内容正文:
阶段滚动检测(二)
120分钟 150分
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(2024·湛江模拟)已知复数z=,则= ( )
A.6+i B.6-i
C.1+6i D.1-6i
【解析】选A.由z=可得z====6-i,则=6+i.
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2.已知两个单位向量a,b的夹角为70°,则-a与a+b的夹角为 ( )
A.35° B.70° C.110° D.145°
【解析】选D.设a=,b=,a+b=,因为a,b均为单位向量,
所以四边形OACB为菱形,且OC平分∠AOB,
所以a与a+b的夹角为70°÷2=35°,则-a与a+b的夹角为180°-35°=145°.
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3.已知sin (α+)-sin α=,则cos (2α+)= ( )
A.- B.-
C. D.
【解析】选B.由题意得=sin (α+)-sin α=sin α+cos α-sin α
=cos α-sin α=cos (α+),所以cos (2α+)=2cos2(α+)-1=2×()2-1=-.
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4.(2024·安徽师大附中模拟)已知等边△ABC的边长为2,点D,E分别为AB,BC的中点,若=2,则·= ( )
A.1 B. C. D.
【解析】选A.在△ABC中,取,为基底,则||=||=2,<,>=60°,连接AE.
因为点D,E分别为AB,BC的中点,
==,=+=(+)+=+,
·=·(+)=·+=×2×2×cos 60°+×4=1.
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5.(2025·齐齐哈尔模拟)已知向量a,b不共线,=λa+b,=a+μb,其中λ>0,μ>0,若A,B,C三点共线,则λ+4μ的最小值为 ( )
A.5 B.4
C.3 D.2
【解析】选B.因为A,B,C三点共线,所以存在实数k,使=k,即λa+b=k(a+μb),
又向量a,b不共线,所以⇒λμ=1,因为λ>0,μ>0,所以λ+4μ≥2=4,
当且仅当λ=4μ时,取“=”.
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6.已知单位向量e1,e2分别与平面直角坐标系x,y轴的正方向同向,且向量=
3e1-e2,=2e1+6e2,则平面四边形ABCD的面积为 ( )
A. B.2 C.10 D.20
【解析】选C.由向量正交分解的定义可知,=(3,-1),=(2,6),则
||==,||==2.
因为·=3×2+(-1)×6=0,所以AC⊥BD,即平面四边形的对角线互相垂直,所以该四边形的面积S===10.
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7.已知复数z=cos θ+isin θ(其中i为虚数单位),下列说法不正确的是 ( )
A.z·=1
B.z+为实数
C.若θ=,则复数z在复平面上对应的点落在第一象限
D.若θ∈(0,π),复数z是纯虚数,则θ=
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【解析】选C.对于选项A,z·=(cos θ+isin θ)(cos θ-isin θ)=cos2θ-(isin θ)2
=cos2θ+sin2θ=1,故A正确,不符合题意;对于选项B,因为z+=cos θ+isin θ+
=cos θ+isin θ+=cos θ+isin θ+cos θ-isin θ=2cos θ,所以z+为实数,故B正确,不符合题意;对于选项C,因为θ=为第二象限角,所以cos <0,sin >0,所以z=cos +isin 在复平面上对应的点落在第二象限,故C不正确,符合题意;对于选项D,复数z是纯虚数,则又因为θ∈(0,π),所以θ=,故D正确,不符合题意.
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8.(2024·成都模拟)在矩形ABCD中,AB=5,AD=4,点E是线段AB上一点,且满足AE=
4EB.在平面ABCD中,动点P在以E为圆心,1为半径的圆上运动,则·的最大值
为( )
A.+4 B.-6
C.2+4 D.2-6
【解题指南】建立平面直角坐标系,利用向量的坐标运算结合三角函数的性质求解.
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【解析】选A.以E为坐标原点,建立如图所示的平面直角坐标系,
动点P在以E为圆心,1为半径的圆上运动,故设P(cos θ,sin θ),则A(0,4),D(4,4),
C(4,-1),·=(cos θ-4,sin θ-4)·(4,-5)=4(cos θ-4)-5(sin θ-4)=cos (θ+φ)+4,其中锐角φ满足tan φ=,故·的最大值为+4.
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【加练备选】(2024·贵阳模拟)如图,在边长为2的正方形ABCD中.以C为圆心,1为
半径的圆分别交CD,BC于点E,F.当点P在劣弧EF上运动时,·的取值范围
为( )
A. [1-2,-] B.[1-2,-1]
C.[-1,1-] D.[1-2,1-]
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【解析】选B.依题意,以点C为原点,直线DC,BC分别为x轴,y轴建立平面直角坐标系,如图,
设点P(cos θ,sin θ) (-π≤θ≤-),而D(-2,0),B(0,-2),
则=(cos θ,sin θ+2),=(cos θ+2,sin θ),
因此·=cos2θ+2cos θ+sin2θ+2sin θ=1+2sin (θ+),
由-π≤θ≤-,得-≤θ+≤-,则-1≤sin (θ+)≤-,因此1-2≤1+2sin (θ+)≤-1,
所以·的取值范围为[1-2,-1].
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二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.已知向量a=(1,),b=(-2,0),则下列说法正确的是 ( )
A.a·b=2
B.a与b的夹角为
C.a⊥(a+2b)
D.a+b在b上的投影向量为b
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【解析】选CD.对于A,由向量a=(1,),b=(-2,0),得a·b=1×(-2)+×0=-2,故A是错误的;对于B,因为cos<a,b>==-,所以a与b的夹角为,故B是错误的;
对于C,由a+2b=(1,)+2(-2,0)=(-3,),所以a·(a+2b)=(1,)·(-3,)=-3+3=0,即a⊥(a+2b),故C是正确的;对于D,由a+b=(1,)+(-2,0)=(-1,),则a+b在b上的投影向量为·=·=(-1,0)=b,故D是正确的.
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10.已知函数f(x)=Asin (ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<2π)的部分图象如图所示,则( )
A.φ=
B.ω=2
C.f(x)的图象关于直线x=对称
D.f(x)在[,]上的值域为[-2,1]
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【解析】选BC.由题中函数f(x)=Asin (ωx+φ)的部分图象可知:A=2,
又因为f(0)=2sin (ω·0+φ)=1,即sin φ=,φ∈(0,2π),结合函数的单调性可得φ=,故A错误;f()=2sin (ω·+)=0,即sin (ω+)=0,ω+=π,所以ω=2,故B正确;
所以f(x)=2sin (2x+) .
对于选项C:当x=时,可得f()=2sin (+)=2sin =-2,
所以f(x)的图象关于直线x=对称,故C正确;
对于选项D:当x∈[,]时,2x+∈[,],所以sin (2x+)∈[-1,],
即f(x)=2sin (2x+)∈[-2,],故D错误.
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11.(2024·晋中模拟)在△ABC中,D为边AC上一点且满足=,若P为边BD上一点,且满足=λ+μ,λ,μ为正实数,则下列结论正确的是 ( )
A.λμ的最小值为1
B.λμ的最大值为
C.+的最大值为12
D.+的最小值为4
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【解析】选BD.因为=,所以=3,又=λ+μ=λ+3μ,因为P,B,D三点共线,所以λ+3μ=1,又λ,μ为正实数,所以λμ=λ×3μ≤×()2=,当且仅当λ=3μ,即λ=,μ=时等号成立,故A错误,B正确;+=(+)(λ+3μ)=2++≥2+2=4,
当且仅当=,即λ=,μ=时等号成立,故C错误,D正确.
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三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.(2024·汕头模拟)写出一个满足(1+i)·z∈R,且|z|>2的复数z,z=_________________.
【解析】设z=a+bi,a,b∈R,因为(1+i)·z=(1+i)·(a+bi)=a-b+(a+b)i∈R,
所以a+b=0,z=a-ai,由|z|==|a|>2,解得a>或a<-,则z可以为3-3i.
3-3i(答案不唯一)
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13.如图,在四边形ABCD中,E,F分别为AD,BC的中点,||=2||=2,则(+)·=
________.
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【解析】连接AF,DF,则=+,=+,又E,F分别为AD,BC的中点,所以=(+)=(+++)=(+),
所以(+)·=(+)·(+)=(+)·(-)
=(-)==.
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14.窗花是贴在窗户上的剪纸,是中国古老的传统民间艺术之一,图1是一个正八边形窗花,图2是从窗花图中抽象出的几何图形的示意图.在边长为2的正八边形ABCDEFGH中,若=λ+μ(λ,μ∈R),则λ+μ的值为________;若P是正八边形ABCDEFGH八条边上的动点,则·的最小值为________.
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【解析】易得AF⊥AB,以点A为坐标原点,分别以AB,AF所在直线为x轴,y轴,建立
平面直角坐标系,如图所示,
则A(0,0),B(2,0),C(2+,),E(2,2+2),F(0,2+2),=(2,2+2),
=(0,2+2),=(2+,),因为=λ+μ,
则(2,2+2)=λ(2+,)+μ(0,2+2),所以
解得λ=2-,μ=2-2,所以λ+μ=.设P(x,y),则-≤x≤2+,=(x,y),=(2,0),
则·=2x∈[-2,4+2],所以当点P在线段GH上时,·取得最小值为-2.
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四、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15.(13分)已知复数z=2+i(i是虚数单位)是关于x的实系数方程x2+px+q=0的一个根.
(1)求实系数方程x2+px+q=0的另一个根;
【解析】(1)关于x的实系数方程x2+px+q=0的虚根互为共轭复数,所以它的另一根是2-i.
(2)求p+q的值;
【解析】(2)根据根与系数的关系可得p=-4,q=5,p+q=1.
(3)复数w满足zw是实数,且|w|=2,求复数w.
【解析】(3)设w=a+bi(a,b∈R).由(a+bi)(2+i)=(2a-b)+(a+2b)i∈R,得a+2b=0.
又|w|=2,则a2+b2=20,解得a=4,b=-2或a=-4,b=2,因此w=4-2i或w=-4+2i.
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16.(15分)已知向量a=(1,2),b=(3,-2).
(1)求|a-b|;
【解析】(1)由题知,a=(1,2),b=(3,-2),所以a-b=(-2,4),所以|a-b|==2.
(2)已知|c|=,且(2a+c)⊥c,求向量a与向量c的夹角.
【解析】(2)由题知,a=(1,2),|c|=,(2a+c)⊥c,所以|a|=,(2a+c)·c=0,
所以2a·c+c2=0,所以2|a||c|cos <a,c>+|c|2=0,
所以2×××cos <a,c>+10=0,所以cos <a,c>=-,
因为<a,c>∈,所以向量a与向量c的夹角为.
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17.(15分)在△ABC中,E为AC的中点,D为边BC上靠近点B的三等分点.
(1)分别用向量,表示向量,;
【解析】(1)因为E为AC的中点,D为边BC上靠近点B的三等分点,
所以=2,=,则=+=+3=+3(-)=-2+3;
=+=-+=-+(-2+3)=-2+.
(2)若点N满足4+2=3,证明:B,N,E三点共线.
【解析】(2)因为4+2=3,所以=-+=-+×2=-+,
所以2=-+3,-=2(-),即=2,所以∥,
又因为,有公共点E,所以B,N,E三点共线.
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【加练备选】
如图,△ABC中,=a,=b,D是AC的中点,=2,AB与DE交于点M.
(1)用a,b表示;
【解析】(1)=-=-=b-a.
(2)设=λ,求λ的值;
【解析】(2)=+=+λ=+λ(-)=λ+(1-λ)=2λ+,因为E,M,D三点共线,所以2λ+=1,解得λ=.
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(3)若⊥,求∠ACB的最大值.
【解析】(3)=b-a,由(1)可知=b-a,⊥,所以·=0,得b2+a2=2a·b,
则a·b=|a|2+|b|2,所以cos ∠ACB==≥,
所以∠ACB的最大值为.
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18.(17分)如图,设Ox,Oy是平面内相交成60°角的两条数轴,e1,e2分别是与x轴,y轴同方向的单位向量.若向量=xe1+ye2,则把有序数对(x,y)叫做在坐标系Oxy中的坐标.已知向量,在坐标系Oxy中的坐标分别为(2,3),(4,5).
(1)求||;
【解析】(1)因为=-=4e1+5e2-(2e1+3e2)=2e1+2e2,
所以||==2=2,故||的值为2.
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(2)是否存在y轴上一点C,使得△ABC是以AB为斜边的直角三角形?若存在,求出C点坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】 (2)假设y轴上存在一点C,使得△ABC是以AB为斜边的直角三角形.
设=te2,则=-=2e1+3e2-te2=2e1+(3-t)e2,
=-=(4e1+5e2)-te2=4e1+(5-t)e2.
根据题意得:⊥,则·=0,所以[2e1+(3-t)e2]·[4e1+(5-t)e2]=0,
得:8+(3-t)(5-t)+[2(5-t)+4(3-t)]×1×1×=0,整理得:t2-11t+34=0,其中Δ<0,则方程无解.
故在y轴上不存在点C,使得△ABC是以AB为斜边的直角三角形.
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19.(17分)“向量”是近代数学中最重要的概念之一,由n个实数a1,a2,…,an所组成的有序实数组称为n维向量,记作a=(a1,a2,…,an),特别地,0=(0,0,…,0)称为零向量,所有n维向量组成的集合记为Rn={a|a=(a1,a2,…,an),ai∈R,i=1,2,…,n}.设λ∈R,a=(a1,a2,…,an),
b=(b1,b2,…,bn),定义加法和数乘分别为:a+b=(a1+b1,a2+b2,…,an+bn),λa=(λa1,λa2,…,
λan).对一组向量m1,m2,…,ms(s∈N*,s≥2),若存在一组不全为零的实数K1,K2,…Ks,
使得K1m1+K2m2+…+Ksms=0,则称这组向量线性相关;否则,称为线性无关.
(1)若n=3,判断下列各组向量是线性相关还是线性无关,并说明理由;
①a=(1,1,1),b=(3,3,3);
②a=(1,1,2),b=(3,3,6),c=(2,4,5);
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【解析】(1)对于①,设K1a+K2b=0,则可得K1(1,1,1)+K2(3,3,3)=0,则K1+3K2=0,所以a,b线性相关;
对于②,设K1a+K2b+K3c=0,则可得K1(1,1,2)+K2(3,3,6)+K3(2,4,5)=0,
即⇒K1+3K2=0,K3=0,所以a,b,c线性相关.
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(2)已知a,b,c线性无关,判断a+b,b+c,c+a是线性相关还是线性无关,并说明理由;
【解析】 (2)假设K1(a+b)+K2(b+c)+K3(c+a)=0,则(K1+K3)a+(K1+K2)b+(K2+K3)c=0,
因为向量a,b,c线性无关,所以,解得K1=K2=K3=0,
所以向量a+b,b+c,c+a线性无关.
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(3)已知t(t≥2)个向量m1,m2,…,mt线性相关,但其中任意t-1个向量都线性无关,证明:
①如果存在等式K1m1+K2m2+…+Ktmt=0(Ki∈R,i=1,2,…,t),则这些系数K1,K2,…,Kt或者全为零,或者全不为零;
②如果两个等式λ1m1+λ2m2+…+λtmt=0,μ1m1+μ2m2+…+μtmt=0(λi∈R,μi∈R,i=1,2,…,t)同时成立,其中μ1≠0,则==…=.
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【解析】(3)①因为K1m1+K2m2+…+Ktmt=0,如果某个Ki=0,i=1,2,…,t,
则K1m1+K2m2+…+Ki-1mi-1+Ki+1mi+1+…+Ktmt=0,
因为其中任意t-1个向量都线性无关,所以K1,K2,…,Ki-1,Ki+1,…,Kt都等于0,
所以这些系数K1,K2,…,Kt或者全为零,或者全不为零.
②因为μ1≠0,所以μ1,μ2,…,μt全不为零,
由μ1m1+μ2m2+…+μtmt=0可得m1=-m2-m3-…-mt,
代入λ1m1+λ2m2+…+λtmt=0,可得λ1(-m2-m3-…-mt)+λ2m2+…+λtmt=0,
(-λ1+λ2)m2+(-λ1+λ3)m3+…+(-λ1+λt)mt=0,
所以-λ1+λ2=0,-λ1+λ3=0,…,-λ1+λt=0,所以==…=.
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