行四边形法则:以同一点O为起点的两个已知向量a,b为邻边作▱OACB,则以O为起点的对角线就是a与b的和.
图形表示:
字母表示:,
坐标表示:记,则
三角形法则:如果把两个向量的起点放在一起,那么这两个向量的差是以减向量的终点为起点,被减向量的终点为终点的向量.
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记,则
6、向量数乘的定义
技巧总结
实数与向量的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘,记作
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记, 则
7、两个向量的数量积
技巧总结
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记,,则
注意:
1、向量与非零向量共线的充要条件是有且只有一个实数,使得.
2、设,,
⊥.
3、两个向量,的夹角公式:.
8、极化恒等式
技巧总结
向量方法证明:平行四边形的对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.
证明:不妨说则,
(1)
(2)
(1)(2)两式相加得:
结论:定理:平行四边形对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.
将上面(1)(2)两式相减, 极化恒等式
即:(平行四边形模式)A
B
C
M
在三角形中(为的中点),恒等式:
因为,所以(三角形模式)
极化恒等式的作用主要在于,它可以将两个向量的数量积转化为这两个向量的“和向量”与“差向量”,因此,当两个向量的“和向量”或“差向量”为定向量时,常常可以考虑利用极化恒等式进行转化.
常见的解决的题型:有中点或能构造中点的积的向量题。
1.(2024·北京·高考真题)设 ,是向量,则“”是“或”的( ).
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
2.(2022·北京·高考真题)在中,.P为所在平面内的动点,且,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.(2023·北京·高考真题)已知向量满足,则( )
A. B. C.0 D.1
4.(2021·北京·高考真题)已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格纸上小正方形的边长为1,则
; .
5.(2020·北京·高考真题)已知正方形的边长为2,点P满足,则 ; .
题型一:平面向量中三点共线简单应用及结论
【典例1-1】在中,,是直线上的一点,若,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【典例1-2】已知是边长为1的正三角形,是上一点且,则( )
A. B. C. D.1
应用判断三点共线的一个常用结论:若A,B,C三点共线,为直线外一点存在实数x,y,使,且.
(1)两个向量定理中向量均为非零向量,即两定理均不包括与共线的情况
(2)是必要条件,否则,时,虽然与共线但不存在使
(3)有且只有一个实数,使
(4)是判定两个向量共线的重要依据,其本质是位置关系与数量关系的相互转化,体现了数形结合的高度统一
【变式1-1】设,,,为平面四个不同点,它们满足,则( )
A.,,三点共线
B.,,三点共线
C.,,三点共线
D.,,三点共线
【变式1-2】已知、是两个不共线的向量,且向量,则( )
A.三点共线 B.三点共线
C.三点共线 D.三点共线
【变式1-3】向量在正方形网格中的位置如图所示.若向量与共线,则实数( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
1.已知向量不共线,且,,若与反向共线,则实数的值为( )
A.1 B.- C.1或- D.-1或-
2.在中,,是直线上的一点,若则实数的值为( )
A. B. C. D.
3.已知,是两个不平行的向量,若向量与向量平行,则实数t等于( )
A.- B.-1 C.0 D.-2
4.在四边形中,,,,若不共线,则四边形的形状是( )
A.梯形 B.菱形
C.平行四边形 D.矩形
5.已知,,若与共线,则( )
A. B.4 C.9 D.
题型二:利用向量解决平面几何定值问题(常规与坐标)
【典例2-1】如图,已知等腰中, ,,点P是边上的动点,则的值( )
A.为定值10 B.为定值6
C.不为定值,有最大值10 D.不为定值,有最小值6
【典例2-2】已知单位向量和,若,则( )
A.2 B.1 C. D.
①建系原则:尽可能让多个点位于坐标轴上
解题步骤:第一步:将已知条件进行坐标处理
第二步: 利用平面向量共线坐标表示列式求解
第三步: 得出结论
②当与同向时,;当与反向时,.特别的或
【变式2-1】已知边长为2的正方形中,与交于点,则( )
A.2 B. C.1 D.
【变式2-2】已知,是单位向量,且,,若,则( )
A. B. C. D.
【变式2-3】设,向量,,且,则( )
A. B. C. D.10
1.如图,在中,,,是的三等分点,且,则错误的是( )
A. B.
C. D.
2.中,,,,( )
A. B. C. D.
3.正方形的边长为2,点P为边中点,则= .
4.已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格中每个小正方形的边长均为,则 .
5.已知,,,若,则实数 .
题型三:平面向量定义或坐标解决模、夹角、投影、数量积问题
【典例3-1】已知向量,则下列等式中,有且仅有一组实数x,y使其成立的是( )
A. B. C. D.
【典例3-2】已知平面向量满足与方向相同,则的坐标是( )
A. B. C. D.
①已知两个非零向量,,
②设,则或
③如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,那么(平面内两点间的距离公式)
【变式3-1】已知向量.若,则( )
A. B. C. D.
【变式3-2】若,,且,则x的值为( )
A.1 B. C.或0 D.或1
【变式3-3】已知向量,若,则( )
A. B. C. D.
1.已知向量,满足,,且, 则= ( )
A. B. C. D.
2.已知向量,,则=
3.若向量与的夹角为钝角,则的取值范围为 .
4.已知向量,,则 .
5.已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格纸上小正方形的边长为1,则 .
题型四:利用向量解决平面几何最值问题
【典例4-1】如图所示,在矩形中,,点在边上运动(包含端点),则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【典例4-2】已知点,,动点C在圆上,则的最大值为( )
A. B. C. D.3
①在三角形中(为的中点),恒等式:
因为,所以(三角形模式)
②极速建系法
【变式4-1】在中,,D为BC的中点,点P在斜边BC的中线AD上,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式4-2】在中,,D是以BC为直径的圆上一点,则的最大值为( )
A.12 B. C. D.
【变式4-3】在中,,边的中点为D,且,则的最大值为( )
A. B. C. D.
1.已知正方形的边长为1,点满足,则的最大值为 .
2.设A,B,C三点在棱长为2的正方体的表面上,则的最小值为 .
3.边长为2的等边中,,,则的最小值为 .
4.如图,正方形ABCD的边长为2,P为CD边上的一个动点,则的取值范围是 .
5.正方形边长为,点在线段上运动,则的取值范围为 .
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专题02 平面向量
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维引航 3
03 知识梳理·方法技巧 4
04 真题研析·精准预测 8
05 核心精讲·题型突破 11
题型一:平面向量中三点共线简单应用及结论 11
题型二:利用向量解决平面几何定值问题(常规与坐标) 16
题型三:平面向量定义或坐标解决模、夹角、投影、数量积问题 20
题型四:利用向量解决平面几何最值问题 23
有关平面向量的北京高考试题,平面向量问题以基础性为主,突出向量的线性运算和坐标运算,特别是线性运算、夹角计算、数量积考查较多,模的计算、向量的垂直与平行也经常出现,向量的综合问题间隔考查.平面向量重点突出其工具功能.向量备考应重视基础知识,要求考生熟练掌握基本技能。
考点要求
目标要求
考题统计
考情分析
平面向量
熟练掌握向量的线性运算和坐标运算
2024年北京卷第5题,5分
2023年北京卷第3题,5分
2022年北京卷第10题,5分
2021年北京卷第13题,5分
2020年北京卷第13题,5分
2015年北京卷理科第13题,5分
预测2025年高考,平面向量主要以选择题形式出现,也有可能会将其渗透在填空题的表达之中.具体评估为:
以选择题或填空题形式出现,考查学生基础知识,熟练掌握向量基本技能.
1、向量数量积的性质
技巧总结
设与为两个非零向量,是与同向的单位向量.
①
②
③当与同向时,;当与反向时,.特别的或
④
⑤
2、向量数量积的坐标表示
技巧总结
①已知两个非零向量,,
②设,则或
③如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,那么(平面内两点间的距离公式).
3、向量在几何中的应用
技巧总结
①线段平行问题,包括相似问题,常用向量平行(共线)的充要条件
②垂直问题,常用垂直的充要条件
③求夹角问题,利用
④求线段的长度,可以利用或
4、常见的坐标系建立
技巧总结
①边长为的等边三角形 ②知道夹角的任意三角形
③正方形 ④矩形
⑤平行四边形 ⑥ 直角梯形
⑥ 等腰梯形 ⑦圆
建系原则:尽可能让多个点位于坐标轴上.
解题步骤:第一步: 将已知条件进行坐标处理;第二步: 利用平面向量共线坐标表示列式求解;第三步: 得出结论.
5、向量加法与减法的法则:
技巧总结
平行四边形法则:以同一点O为起点的两个已知向量a,b为邻边作▱OACB,则以O为起点的对角线就是a与b的和.
图形表示:
字母表示:,
坐标表示:记,则
三角形法则:如果把两个向量的起点放在一起,那么这两个向量的差是以减向量的终点为起点,被减向量的终点为终点的向量.
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记,则
6、向量数乘的定义
技巧总结
实数与向量的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘,记作
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记, 则
7、两个向量的数量积
技巧总结
图形表示:
字母表示:
坐标表示:记,,则
注意:
1、向量与非零向量共线的充要条件是有且只有一个实数,使得.
2、设,,
⊥.
3、两个向量,的夹角公式:.
8、极化恒等式
技巧总结
向量方法证明:平行四边形的对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.
证明:不妨说则,
(1)
(2)
(1)(2)两式相加得:
结论:定理:平行四边形对角线的平方和等于两条邻边平方和的两倍.
将上面(1)(2)两式相减, 极化恒等式
即:(平行四边形模式)A
B
C
M
在三角形中(为的中点),恒等式:
因为,所以(三角形模式)
极化恒等式的作用主要在于,它可以将两个向量的数量积转化为这两个向量的“和向量”与“差向量”,因此,当两个向量的“和向量”或“差向量”为定向量时,常常可以考虑利用极化恒等式进行转化.
常见的解决的题型:有中点或能构造中点的积的向量题。
1.(2024·北京·高考真题)设 ,是向量,则“”是“或”的( ).
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【详解】因为,可得,即,
可知等价于,
若或,可得,即,可知必要性成立;
若,即,无法得出或,
例如,满足,但且,可知充分性不成立;
综上所述,“”是“且”的必要不充分条件.
故选:B.
2.(2022·北京·高考真题)在中,.P为所在平面内的动点,且,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】解:依题意如图建立平面直角坐标系,则,,,
因为,所以在以为圆心,为半径的圆上运动,
设,,
所以,,
所以
,其中,,
因为,所以,即;
故选:D
3.(2023·北京·高考真题)已知向量满足,则( )
A. B. C.0 D.1
【答案】B
【详解】向量满足,
所以.
故选:B
4.(2021·北京·高考真题)已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格纸上小正方形的边长为1,则
; .
【答案】 0 3
【详解】以交点为坐标原点,建立直角坐标系如图所示:
则,
,,
.
故答案为:0;3.
5.(2020·北京·高考真题)已知正方形的边长为2,点P满足,则 ; .
【答案】
【详解】以点为坐标原点,、所在直线分别为、轴建立如下图所示的平面直角坐标系,
则点、、、,
,
则点,,,
因此,,.
故答案为:;.
题型一:平面向量中三点共线简单应用及结论
【典例1-1】在中,,是直线上的一点,若,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【详解】,所以,则有,
又是直线上的一点,所以,解得.
故选:B.
【典例1-2】已知是边长为1的正三角形,是上一点且,则( )
A. B. C. D.1
【详解】,,且,
而三点共线,,即,
,
所以.
故选:A.
应用判断三点共线的一个常用结论:若A,B,C三点共线,为直线外一点存在实数x,y,使,且.
(1)两个向量定理中向量均为非零向量,即两定理均不包括与共线的情况
(2)是必要条件,否则,时,虽然与共线但不存在使
(3)有且只有一个实数,使
(4)是判定两个向量共线的重要依据,其本质是位置关系与数量关系的相互转化,体现了数形结合的高度统一
【变式1-1】设,,,为平面四个不同点,它们满足,则( )
A.,,三点共线
B.,,三点共线
C.,,三点共线
D.,,三点共线
【答案】A
【详解】因为,
所以,即,
所以,所以,所以,,三点共线.
故选:A
【变式1-2】已知、是两个不共线的向量,且向量,则( )
A.三点共线 B.三点共线
C.三点共线 D.三点共线
【答案】B
【详解】对于A,因为,
所以,所以三点不共线,故A错误;
对于B,因为
所以,
所以,又是与的公共点,
所以三点共线,故B正确;
对于C,因为,
所以,
所以,所以三点不共线,故C错误;
对于D,因为,
所以,所以三点不共线,故D错误.
故选:B
【变式1-3】向量在正方形网格中的位置如图所示.若向量与共线,则实数( )
A.-2 B.-1 C.1 D.2
【答案】D
【详解】根据网格图中的的大小与方向,易于得到,
由向量与共线,可得,解得:.
故选:D.
1.已知向量不共线,且,,若与反向共线,则实数的值为( )
A.1 B.- C.1或- D.-1或-
【答案】B
【详解】因为与反向共线,所以,
即,因为向量不共线,
所以,解得:或,因为且,所以.
故选:B
2.在中,,是直线上的一点,若则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为,所以,
又是直线上的一点,所以,
又,
所以,所以.
故选:B
3.已知,是两个不平行的向量,若向量与向量平行,则实数t等于( )
A.- B.-1 C.0 D.-2
【答案】A
【详解】向量与向量平行,则存在实数,使得,
即,又,是两个不平行的向量,
所以,解得,
故选:A.
4.在四边形中,,,,若不共线,则四边形的形状是( )
A.梯形 B.菱形
C.平行四边形 D.矩形
【答案】A
【详解】因为,,,
所以.
所以.
所以且,
所以四边形为梯形..
故选:A
5.已知,,若与共线,则( )
A. B.4 C.9 D.
【答案】A
【详解】因为与共线,
所以,解得.
故选:A.
题型二:利用向量解决平面几何定值问题(常规与坐标)
【典例2-1】如图,已知等腰中, ,,点P是边上的动点,则的值( )
A.为定值10 B.为定值6
C.不为定值,有最大值10 D.不为定值,有最小值6
【详解】记的中点为,由题可知,,,,
所以.
故选:A
【典例2-2】已知单位向量和,若,则( )
A.2 B.1 C. D.
【详解】因为,,
所以,
所以,
所以,
所以,
故选:B
①建系原则:尽可能让多个点位于坐标轴上
解题步骤:第一步:将已知条件进行坐标处理
第二步: 利用平面向量共线坐标表示列式求解
第三步: 得出结论
②当与同向时,;当与反向时,.特别的或
【变式2-1】已知边长为2的正方形中,与交于点,则( )
A.2 B. C.1 D.
【详解】由题可知,,,
所以
故选:A
【变式2-2】已知,是单位向量,且,,若,则( )
A. B. C. D.
【详解】因为,是单位向量,所以.
又,所以,所以,所以.
又.
所以.
故选:D
【变式2-3】设,向量,,且,则( )
A. B. C. D.10
【详解】因为,所以,
即,所以,
则,
所以.
故选:C.
1.如图,在中,,,是的三等分点,且,则错误的是( )
A. B.
C. D.
【详解】对于A,由题意得D为BE的中点,所以,故选项A正确;
对于B,,故选项B不正确;
对于C,取DE的中点G,
由,D,E是BC的三等分点得G是BC的中点,且,
所以,
所以,,故选项C正确;
对于D,由G是BC的中点得,两边平方得,所以,故选项D正确.
故选:B.
2.中,,,,( )
A. B. C. D.
【详解】依题意得,由于,则的夹角是,
则.
故选:B
3.正方形的边长为2,点P为边中点,则= .
【详解】由题可得,,且,
所以.
故答案为:.
4.已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格中每个小正方形的边长均为,则 .
【详解】由图知,,且,
所以,
故答案为:.
5.已知,,,若,则实数 .
【详解】由,,则,
又,则,
则,即,
,解得,
故答案为:
题型三:平面向量定义或坐标解决模、夹角、投影、数量积问题
【典例3-1】已知向量,则下列等式中,有且仅有一组实数x,y使其成立的是( )
A. B. C. D.
【详解】当 时,,有无数组解,故A错误;
当时,,因为,
所以,当且仅当时,等号成立,
故方程有且仅有一组解,故B正确;
当时,,当或时方程成立,方程有无数组解,故C错误;
当时,即,即,方程有无数组解,故D错误.
故选:B
【典例3-2】已知平面向量满足与方向相同,则的坐标是( )
A. B. C. D.
【详解】因为与方向相同,所以设,
又因为,
所以,所以.
故选:C.
①已知两个非零向量,,
②设,则或
③如果表示向量的有向线段的起点和终点的坐标分别为、,那么(平面内两点间的距离公式)
【变式3-1】已知向量.若,则( )
A. B. C. D.
【详解】因为,,
所以,解得.
故选:A
【变式3-2】若,,且,则x的值为( )
A.1 B. C.或0 D.或1
【详解】由题设,
由题,得,解得或.
故选:C.
【变式3-3】已知向量,若,则( )
A. B. C. D.
【详解】因为向量,且,则,
故选:B
1.已知向量,满足,,且, 则= ( )
A. B. C. D.
【详解】设,而,则,又且,
因此,解得,
所以.
故选:B
2.已知向量,,则=
【详解】因为向量,,
所以,
所以,
故答案为:5
3.若向量与的夹角为钝角,则的取值范围为 .
【详解】向量与的夹角为钝角,
所以,且,
解得,
故答案为:.
4.已知向量,,则 .
【详解】由题意,,
则.
故答案为:
5.已知向量在正方形网格中的位置如图所示.若网格纸上小正方形的边长为1,则 .
【详解】由图及网格纸上小正方形的边长为1,
可得.
则.
则.
故答案为:.
题型四:利用向量解决平面几何最值问题
【典例4-1】如图所示,在矩形中,,点在边上运动(包含端点),则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】
以为坐标原点,建立如图所示直角坐标系,
因为在矩形中,,
则,
又点在边上运动(包含端点),
设,则,
,
则,
因为,所以,
故选:D.
【典例4-2】已知点,,动点C在圆上,则的最大值为( )
A. B. C. D.3
【详解】不妨设,.
因为,,则,,
所以.
当时,即时等号成立,
故选:D.
①在三角形中(为的中点),恒等式:
因为,所以(三角形模式)
②极速建系法
【变式4-1】在中,,D为BC的中点,点P在斜边BC的中线AD上,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【详解】以为坐标原点,为轴的正方向建立平面直角坐标系,
所以,因为D为BC的中点,所以,
,设,所以,
所以,可得,,
所以,
因为,所以.
故选:A.
【变式4-2】在中,,D是以BC为直径的圆上一点,则的最大值为( )
A.12 B. C. D.
【详解】如图:
取BC,BD中点E,G,可知,且,
取BE的中点O,则G为圆O上一点,所以最大值为,
故的最大值为12.
故选:A.
【变式4-3】在中,,边的中点为D,且,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【详解】解:如图,在中,边的中点为D
由,可得:
,
,可得:,
,
,可得:,(当且仅当时等号成立)
则的最大值为4.
故选:D.
1.已知正方形的边长为1,点满足,则的最大值为 .
【详解】以为坐标原点,,所在直线分别为,轴,建立平面直角坐标系,
则,
因为,
所以,
所以当时,取得最大值.
故答案为:.
2.设A,B,C三点在棱长为2的正方体的表面上,则的最小值为 .
【详解】将正方体置于空间直角坐标系中,且A在平面中,点和点的连线是一条体对角线.
设,,,
和分别是点,在平面上的投影.
可得,,,
则
,
因为,
当且仅当点C为的中点时,等号成立,
可得,
所以,当,,且时等号成立.
故答案为:.
3.边长为2的等边中,,,则的最小值为 .
【详解】因为是边长为的等边三角形,且,则为的中点,故,
以点为坐标原点,、分别为、轴的正方向建立如下图所示的平面直角坐标系,
则、、,设点,
,,
所以,,当且仅当时,等号成立,
因此,的最小值为.
故答案为:.
4.如图,正方形ABCD的边长为2,P为CD边上的一个动点,则的取值范围是 .
【详解】以为原点,,所在直线分别为,轴,建立如图所示的平面直角坐标系,
则,设,其中,
则,
,
当时,有最小值3,
当或2时,有最大值为4,
的取值范围为.
故答案为:.
5.正方形边长为,点在线段上运动,则的取值范围为 .
【详解】以,为,轴建立直角坐标系则,
,,,,
设,则
,,,
,
当时,函数有最大值为,
当时,函数有最小值为,
的取值范围是.
故答案为:.
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