内容正文:
专题07 平面向量
目录
考情分析与命题趋势 1
知识体系构建 2
考点精析与突破 5
考点一:平面向量的概念与表示…………………………………………………………………………………….. 5
考点二:向量的加减运算…………………………………………………………………………………………….. 7
考点三:相等向量与共线向量…………………………………………………………………………………………… 8
考点四: 平面向量的数量积定义(难点)………………………………………………………………………….. 11
考点五:平面向量的数量积运算(常考点)………………………………………………………………………………………..。.14
实战精练与提升 17
考情解读
一、考试要求
了解向量实际背景,理解平面向量的基本概念、几何表示及向量相等的含义;掌握向量的加、减、数乘运算,深刻理解向量数量积的几何意义,明晰两个向量共线的含义;理解向量线性运算的性质及其几何意义;了解平面向量基本定理及其意义,并会用坐标表示平面向量的加、减与数乘运算。
二、命题分析
考点
考频
考查内容
命题趋势
平面向量线性运算
5年3考
向量的加、减、数乘运算
预测2026年在选择题中考查向量的加、减、数乘运算
平面向量数量积运算
5年4考
平面向量数量积运算
测2026年在选择题中考查平面向量数量积运算
向量的方法解决简单的几何问题
5年1考
向量方法解决简单的问题
预测2026年在选择中考查向量方法解决简单的问题
知识梳理
知识点1、平面向量有关概念
1.向量:既有大小又有方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度或模.
2.向量的表示:向量用有向线段表示,有向线段的长度表示向量的模..向量几何表示(有向线段);向量符号表示(箭头+字母);向量坐标表示(实数对).
3.零向量:长度为0的向量叫做零向量,记为.当有向线段的起点与终点重合时,.
4.单位向量:长度为1的向量叫做单位向量.(在坐标系中)与共线的单位向量为:(即).
5.共线向量:方向相同或相反的非零向量叫做共线向量或平行向量.,规定.
6.相等向量:长度相等且方向相同的向量称为相等向量.
7.相反向量:与向量长度相等而方向相反的向量,称为的相反向量,记为.(的相反向量仍是0)若为相反向量,则.
知识点2、平面向量的线性运算(加、减运算,数乘运算)
1.向量加法运算及其几何意义:
(1)三角形法则:(首尾相接、首尾连).规定:.
(2)平行四边形法则:以向量为邻边作平行四边形,则.
2.向量减法运算及其几何意义:
(1)三角形法则:(共起点、连终点,指向被减向量终点).
(2)平行四边形法则:以向量为邻边作平行四边形,则.
3.向量数乘运算及其几何意义:
(1)规定实数与向量的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘运算,记作.
①
②当时,与方向相同;当时,与方向相反;当时,.
【中的:对起到同向或反向、伸长或缩短的作用.】
知识点3、平面向量的基本定理及坐标表示
1.平面向量基本定理:如果是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量,有且只有一对实数,使.
①不共线的向量叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.
②向量的夹角:已知非零向量,作,则叫做向量与的夹角.显然,当时,与同向;当时,与反向;当时,.
2.平面向量的坐标运算:设,则
(1),
(2),
(3),
(4)设点,则,
3.共线定理的坐标表示:若,则.
知识点4、平面向量数量积的有关概念
1.已知两个非零向量a,b,O是平面上的任意一点,作=a,=b,则∠AOB=θ(0≤θ≤π)叫做向量a与b的夹角.
2.平面向量的数量积
已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,我们把数量|a||b|cos θ叫做向量a与b的数量积,记作a·b.
3.平面向量数量积的几何意义
4.设a,b是两个非零向量,它们的夹角是θ,e是与b方向相同的单位向量,=a,=b,过的起点A和终点B,分别作所在直线的垂线,垂足分别为A1,B1,得到,我们称上述变换为向量a向向量b投影,叫做向量a在向量b上的投影向量.记为|a|cos θ e.
知识点5、 平面向量数量积的性质及其坐标表示
设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量a,b的夹角.
(1)数量积:a·b=|a||b|cos θ=x1x2+y1y2.
(2)模:|a|==.
(3)夹角:cos θ==.
(4)两非零向量a⊥b的充要条件:a·b=0⇔x1x2+y1y2=0.
(5)|a·b|≤|a||b|(当且仅当a∥b时等号成立)⇔|x1x2+y1y2|≤ ·.
知识点6、 平面向量数量积的运算律
(1)a·b=b·a(交换律).
(2)λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(结合律).
(3)(a+b)·c=a·c+b·c(分配律). 4.向量数量积的运算律
(1)a·b=b·a.
(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ∈R).
(3)(a+b)·c=a·c+b·c.
4.平面向量数量积的有关结论
已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),a与b的夹角为θ.
几何表示
坐标表示
数量积
a·b=|a||b|cos θ
a·b=x1x2+y1y2
模
|a|=
|a|=
夹角
cos θ=
cos θ=
a⊥b的充要条件
a·b=0
x1x2+y1y2=0
|a·b|与|a||b|的关系
|a·b|≤|a||b|
|x1x2+y1y2|≤
知识点7、 平面几何中的向量方法
(1)用向量表示问题中的几何元素,将几何问题转化为向量问题;
(2)通过向量运算,研究几何元素之间的关系;
(3)把运算结果“翻译”成几何关系. 1.向量的夹角
考点精讲
考点一 平面向量的概念与表示
解题策略
解决向量的概念问题要注意两点
一是不仅要考虑向量的大小,更要考虑向量的方向;
二是要特别注意零向量的特殊性,考虑零向量是否也满足条件.
例1下列说法中,正确的是( )
A.模为的向量与任意向量共线
B.单位向量只有一个
C.方向不同的向量不能比较大小,但同向的向量可以比较大小
D.两个有共同起点,且长度相等的向量,它们的终点相同
例1以下命题中正确的是( )
A.若两个单位向量平行,则这两个单位向量相等 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【变式训练1】(多选)下列选项中,正确的是( )
A.若两个相等的非零向量的起点相同,侧它们的终点可能不同
B.若向量,则
C.若向量,满足,则或
D.若非零向量与共线,则,,三点共线
【变式训练1】(多选)下列四个命题为假命题的是( )
A.若,则
B.若四边形中有,则四边形为平行四边形
C.若,,,,则,可以作为平面向量的一组基
D.若向量,,则向量在向量上的投影数量为
考点二 向量的加减运算
解题策略
向量的加减运算
1. 在使用向量加法的三角形法则时,要注意“首尾相接”,即第一个向量的终点与第二个向量的起点重合,则以第一个向量的起点为起点,并以第二个向量的终点为终点的向量即两向量的和;
向量加法的平行四边形法则的应用前提是“共起点”,即两个向量是从同一点出发的不共线向量.
2. 三角形法则与平行四边形法则的适用条件
法则
三角形法则
平行四边形法则
两向量位置关系
两向量共线或不共线均可
只适用于两向量不共线的情况
两向量起点、终点的特点
一个向量的终点为另一个向量的起点
两向量起点相同
例1设M为平行四边形ABCD对角线的交点,O为平行四边形ABCD所在平面内的任意一点,则等于( )
A. B.2 C.3 D.4
例2化简等于( )
A. B.0 C. D.
【变式训练1】已知ABCD为平行四边形,E为BC的中点,记,则( )
A. B.
C. D.
【变式训练1】在中,,记,则( )
A. B.
C. D.
考点三 相等向量与共线向量
解题策略
共线向量解题技巧
(1)a∥b⇔a=λb(b≠0)是判断两个向量共线的主要依据.
(2)若a与b不共线且λa=μb,则λ=μ=0.
(3)已知O,A,B是不共线的三点,且=m+n(m,n∈R),则A,P,B三点共线的充要条件是m+n=1.
例1如图所示,四边形是平行四边形,四边形是矩形,在以各顶点为起点和终点的非零向量中,写出(不含):
(1)与向量相等的向量;
(2)与向量共线的向量.
例2设,,,为平面内的四点,且,,.
(1)若,求点的坐标;
(2)设向量,若与平行,求实数的值.
【变式训练1】如图,点O是正六边形的中心,分别写出图中
(1)与相等的向量;
(2)与平行的向量;
(3)与模相等的向量;
(4)的负向量.
【变式训练2】如图,为正方形对角线的交点,四边形,都是正方形.在图中所示的向量中:
(1)分别写出与,相等的向量;
(2)写出与的相反向量;
(3)写出与模相等的向量.
考点四 向量的数乘运算
解题策略
(1)研究集合问题时,首先要明确构成集合的元素是什么,即弄清该集合是数集、点集,还是其他集合;然后再看集合的构成元素满足的限制条件是什么,从而准确把握集合的含义.
(2)利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
例1已知,为两个不共线的向量,,,则 (用,表示)
例2如图,在平行四边形中,,,若,则( )
A. B. C. D.
【变式训练1】已知向量与的夹角为,且,则( )
A. B. C. D.
【变式训练2】若非零向量,满足,则在方向上的投影向量为( )
A. B. C. D.
【变式训练3】在平行四边形中,,,记,,则( )
A. B. C. D.
考点四 平面向量数量积的定义
解题策略
平面向量数量积的定义
1.已知两个非零向量与,我们把数量叫做与的数量积(或内积),记作,即=,规定:零向量与任一向量的数量积为0.
2.平面向量数量积的几何意义
①向量的投影:叫做向量在方向上的投影数量,当为锐角时,它是正数;当为钝角时,它是负数;当为直角时,它是0.
②的几何意义:数量积等于的长度与在方向上射影的乘积.
例1已知向量满足,且,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
例2已知边长为4的菱形的一个内角为,则 .
例3已知向量,则向量在向量方向上的投影向量为 .
【变式训练1】如图,在中,,于,,,则在上的投影向量为( )
A. B. C. D.
【变式训练2】已知平面向量、、,,,的面积为,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.4
考点五 平面向量数量积的运算
解题策略
平面向量数量积的两种运算方法
(1)基底法:当已知向量的模和夹角θ时,可利用定义法求解,适用于平面图形中的向量数量积的有关计算问题;
(2)坐标法:当平面图形易建系求出各点坐标时,可利用坐标法求解.
例1已知向量与的夹角为,,,则( )
A.1 B. C. D.
例2已知平面向量,,均为单位向量,若与的夹角为60°,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
例3已知,若,则( )
A.1 B. C.2 D.
【变式训练1】已知是两个垂直的单位向量.若,设向量的夹角为,则( )
A. B. C. D.
【变式训练2】已知,则 .
【变式训练3】已知向量,向量,则向量在向量上的投影向量的模为( )
A. B. C. D.
【变式训练4】平面向量,满足,,与的夹角为,则在方向上的投影向量为( )
A. B. C. D.
实战训练
1、在平行四边形中,为上的点,且,设,,则( )
A. B. C. D.
2、已知向量,则的值( )
A.2 B.3 C.4 D.5
3、已知,,,,若与共线,则( )
A.1 B.2 C.或2 D.或1
4、已知向量满足,则=( )
A.5 B.-5 C.-11 D.11
5、已知向量,,若,则( )
A. B.1 C. D.4
6、若,,下列正确的是( )
A. B.
C.方向上的投影向量是 D.
7、在平行四边形中,,,,为边上一点,若,则线段的长为( )
A. B. C.3 D.
8、已知平面向量,,且,则( )
A.5 B. C.37 D.
9、若向量 满足 ,且 ,则向量 和向量 的夹角为( )
A. B. C. D.
10、已知向量,,则,(,),则下列表述正确的是( )
A.存在唯一的实数对,使得 B.存在唯一的实数对,使得
C.存在唯一的实数对,使得 D.存在唯一的实数对,使得
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专题07平面向量
目录
考情分析与命题趋势 1
知识体系构建 2
考点精析与突破 5
考点一:平面向量的概念与表示…………………………………………………………………………………….. 5
考点二:向量的加减运算…………………………………………………………………………………………….. 7
考点三:相等向量与共线向量…………………………………………………………………………………………… 9
考点四: 平面向量的数量积定义(难点)………………………………………………………………………….. 13
考点五:平面向量的数量积运算(常考点)………………………………………………………………………………………..。.18
实战精练与提升 21
考情解读
一、考试要求
了解向量实际背景,理解平面向量的基本概念、几何表示及向量相等的含义;掌握向量的加、减、数乘运算,深刻理解向量数量积的几何意义,明晰两个向量共线的含义;理解向量线性运算的性质及其几何意义;了解平面向量基本定理及其意义,并会用坐标表示平面向量的加、减与数乘运算。
二、命题分析
考点
考频
考查内容
命题趋势
平面向量线性运算
5年3考
向量的加、减、数乘运算
预测2026年在选择题中考查向量的加、减、数乘运算
平面向量数量积运算
5年4考
平面向量数量积运算
测2026年在选择题中考查平面向量数量积运算
向量的方法解决简单的几何问题
5年1考
向量方法解决简单的问题
预测2026年在选择中考查向量方法解决简单的问题
知识梳理
知识点1、平面向量有关概念
1.向量:既有大小又有方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度或模.
2.向量的表示:向量用有向线段表示,有向线段的长度表示向量的模..向量几何表示(有向线段);向量符号表示(箭头+字母);向量坐标表示(实数对).
3.零向量:长度为0的向量叫做零向量,记为.当有向线段的起点与终点重合时,.
4.单位向量:长度为1的向量叫做单位向量.(在坐标系中)与共线的单位向量为:(即).
5.共线向量:方向相同或相反的非零向量叫做共线向量或平行向量.,规定.
6.相等向量:长度相等且方向相同的向量称为相等向量.
7.相反向量:与向量长度相等而方向相反的向量,称为的相反向量,记为.(的相反向量仍是0)若为相反向量,则.
知识点2、平面向量的线性运算(加、减运算,数乘运算)
1.向量加法运算及其几何意义:
(1)三角形法则:(首尾相接、首尾连).规定:.
(2)平行四边形法则:以向量为邻边作平行四边形,则.
2.向量减法运算及其几何意义:
(1)三角形法则:(共起点、连终点,指向被减向量终点).
(2)平行四边形法则:以向量为邻边作平行四边形,则.
3.向量数乘运算及其几何意义:
(1)规定实数与向量的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘运算,记作.
①
②当时,与方向相同;当时,与方向相反;当时,.
【中的:对起到同向或反向、伸长或缩短的作用.】
知识点3、平面向量的基本定理及坐标表示
1.平面向量基本定理:如果是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量,有且只有一对实数,使.
①不共线的向量叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.
②向量的夹角:已知非零向量,作,则叫做向量与的夹角.显然,当时,与同向;当时,与反向;当时,.
2.平面向量的坐标运算:设,则
(1),
(2),
(3),
(4)设点,则,
3.共线定理的坐标表示:若,则.
知识点4、平面向量数量积的有关概念
1.已知两个非零向量a,b,O是平面上的任意一点,作=a,=b,则∠AOB=θ(0≤θ≤π)叫做向量a与b的夹角.
2.平面向量的数量积
已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,我们把数量|a||b|cos θ叫做向量a与b的数量积,记作a·b.
3.平面向量数量积的几何意义
4.设a,b是两个非零向量,它们的夹角是θ,e是与b方向相同的单位向量,=a,=b,过的起点A和终点B,分别作所在直线的垂线,垂足分别为A1,B1,得到,我们称上述变换为向量a向向量b投影,叫做向量a在向量b上的投影向量.记为|a|cos θ e.
知识点5、 平面向量数量积的性质及其坐标表示
设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量a,b的夹角.
(1)数量积:a·b=|a||b|cos θ=x1x2+y1y2.
(2)模:|a|==.
(3)夹角:cos θ==.
(4)两非零向量a⊥b的充要条件:a·b=0⇔x1x2+y1y2=0.
(5)|a·b|≤|a||b|(当且仅当a∥b时等号成立)⇔|x1x2+y1y2|≤ ·.
知识点6、 平面向量数量积的运算律
(1)a·b=b·a(交换律).
(2)λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(结合律).
(3)(a+b)·c=a·c+b·c(分配律). 4.向量数量积的运算律
(1)a·b=b·a.
(2)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)(λ∈R).
(3)(a+b)·c=a·c+b·c.
4.平面向量数量积的有关结论
已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),a与b的夹角为θ.
几何表示
坐标表示
数量积
a·b=|a||b|cos θ
a·b=x1x2+y1y2
模
|a|=
|a|=
夹角
cos θ=
cos θ=
a⊥b的充要条件
a·b=0
x1x2+y1y2=0
|a·b|与|a||b|的关系
|a·b|≤|a||b|
|x1x2+y1y2|≤
知识点7、 平面几何中的向量方法
(1)用向量表示问题中的几何元素,将几何问题转化为向量问题;
(2)通过向量运算,研究几何元素之间的关系;
(3)把运算结果“翻译”成几何关系. 1.向量的夹角
考点精讲
考点一 平面向量的概念与表示
解题策略
解决向量的概念问题要注意两点
一是不仅要考虑向量的大小,更要考虑向量的方向;
二是要特别注意零向量的特殊性,考虑零向量是否也满足条件.
例1下列说法中,正确的是( )
A.模为的向量与任意向量共线
B.单位向量只有一个
C.方向不同的向量不能比较大小,但同向的向量可以比较大小
D.两个有共同起点,且长度相等的向量,它们的终点相同
【答案】A
【分析】根据零向量的定义可判断A选项;利用单位向量的定义可判断B选项;利用向量不能比大小可判断C选项;利用向量的定义可判断D选项.
【详解】对A,模为的向量为零向量,零向量与任意向量共线,故A正确;
对B,单位向量的模为,但方向为任意方向,故B错误;
对C,向量不能比较大小,但向量的模可以比较大小,故C错误;
对D,它们的方向不一定相同,终点也不一定相同,故D错误.
故选:A.
例1以下命题中正确的是( )
A.若两个单位向量平行,则这两个单位向量相等 B.若,则
C.若,则 D.若,则
【答案】C
【分析】根据向量平行与相等概念判断A,根据特例判断B,利用数量积的运算判断C,取特例判断D.
【详解】对于A,若两个单位向量平行,则这两个单位向量为相等向量或相反向量,故A不符合题意;
对于B,当时,则不一定成立,故B不符合题意;
对于C,,两边平方可得,则与的夹角为0,则,故C正确;
对于D,若,则与不一定相等,例如,故D不符合题意.
故选:C.
【变式训练1】(多选)下列选项中,正确的是( )
A.若两个相等的非零向量的起点相同,侧它们的终点可能不同
B.若向量,则
C.若向量,满足,则或
D.若非零向量与共线,则,,三点共线
【答案】BD
【分析】根据相等向量的定义即可判断选项A;若向量,则根据向量的运算法则可得,即可判断选项B;由向量的定义即可判断选项C;根据共线向量的定义即可判断选项D.
【详解】由相等向量定义可得:若两个相等的非零向量的起点相同,其终点一定相同,故选项A错误;
若向量,则,所以,故选项B正确;
由向量的定义可得向量,满足时,向量,可能共线也可能不共线,故选项C错误;
若非零向量与共线,则,,三点共线,故选项D正确.
故选:BD.
【变式训练1】(多选)下列四个命题为假命题的是( )
A.若,则
B.若四边形中有,则四边形为平行四边形
C.若,,,,则,可以作为平面向量的一组基
D.若向量,,则向量在向量上的投影数量为
【答案】AC
【分析】对于A,向量不能比较大小;对于B,由相等向量的概念可判断B;不共线的两个向量可作为一组基地,只需判断,是否共线即可;对于D,向量在向量上的投影数量为.
【详解】对于选项A,,则与不能比较大小,故A错误;
对于选项B,四边形中有,由平行四边形判定定理可得,四边形为平行四边形,故B正确;
对于选项C,,,则,即,
则,不能作为平面向量的一组基,故C错误;
对于选项D,向量,,则,,
故向量在向量上的投影数量为,故D正确.
故选:AC.
考点二 向量的加减运算
解题策略
向量的加减运算
1. 在使用向量加法的三角形法则时,要注意“首尾相接”,即第一个向量的终点与第二个向量的起点重合,则以第一个向量的起点为起点,并以第二个向量的终点为终点的向量即两向量的和;
向量加法的平行四边形法则的应用前提是“共起点”,即两个向量是从同一点出发的不共线向量.
2. 三角形法则与平行四边形法则的适用条件
法则
三角形法则
平行四边形法则
两向量位置关系
两向量共线或不共线均可
只适用于两向量不共线的情况
两向量起点、终点的特点
一个向量的终点为另一个向量的起点
两向量起点相同
例1设M为平行四边形ABCD对角线的交点,O为平行四边形ABCD所在平面内的任意一点,则等于( )
A. B.2 C.3 D.4
【答案】D
【解析】如图,连接OM,
在△OAC中,M为AC的中点,所以=2,
在△OBD中,M为BD的中点,所以=2,所以=4.
例2化简等于( )
A. B.0 C. D.
【答案】B
【解析】-()==0.
【变式训练1】已知ABCD为平行四边形,E为BC的中点,记,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】结合图象,由向量的加法法则可得.
【详解】.
故选:C.
【变式训练1】在中,,记,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】先根据条件确定点的位置然后利用向量的线性运算用表示即可.
【详解】因为,所以为线段的三等分点,如图所示,
.
故选:A
考点三 相等向量与共线向量
解题策略
共线向量解题技巧
(1)a∥b⇔a=λb(b≠0)是判断两个向量共线的主要依据.
(2)若a与b不共线且λa=μb,则λ=μ=0.
(3)已知O,A,B是不共线的三点,且=m+n(m,n∈R),则A,P,B三点共线的充要条件是m+n=1.
例1如图所示,四边形是平行四边形,四边形是矩形,在以各顶点为起点和终点的非零向量中,写出(不含):
(1)与向量相等的向量;
(2)与向量共线的向量.
【答案】(1),
(2),,,,,,.
【分析】(1)根据向量相等的概念直接求解;(2)根据共线向量的概念直接求解即可.
【详解】(1)因为四边形是平行四边形,四边形是矩形,
所以,又,所以 ,
与向量相等的向量有,.
(2)与共线的向量有,,,,,,.
例2设,,,为平面内的四点,且,,.
(1)若,求点的坐标;
(2)设向量,若与平行,求实数的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】根据平面向量的坐标运算以及相等向量、共线向量的坐标运算即可得解.
【详解】(1)设点,则,.
因为,
所以,即得.
所以点的坐标为.
(2)由题意得,
所以,.
因为,所以,
解得.
【变式训练1】如图,点O是正六边形的中心,分别写出图中
(1)与相等的向量;
(2)与平行的向量;
(3)与模相等的向量;
(4)的负向量.
【答案】(1)
(2)
(3),,,;
(4)
【分析】(1)根据相等向量的定义即可找出与相等的向量;
(2)根据平行向量的定义即可找出与平行的向量;
(3)根据向量模的定义即可找出与模相等的向量;
(4)根据相反向量的定义即可找出的负向量.
【详解】(1)与相等的向量为:;
(2)与平行的向量为:;
(3)与模相等的向量为:,,
,;
(4)的负向量为:.
【变式训练2】如图,为正方形对角线的交点,四边形,都是正方形.在图中所示的向量中:
(1)分别写出与,相等的向量;
(2)写出与的相反向量;
(3)写出与模相等的向量.
【答案】(1),
(2),
(3),,,,,,
【分析】(1)根据相等向量的定义直接求解即可;
(2)根据相反向量的定义直接求解即可;
(3)根据模相等向量的定义求解即可.
【详解】(1)由题意,.
(2)由题意,与的相反向量为:,.
(3)由题意,与模相等的向量为:,,,,,,.
考点四 向量的数乘运算
解题策略
(1)研究集合问题时,首先要明确构成集合的元素是什么,即弄清该集合是数集、点集,还是其他集合;然后再看集合的构成元素满足的限制条件是什么,从而准确把握集合的含义.
(2)利用集合元素的限制条件求参数的值或确定集合中元素的个数时,要注意检验集合中的元素是否满足互异性.
例1已知,为两个不共线的向量,,,则 (用,表示)
【答案】
【分析】根据向量的加减、数乘法则进行计算即可.
【详解】因为,
所以.
故答案为:.
例2如图,在平行四边形中,,,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由已知结合向量的线性运算及平面向量基本定理即可求解.
【详解】在平行四边形中,,,
所以
,
若,则,所以.
故选:A.
【变式训练1】已知向量与的夹角为,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意,利用向量的数量积的运算公式,以及数量积的运算律,即可求解.
【详解】因为向量与的夹角为,且,可得,
则,
所以.
故选:B.
【变式训练2】若非零向量,满足,则在方向上的投影向量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用投影公式计算即可得出结果.
【详解】根据题意,
则在方向上的投影向量为.
故选:A
【变式训练3】在平行四边形中,,,记,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由向量的加减法和数乘运算法则直接求解即可.
【详解】
,
其中,
故.
故选:B.
考点四 平面向量数量积的定义
解题策略
平面向量数量积的定义
1.已知两个非零向量与,我们把数量叫做与的数量积(或内积),记作,即=,规定:零向量与任一向量的数量积为0.
2.平面向量数量积的几何意义
①向量的投影:叫做向量在方向上的投影数量,当为锐角时,它是正数;当为钝角时,它是负数;当为直角时,它是0.
②的几何意义:数量积等于的长度与在方向上射影的乘积.
例1已知向量满足,且,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据向量数量积的运算律将展开,再结合向量数量积公式求出的值,最后根据夹角的取值范围确定夹角.
【详解】由,可得
又
所以解得:
所以
又所以
所以与的夹角为.
故选:C.
例2已知边长为4的菱形的一个内角为,则 .
【答案】或
【分析】由平面向量数量积的定义即可求解.
【详解】由题可知,或,
若,则,
若,则,
故答案为:或.
例3已知向量,则向量在向量方向上的投影向量为 .
【答案】
【分析】根据向量坐标求得数量积以及模长,利用投影向量的计算,可得答案.
【详解】由,则,,
所以向量在向量方向上的投影向量为.
故答案为:.
【变式训练1】如图,在中,,于,,,则在上的投影向量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据已知及余弦定理得,再由投影向量的求法求在上的投影向量.
【详解】由题设,,则,,
故,
所以,
所以在上的投影向量为.
故选:A.
【变式训练2】已知平面向量、、,,,的面积为,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.4
【答案】C
【分析】通过平方,求得,结合余弦定理求得,再结合面积公式求得点D到的距离,进而可求解.
【详解】已知,,
对平方得.
因为,,
设,,则,
所以,即,解得,有.
在中,由余弦定理有,可得,
设点到的距离为,有.
已知,设点D到的距离为,
由,解得,
则的最小值为.
故选:C
考点五 平面向量数量积的运算
解题策略
平面向量数量积的两种运算方法
(1)基底法:当已知向量的模和夹角θ时,可利用定义法求解,适用于平面图形中的向量数量积的有关计算问题;
(2)坐标法:当平面图形易建系求出各点坐标时,可利用坐标法求解.
例1已知向量与的夹角为,,,则( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】先求,再根据模长的平方关系结合数量积的运算律运算求解.
【详解】因为向量与的夹角为,,,则,
可得,所以.
故选:D.
例2已知平面向量,,均为单位向量,若与的夹角为60°,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
【答案】C
【分析】根据,把问题转化为求的最小值,进一步转化为求的值,利用向量的数量积的运算法则求解即可.
【详解】由题意:,.
因为.
又,
当时取“”.
又,所以.
所以.
故选:C
例3已知,若,则( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】D
【分析】根据向量的加法、数乘向量垂直的坐标表示即可求解.
【详解】,
因为,
所以,解得.
故选:.
【变式训练1】已知是两个垂直的单位向量.若,设向量的夹角为,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】首先求出向量的数量积,然后求出向量的模,最后根据向量夹角的余弦公式即可求出答案.
【详解】因为是两个垂直的单位向量,所以.
因为,
所以.
而,.
所以.
故选:D.
【变式训练2】已知,则 .
【答案】
【分析】利用数量积的运算律求得,然后利用数量积的运算律求解模即可.
【详解】因为,所以,
所以.
故答案为:
【变式训练3】已知向量,向量,则向量在向量上的投影向量的模为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用投影向量的定义,结合向量的坐标运算即可求解.
【详解】因为向量,向量,所以
向量在向量上的投影向量的模为,
故选:B.
【变式训练4】平面向量,满足,,与的夹角为,则在方向上的投影向量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】只需求出,再结合投影向量的定义即可求解.
【详解】由题意,,与的夹角为,
所以,
在方向上的投影向量为.
故选:A.
实战训练
1、在平行四边形中,为上的点,且,设,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用向量线性运算得到.
【详解】因为,故,
所以.
故选:C.
2、已知向量,则的值( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】D
【分析】根据向量的坐标运算求,即可得模长.
【详解】因为向量,则,
所以.
故选:D.
3、已知,,,,若与共线,则( )
A.1 B.2 C.或2 D.或1
【答案】D
【知识点】用坐标表示平面向量、由向量共线(平行)求参数
【分析】首先求出与的坐标,再根据向量共线的坐标表示得到方程,解得即可.
【详解】因为,,,,
所以,,
又与共线,故,解得或.
故选:D
4、已知向量满足,则=( )
A.5 B.-5 C.-11 D.11
【答案】B
【知识点】利用坐标求向量的模、平面向量线性运算的坐标表示
【分析】由题可求,再求值即可.
【详解】,
,,
所以.
故选:B.
5、已知向量,,若,则( )
A. B.1 C. D.4
【答案】A
【分析】根据向量平行的坐标表示列方程求解即可.
【详解】因为向量,,且,
所以,解得,
故选:A.
6、若,,下列正确的是( )
A. B.
C.方向上的投影向量是 D.
【答案】C
【知识点】由坐标判断向量是否共线、向量垂直的坐标表示、求投影向量
【分析】根据向量平行的坐标表示判断A,根据向量垂直的坐标表示判断B、D,根据投影向量的定义判断C.
【详解】由已知,,
所以,,
因为,所以不平行,故A错误;
因为,所以不垂直,故B错误;
因为方向上的投影向量为,故C正确;
因为,所以不垂直,故D错误.
故选:C.
7、在平行四边形中,,,,为边上一点,若,则线段的长为( )
A. B. C.3 D.
【答案】A
【分析】利用向量垂直则数量积为0,求出,再平方求向量的模即可.
【详解】设,如图,
因为,
所以,
即,解得,
所以,
,
故选:A
8、已知平面向量,,且,则( )
A.5 B. C.37 D.
【答案】B
【知识点】坐标计算向量的模、由向量共线(平行)求参数
【分析】由向量共线的坐标表示及模长公式即可求解.
【详解】,
因为,
可得:,即,所以,
所以,
故选:B
9、若向量 满足 ,且 ,则向量 和向量 的夹角为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用向量垂直、数量积的运算可得答案.
【详解】因为 ,所以,
即,
可得,因为,所以.
故选:C.
10、已知向量,,则,(,),则下列表述正确的是( )
A.存在唯一的实数对,使得 B.存在唯一的实数对,使得
C.存在唯一的实数对,使得 D.存在唯一的实数对,使得
【答案】C
【分析】由题意,,由向量平行的充要条件判断A;由向量垂直的充要条件判断B;由向量相等的充要条件判断C,由向量模的计算公式判断D.
【详解】因为向量,,则,,
对于A,当且仅当,即,
即,由此可知存在无数组实数对,使得,故A错误;
对于B,当且仅当,
即,即,
当时,该方程不成立,此时不存在实数对,使得,
当时,此时,由此可知存在实数对,使得,
当且时,此时存在无数对实数对,使得,故B错误;
对于C,当且仅当,解得,故C正确;
对于D,,
即,进而可得
故当或者时,此时有无数组实数对,使得,故D错误.
故选:C.
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