内容正文:
第六章
强化课
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一、选择题
1.(2024·浙江杭州期中)已知向量,,且与 的夹角
,则 ( )
C
A. B. C. D.
【解析】 选C.根据题意,向量 ,
则 ,
则有 ,
所以 .
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2.(2023·全国甲卷)已知向量,,则 ,
( )
B
A. B. C. D.
【解析】 选B.因为,,所以 ,
,,,所以 ,
.故选B.
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3.已知向量,,若在上的投影向量为 ,则
( )
B
A. B. C. D.
【解析】 选B.因为,,所以在 上的投影向量为
,所以 .因为
,所以 .
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4.在直角梯形中,,,,,是
的中点,则 ( )
C
A.32 B.48 C.80 D.64
【解析】 选C.因为 ,过点C作
于点(图略),所以 ,
.
同理可得 ,
所以 .
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5.(2024·山东淄博期中)《易经》是阐述天地世间关
于万象变化的古老经典.如图所示的是由《易经》中记载
的八卦图抽象出的几何图形.图中正八边形代表八卦,中
间的圆代表阴阳太极图,其余八块面积相等的图形代表
八卦田.已知正八边形的边长为,点 是
B
A. B. C. D.4
正八边形边上的一点,则 的最小值是( )
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【解析】 选B.如图,过点作直线的垂线 ,垂足
为, ,
, .
当点在线段上时,, 取得最小值,
不妨取点在点上,此时,,则 ,则
,,故 的最小值为
.故选B.
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6.在直角梯形中,,,且, .若线段
上存在唯一的点满足,则线段 长度的取值范围是
( )
B
A. B. C. D.
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【解析】 选B.如图所示,以A为坐标原点,和 的方
向分别为轴和 轴的正方向建立平面直角坐标系.
则,,设的长为,则 ,
则, ,
所以 ,
解得或,由题意知点存在于线段 上且唯一,
可知线段长度的取值范围是 ,故选B.
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7.已知向量与的夹角为 ,,, ,
,在时取得最小值.当时,夹角 的取值
范围为( )
C
A., B., C., D.,
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【解析】 选C.由题意可得 ,
,所以,由二次函数知,当上式取最小值时,,由题意可得,求得,又 ,所以
.故选C.
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8.(多选)如图,正方形的边长为2,动点 在正方形内部及边上运
动, ,则下列结论正确的是( )
AC
A.点在线段上时, 为定值
B.点在线段上时, 为定值
C. 的最大值为2
D.使的点轨迹的长度为
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【解析】 选 .
以点A为坐标原点,,所在直线分别为轴、 轴建立
如图所示的平面直角坐标系,设点
,则 ,
,,,当点在线段 上时,
,,故A正确;当点在线段上时, 不
是定值,不为定值,故B错误;由 得,
,则, ,所以
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,故当时,即当点与点C重合时, 取得
最大值2,故C正确;由得,,直线交 轴于
点,交轴于点,,所以使的点轨迹为线段 ,且
,故D错误.
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9.(多选)(2024·福建福州月考)已知向量,,
是与 同向的单位向量,则下列结论正确的是( )
BD
A.与 共线
B.单位向量,
C.向量在向量上的投影向量为
D.若,,则
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【解析】 选.对于A,因为,所以不存在实数 ,使得
,则与 不共线,A错误;
对于B,, ,B正确;
对于C,在 上的投影向量为
, ,C错误;
对于D,因为,所以,D正确.故选 .
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10.(多选)设,均为单位向量,对任意的实数 有
恒成立,则( )
BD
A.与的夹角为 B.
C.的最小值为 D.的最小值为
【解析】 选.对于A,设,的夹角为 , ,
两边平方可得 ,即
对任意 恒成立,故可得
,即,则 ,
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即,又,故 ,故A错误;对于B,
,故B正确;对于C,
,
当且仅当 时取等号,故C错误;对于D,
,令
,当且仅当时,取得最小值,故
的最小值为,故D正确.故选 .
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二、填空题
11.已知向量,满足,,令,的夹角为 ,
则 _ ____.
解析:因为 ,
,
所以, ,
所以, ,
,
所以 .
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12.在中,,,若为中点,则 _____.
解析:由题意得 ,
所以 ,
故 ,
又 ,
两式相减得 ,
所以,所以 .
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13.如图是某自行车的平面结构示意图,圆 (前轮)、圆
(后轮)的半径均为,,以 为坐标原点,建
立如图所示的平面直角坐标系,设
为后轮上的一点,则在骑行的过程中,
当取得最小值时,点 到地面的距离为____.
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解析:由题图中坐标系可得,, ,
,所以
,,所以,当,即 时, 取得最小值为
,此时点的坐标为,故此时点到地面的距离为圆 的
半径,为 .
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14.已知平面向量,,满足与的夹角为锐角,, ,
,且的最小值为,则实数 ____,向量
的取值范围是__________________.
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解析:设与的夹角为 ,则 ,
,当 时,上式有最小值为
,因为的最小值为,所以 的最小值为3,
所以,解得.又,所以 ,
,此时.因为与的夹角为 ,且 ,
,,所以不妨设 ,
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,,,所以 ,所以向量
的取值范围是 .
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三、解答题
15.已知点,, .
(1)若最小,求实数 的值;
解:由已知得 ,
,
所以 ,
所以 ,
所以当时, 取最小值.
所以实数 的值为3.
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(2)若与夹角的余弦值为,求实数 的值.
解:, ,
化简得 ,
解得或 .
经检验,和均满足,所以实数 的值为4或
.
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16.在平面直角坐标系中,已知点,, .
(1)求 的值;
解:由题意可知, ,
所以 ,
所以 .
(2)若点是直线上的动点,求 的最小值.
解:如图所示,易知直线的方程为 ,不妨设
,则 ,当且仅当
时取等号,即时,取得最小值 .
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17.如图,圆是边长为4的正方形的内切圆,为圆周上一点,过
作,的垂线,垂足分别为,.设, .
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(1)求 的取值范围;
解:如图,以为原点,平行于的直线为 轴,平行于
的直线为 轴建立平面直角坐标系.
设点,由题可知 ,
,
,, ,
则, ,
, ,
则, ,
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所以
.
令, ,
则, ,
所以当时,有最小值为,当
时, 有最大值0,
所以的取值范围是 .
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(2)求 的最小值.
解: ,
令 ,
原式
,
当且仅当,即 时等号成立.
所以的最小值为 .
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