内容正文:
变式题 D 【解析】因为 f(x)的最小正周期为 π,所以 2π
|ω |
=
π,又 ω>0,解得 ω= 2,故 f(x)= sin(2x+φ) .
将 f(x)的图象向右平移 π
6
个单位长度,所得图象对应的函数
为 y= sin 2x+φ-
π
3( ) .
因为 y= sin 2x+φ-
π
3( ) 的图象关于原点对称,
所以该函数是奇函数,所以 φ- π
3
= kπ,k∈Z,又 |φ | < π
2
,解得
φ= π
3
,
所以 f(x)= sin 2x+
π
3( ) .
当 x∈ - π
2
,0é
ë
êê
ù
û
úú 时, 2x +
π
3
∈ -2π
3
,
π
3
é
ë
êê
ù
û
úú , 故 f ( x) 在区间
- π
2
,0é
ë
êê
ù
û
úú 上的最大值为 sin
π
3
= 3
2
.
故选 D.
典例 5 AD 【解析】由题意,R = 32 +(-3 3 ) 2 = 6,T = 120 =
2π
ω
,所以 ω= π
60
.
当 t= 0 时,y= f( t)= -3 3 ,代入 f( t)可得-3 3 = 6sin
φ.
因为 |φ | < π
2
,所以 φ= - π
3
,故 A 正确;
所以 f( t)= 6sin ( π60 t-
π
3 ) , 当 t ∈ [ 0, 60] 时,
π
60
t - π
3
∈
- π
3
,
2π
3
é
ë
êê
ù
û
úú ,所以函数 y= f( t)在[0,60]上不是单调递增的,
故 B 错误;
因为
π
60
t- π
3
∈ - π
3
,
2π
3
é
ë
êê
ù
û
úú , | y | max = 6,所以点 P 到 x 轴的距离
的最大值为 6,故 C 错误;
当 t= 100 时, π
60
t- π
3
= 4π
3
,此时 y = -3 3 ,点 P( - 3,- 3 3 ),
|PA | = | 3-(-3) | = 6,故 D 正确. 故选 AD.
典例 6 【解】(1)由题意,H( t) = Asin(ωt+φ) +B ( 其中 A> 0,
ω>0, |φ | ≤ π
2 ) ,
因为摩天轮的最高点距离地面为 145 米,最低点距离地面约
为 145-124 = 21 米,
所以
B+A= 145,
B-A= 21,{ 解得
A= 62,
B= 83.{
又函数 H( t)的周期为 30 分钟,所以 ω= 2π
30
= π
15
,
所以 H( t)= 62sin π
15
t+φ( ) +83.
又 H(0)= 62sin π
15
×0+φ( ) +83 = 21,
所以 sin
φ= -1.
又 |φ | ≤ π
2
,所以 φ= - π
2
,
所以 H( t)= 62sin π
15
t-
π
2( ) +83,0≤t≤30.
(2)因为 H( t)= 62sin π
15
t-
π
2( ) +83 = -62cos
π
15
t+83,
所以令-62cos
π
15
t+83 = 52,即 cos
π
15
t= 1
2
,解得 t= 5 或 t= 25,
所以游客甲坐上摩天轮 5 分钟,距离地面的高度第一次恰好
达到 52 米.
(3)经过 t 分钟后甲距离地面的高度为 H1 = -62cos
π
15
t+83,
乙与甲间隔的时间为
30
36
×6 = 5 分钟,
所以乙距离地面的高度为 H2 = - 62cos
π
15
( t-5)é
ë
êê
ù
û
úú + 83,5≤
t≤30,
所 以 两 人 离 地 面 的 高 度 差 h = | H1 - H2 | =
-62cos
π
15
t+62cos
π
15
(t-5)é
ë
êê
ù
û
úú = 62 sin ( π15 t -
π
6 ) , 5 ≤
t≤30,
当
π
15
t- π
6
= π
2
或
3π
2
,即 t= 10 或 25 时,h 取得最大值 62 米.
第六章 平面向量及其应用
6. 1 平面向量的概念及线性运算
【研课本·划重点】
一、知识梳理
①方向 ②大小 ③0 ④1 个单位长度 ⑤相同或相反
⑥相等 ⑦相同 ⑧b+a ⑨a+(b+c) ⑩相等 相反
相同 相反 (λμ)a λa+μa λa+λb b=λa
三、思考辨析
1. 2. 3. 4. √ 5. √
【快提升·练典例】
典例 1 A 【解析】若 a+b= 0,则 a= -b,所以 a∥b.
若 a∥b,则a+b= 0 不一定成立,故前者是后者的充分不必要
条件. 故选 A.
典例 2 【解】因为 OB→+OC→- 2OA→ = OB→-OA→+OC→-OA→ = AB→+AC→,
OB→-OC→ =CB→ =AB→-AC→,
21
又 |OB→-OC→ | = |OB→+OC→-2OA→ | ,所以 |AB→-AC→ | = |AB→+AC→ | .
根据向量加法的平行四边形法则得,以 AB,AC 为邻边的
平行四边形的两条对角线的长度相等,所以该平行四边形
为矩形,所以 AB⊥AC,所以△ABC 是直角三角形.
典例 3 B 【解析】因为点 D 在边 AB 上,BD= 2DA,所以 BD→ =
2DA→,即 CD→ -CB→ = 2 (CA→ -CD→),所以 CB→ = 3CD→ - 2CA→ = 3n-
2m= -2m+3n. 故选 B.
典例 4 D 【解析】由 BC→ = λDC→ 可知 AC→-AB→ = λ(AC→-AD→),
∴ AD→ = 1- 1
λ( ) AC
→+ 1
λ
AB→. 又 AD→ = - 1
3
AB→+ 4
3
AC→,
∴
1
λ
= - 1
3
,
1-
1
λ
= 4
3
,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
解得 λ= -3. 故选 D.
典例 5 B 【解析】由 MA→+MB→+MC→ = 0 得 M 为△ABC 的重心.
设 D 为边 BC 的中点,则 AM→ = 2
3
AD→ = 2
3
× 1
2
( AB→ + AC→) =
1
3
(AB→+AC→),所以 m= 3. 故选 B.
典例 6 B 【解析】设 D 为边 BC 的中点,连接 AD,如图所示,
则 AB→+AC→ = 2AD→. 由向量的三角不等式知 | AP→ | - | AB→+AC→ | ≤
|AP→-(AB→+AC→) | = 1,即 |AP→ | - | 2AD→ | ≤1,即 | AP→ | ≤ | 2AD→ | +1,
当且仅当向量 AP→ 和 AD→ 同向共线时取得等号.
在Rt△ADC 中,AC= 2 3 ,CD= 3 ,所以 |AD→ | = 3,所以 | AP→ | ≤
| 2AD→ | +1 = 7. 故选 B.
典例 7 - 1
2
【解析】由共线向量基本定理知,存在实数 k,满
足 b= ka,即 e1 +λe2 = 2ke1 -ke2 ,∴
2k= 1,
-k=λ,{ 解得
k=
1
2
,
λ= -
1
2
.
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
典例 8 C 【解析】∵ AB→ = 2DC→,∴ AB∥DC 且 AB≠DC,
∴ 四边形 ABCD 为梯形. 故选 C.
典例 9 (1)【证明】∵ AB→ =a+b,BC→ = 2a+8b,CD→ = 3(a-b),
∴ BD→ =BC→+CD→ = 2a+8b+3(a-b)= 2a+8b+3a-3b = 5(a+b)=
5AB→,∴ AB→,BD→ 共线.
又∵ 它们有公共点 B,∴ A,B,D 三点共线.
(2)【解】∵ a+λb 和 2a-b 共线,
∴ 存在实数 k,使得 a+λb= k(2a-b),即 a+λb= 2ka-kb,
∴ (1-2k)a= (-λ-k)b.
∵ a,b 是两个不共线的非零向量,
∴ 1-2k= -λ-k= 0,∴ λ= -k= - 1
2
.
6. 2 平面向量的数量积
【研课本·划重点】
一、知识梳理
①非零 ②同向 ③反向 ④ π
2
⑤0 ⑥0 ⑦ | a | | b |
⑧- | a | | b | ⑨≤ ⑩b·a a·c+b·c
三、思考辨析
1. 2. 3. 4. 5. √
【快提升·练典例】
典例 1 - 9
2
【解析】由已知可得(a+b+c) 2 =a2 +b2 +c2 +2(a·
b+b·c+c·a) = 9+ 2(a·b+b·c+c·a) = 0,因此 a·b+
b·c+c·a= - 9
2
.
变式题 -25 【解析】如图,根据题意可得△ABC
为直角三角形,且 B= π
2
.
方法一(定义法):cos
A = 3
5
,cos
C = 4
5
,∴ AB→·
BC→+BC→·CA→+CA→·AB→ = 0+BC→·CA→+CA→·AB→ = 4×5cos(π-C) +
5×3cos(π-A)= -20cos
C-15cos
A= -20× 4
5
-15× 3
5
= -25.
方法二(从投影向量角度):BC→·CA→ 指的是 CA→ 在 BC→ 上的投
影向量 CB→ 与 BC→ 的数量积,同理 CA→·AB→ 指的是 CA→ 在 AB→
上的投影向量 BA→ 与 AB→ 的数量积,∴ AB→·BC→+BC→·CA→+CA→·
AB→ = 0 + CB→ ·BC→ + BA→ · AB→ = 4 × 4 × ( - 1) + 3 × 3 × ( - 1) =
-16+(-9)= -25.
典例 2 C 【解析】∵ | a-2b | 2 = | a | 2 -4a·b+ 4 | b | 2 , | a | = 1,
| b | = 3 , | a- 2b | = 3, ∴ 9 = 1 - 4a· b + 4 × 3 = 13 - 4a· b,
∴ a·b= 1. 故选 C.
变式题 B 【解析】方法一(用运算转化):∵ BF→ = 2FO→,圆 O
的半径为 1,∴ | FO→ | = 1
3
,∴ FD→·FE→ = (FO→ +OD→) · (FO→ +
OE→)= FO→2 +FO→·(OE→+OD→) +OD→·OE→ = 1
3( )
2
+0-1 = - 8
9
. 故
选 B.
方法二(极化恒等式):同方法一得 | FO→ | = 1
3
,由极化恒等式
得 FD→·FE→ = |FO→ | 2 - 1
4
|DE→ | 2 = 1
9
-1 = - 8
9
. 故选 B.
典例 3
2
2
【解析】由题意得 a·b= 1×1×cos
45° =
2
2
,
由向量垂直的充要条件可得(ka-b)·a= 0,
即 ka2 -a·b= k-
2
2
= 0,解得 k=
2
2
.
典例 4 3 【解析】将原式平方得
| a-b | 2 = 3,
| a+b | 2 = | 2a-b | 2 ,{
22
6.1 平面向量的概念及线性运算
>>答案链接 P21
1.
与非零向量 a 共线的单位向量为± a
| a |
.
2.
向量的三角不等式
当 a 与 b 同向时,|a+b | = |a | + |b | , |a-b | = | |a | - |b | | ;当 a 与 b 反向时, | a+b | = | | a | - | b | | , | a-b | =
|a | + |b | ;当 a 与 b 不共线时,| |a | - |b | | < |a± b | < |a | + |b | .综上,| |a | - |b | | ≤|a± b | ≤|a | + |b | .
3.
若 a 与 b 不共线且 λa=μb,则 λ=μ= 0.
4.
等和线定理及其相关结论
(1)定理:已知平面内一组基向量 OA→,OB→ 及任一向量 OP→,且 OP→ =λOA→+μOB→(λ,
μ∈R),若点 P 在直线 AB 上或者在平行于 AB 的直线上,则 λ+μ= k(定值),反之
48084
也成立,我们把直线 AB 以及与直线 AB 平行的直线称为等和线,如图, | k | =
|OP1 |
|OP |
=
|OA1 |
|OA |
=
|OB1 |
|OB |
.
(2)相关结论:①当等和线恰为直线 AB 时,k= 1;
②当等和线在点 O 和直线 AB 之间时,k∈(0,1);
③当直线 AB 在点 O 和等和线之间时,k∈(1,+∞ );
④当等和线过点 O 时,k= 0;
⑤当点 O 在直线 AB 和等和线之间时,k∈( -∞ ,0);
⑥若两等和线关于点 O 对称,则定值 k 互为相反数.
判断下列问题,正确的打“√”,错误的打“ ” .
1. 零向量 0 就是数 0.
( )
2. 若 a∥b,b∥c,则 a∥c.
( )
3. 平行向量一定方向相同.
( )
4. “若 A,B,C,D 是不共线的四点,AB→ =DC→”等价于“四边形 ABCD 是平行四边形” .
( )
5. 当两个非零向量 a,b 共线时,一定有 b=λa,反之也成立.
( )
>>答案链接 P21
考点一 平面向量的有关概念
(1)若 a∥b,b∥c(b≠0),则 a∥c;(2)若 a=b,b= c,则 a= c;(3)零向量的方向是任意的.
对于非零向量 a,b,“a+b= 0”是“a∥b”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
考点二 平面向量的线性运算
考向 1 基础线性运算
(1)根据向量加法的交换律使相关向量首尾相接,再运用向量加法的结合律调整向量的相加顺序后
相加.
(2)向量减法根据“共起点,连终点,指被减”运算,也可利用相反向量转化为向量的加法进行运算.
(3)数乘运算的结果仍是一个向量,运算过程可类比实数运算.
(4)向量求和的多边形法则:A1A2
→+A2A3
→+A3A4
→+…+An-1An
→ =A1An
→. 特别地,当 An 和 A1 重合时,A1A2
→+A2A3
→+
A3A4
→+…+An-1An
→ =0.
58 085
若 O 是△ABC 所在平面内一点,且满足 |OB→-OC→ | = |OB→+OC→-2OA→ | ,试判断△ABC 的形状.
考向 2 用已知向量表示未知向量
结合图形中各向量的位置关系,将未知向量表示为两个向量的和或差,再将这两个向量逐步分解为可
以用已知向量表示的形式,整理即可.
【2022·新高考Ⅰ·3】 在△ABC 中,点 D 在边 AB 上,BD = 2DA. 记 CA→ = m,CD→ = n,则
CB→ = ( )
A. 3m-2n B. -2m+3n C. 3m+2n D. 2m+3n
考向 3 已知运算结果求参数的值
结合图形,利用向量的线性运算将向量表示出来,利用向量相等确定参数的值.
设 D 为△ABC 所在平面内一点,AD→ = - 1
3
AB→+ 4
3
AC→,若 BC→ =λDC→(λ∈R),则 λ= ( )
A. 2 B. 3 C. -2 D. -3
【点拨】对 BC→ =λDC→ 进行变形,转化为关于 AD→,AB→,AC→ 的式子,然后结合已知条件,利用对应系数相等求参数.
考向 4 向量线性运算的几何性质
根据向量的加法法则可知,在△ABC 中,AB→+AC→ = 2AD→(D 为 BC 边的中点),反之也成立. 在平行四边
形中,共起点的两个向量的和与差分别是两条对角线表示的向量.
已知△ABC 和点M满足MA→+MB→+MC→ =0.若存在实数m使得 AB→+AC→ =mAM→ 成立,则m=( )
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
【点拨】由 MA→+MB→+MC→ = 0 可知 M 为△ABC 的重心.
考向 5 向量三角不等式的应用
| | a | - | b | | ≤ | a± b | ≤ | a | + | b | ,注意等号成立的条件.
68086
已知等边△ABC 的边长为 2 3 ,P 为它所在平面内一点,且 | AP→-AB→-AC→ | = 1,则 | AP→ | 的最大
值为( )
A. 4 3 +1 B. 7 C. 8 D. 2 3 -1
考点三 向量共线的应用
考向 1 利用向量共线求参数
可利用共线向量基本定理及向量相等的条件来列方程(组)求参数.
设 e1,e2 是两个不共线向量,b= e1 +λe2(λ∈R),a= 2e1 -e2,若 a,b 共线,则 λ= .
考向 2 利用向量共线证明两直线平行
a∥b⇔a=λb(b≠0)是判断两个向量是共线向量的主要依据. 注意当两向量平行时,两向量所在直
线可能平行,也可能重合,只有两直线不重合时,才能得到两直线平行.
在四边形 ABCD 中,AB→ = 2DC→,则四边形 ABCD 为( )
A. 平行四边形 B. 矩形 C. 梯形 D. 菱形
考向 3 利用向量共线证明三点共线
(1)当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线,即 A,B,C 三点共线⇔AB→,AC→ 共线.
(2)若 A,B,C 三点共线⇔存在唯一的实数 λ,使得 AC→ =λAB→
⇔存在唯一的实数 λ,使得 OC→ =OA→+λAB→
⇔存在实数 λ,μ,且 λ+μ= 1,使得 OC→ =λOA→+μOB→(点 O 不与 A,B 两点共线). 特别地,若 λ =μ= 1
2
,则
C 为线段 AB 的中点.
设两个非零向量 a 与 b 不共线.
(1)若 AB→ =a+b,BC→ = 2a+8b,CD→ = 3(a-b),求证:A,B,D 三点共线.
(2)试确定实数 λ,使 a+λb 和 2a-b 共线.
78 087