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高中数学 选择性必修 第一册 B版
课时达标检测(五)
空间向量的坐标及运算
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基础达标
一、单项选择题
1.已知向量a=(4,-2,-4),b=(6,-3,2),则下列结论正确的是
( )
A.a+b=(10,-5,-6)
B.a-b=(2,-1,-6)
C.a·b=10
D.2a=(8,-4,-8)
解析 因为a=(4,-2,-4),b=(6,-3,2),所以a+b=(10,-5,-2),故A错误;a-b=(-2,1,-6),故B错误;a·b=4×6+(-2)×(-3)+(-4)×2=22,故C错误;2a=(8,-4,-8),故D正确。
2.若向量a=(1,-1,2),b=(2,1,-3),则|a+b|=
( )
A.
B.2
C.3
D.
解析 a+b=(3,0,-1),故|a+b|==。
3.已知a+b+c=0,|a|=2,|b|=3,|c|=,则向量a与b之间的夹角<a,b>为
( )
A.30°
B.45°
C.60°
D.以上都不对
解析 由题意知a+b=-c,两边平方得,|c|2=|a|2+|b|2+2|a||b|cos<a,b>,即19=4+9+2×2×3×cos<a,b>,所以cos<a,b>=,所以<a,b>=60°。
4.已知2a+b=(0,-5,10),c=(1,-2,-2),a·c=4,|b|=12,则<b,c>=
( )
A.45°
B.60°
C.90°
D.120°
解析 (2a+b)·c=2a·c+b·c=-10,又a·c=4,所以b·c=-18,又|c|=3,|b|=12,所以cos<b,c>==-,因为<b,c>∈[0°,180°],所以<b,c>=120°。
5.已知向量a=(2,-1,2),b=(2,2,1),则以a,b为邻边的平行四边形的面积为
( )
A.
B.
C.4
D.8
解析 因为a=(2,-1,2),b=(2,2,1),所以|a|==3,|b|=3,cos<a,b>=,所以sin<a,b>=,所以S=|a||b|sin<a,b>=。
6.已知向量a=(1-t,1-t,t),b=(2,t,t),则|b-a|的最小值是
( )
A.
B.
C.
D.
解析 由已知b-a=(1+t,2t-1,0),所以|b-a|==
≥。
二、多项选择题
7.已知向量a=(1,2,x),b=(2,y,-1),若|a|=,且a·b=0,则x,y的值分别为
( )
A.-2
B.0
C.-1
D.1
解析 由题意得即
8.已知向量a=(1-t,2t-1,3),b=(2,t,t),t∈[0,3],则|a-b|的最值为
( )
A.2
B.
C.
D.2
解析 由题意知a-b=(-1-t,t-1,3-t),则|a-b|==
。因为t∈[0,3],当t=1时,|a-b|有最小值,为2,当t=3时,|a-b|有最大值,为2,故选AD。
三、填空题
9.已知向量a=(4,-2,-4),b=(6,-3,2),则(2a+3b)·(a-2b)= 。
解析 (2a+3b)·(a-2b)=2a2+3a·b-4a·b-6b2=2×62-22-6×72=-244。
10.已知向量a=(1,1,0),b=(-1,0,2),c=(x,-1,2),若a,b,c是共面向量,则x= 。
解析 由于a,b不共线,且和c共面,所以根据平面向量的基本定理,有c=ma+nb,即(x,-1,2)=(m-n,m,2n),即解得
11.已知在平行六面体ABCD⁃A1B1C1D1中,=a=(2,1,-1),=b=(1,-2,1),=c=(1,1,1),则||= 。
解析 因为=a+b+c=(2,1,-1)+(1,-2,1)+(1,1,1)=(4,0,1),所以||=
=。
四、解答题
12.已知向量a=(-3,2,-4),b=(5,-3,-6),求:
(1)2a-b;
(2)a·b;
(3)(a-b)·(a+2b)。
解 (1)因为a=(-3,2,-4),b=(5,-3,-6),所以2a-b=2(-3,2,-4)-(5,-3,-6)=(-11,7,-2)。
(2)a·b=-3×5+2×(-3)+(-4)×(-6)=3。
(3)(a-b)·(a+2b)=a2+a·b-2b2=29+3-2×70=-108。
13.已知向量a=(1,1,0),b=(-1,0,2)。
(1)求a与b的夹角。
(2)若ka+b与ka-2b的数量积为0,求k。
解 (1)因为a=(1,1,0),b=(-1,0,2),所以cos<a,b>===-。所以a与b的夹角为<a,b>=π-arccos。
(2)由题意得ka+b=(k-1,k,2),ka-2b=(k+2,k,-4)。又(ka+b)·(ka-2b)=0,所以(k-1,k,2)·(k+2,k,-4)=k2+k-2+k2-8=0,所以k=2或k=-。
拓广探索
14.在空间直角坐标系Oxyz中,已知=(1,2,3),=(2,1,2),=(1,1,2),点Q在直线OP上运动,则当·取得最小值时,点Q的坐标为
( )
A.
B.
C.
D.
解析 设=λ(λ∈R),则==-λ=(1-λ,2-λ,3-2λ),==
-λ=(2-λ,1-λ,2-2λ),所以·=(1-λ,2-λ,3-2λ)·(2-λ,1-λ,2-2λ)=2(3λ2-8λ+5)=
2。所以当λ=时,·最小,此时==,即点Q的坐标为(,,)。
15.已知关于x的方程x2-(t-2)x+t2+3t+5=0有两个实根,向量a=(-1,1,3),b=(1,0,-2),
c=a+tb。
(1)当|c|取最小值时,求t的值;
(2)在(1)的情况下,求b和c夹角的余弦值。
解 (1)因为关于x的方程x2-(t-2)x+t2+3t+5=0有两个实根,所以Δ=(t-2)2-4(t2+3t+5)≥0,即-4≤t≤-,又c=(-1,1,3)+t(1,0,-2)=(-1+t,1,3-2t),所以|c|==。因为t∈时,上述关于t的函数单调递减,所以当t=-时,|c|取最小值。
(2)由(1)得c=(-,1,),又因为b=(1,0,-2),所以cos<b,c>===-。
$$