内容正文:
期中复习讲义01 平面向量
【考点一】 平行向量(共线向量)
【考点九】 平面向量共线定理的推论
【考点二】 向量加法、减法的法则
【考点十】 用基底表示向量
【考点三】 向量的线性运算的几何应用
【考点十一】 平面向量基本定理的应用
【考点四】 平面向量数量积的几何意义
【考点十二】 平面向量线性运算的坐标表示
【考点五】用定义求向量的数量积
【考点十三】由向量共线(平行)求参数
【考点六】数量积的运算律
【考点十四】向量在几何中的应用
【考点七】向量夹角的计算
【考点十五】向量在物理中的应用
【考点八】垂直关系的向量表示
一、向量的基本概念(基础考点)
1. 向量定义
既有大小又有方向的量称为向量。
几何表示:有向线段 ( 起点, 终点)
字母表示:,,
向量的模(大小):,
2. 特殊向量
零向量:,,方向任意
单位向量:;与 同向的单位向量:
共线向量(平行向量):方向相同或相反的非零向量;记作 ;规定: 任意向量
相等向量: 且方向相同
相反向量: 且方向相反
二、向量的线性运算(几何+坐标,期中必考)
1. 向量加法
三角形法则:首尾相接
平行四边形法则:共起点,以 为邻边作平行四边形,对角线为和
运算律
交换律: 结合律:
2. 向量减法
三角形法则:共起点,差向量指向被减向量,
3. 向量数乘
大小:
方向
:与 同向 :与 反向 :
运算律()
4. 坐标运算(设 )
加法: 减法:
数乘: 模长:
三、向量共线定理(高频考点)
1. 共线定理
,则 唯一实数,使
2. 坐标形式()
3. 三点共线判定
三点共线 ,使
4. 中点公式
在 中, 为 中点,
四、平面向量基本定理(核心基底考点)
1. 定理内容
若 是同一平面内不共线向量,则对平面内任意向量,存在唯一一对实数,使
称为一组基底
2. 正交基底(直角坐标)
取 (垂直单位向量),则
五、向量的数量积(期中重点、难点)
1. 定义( 为 夹角,)
结果是实数,不是向量
2. 坐标运算()
3. 核心性质
模平方:
垂直充要条件:
夹角公式:
4. 投影(实数)
在 上的投影:
投影向量:
5. 运算律
交换律:
数乘结合律:
分配律:
易错:(结合律不成立)
【考点一】平行向量(共线向量)
1.(23-24高一下·天津河北·期中)下列说法中,正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若且,则 D.若,则
【答案】B
【分析】对于A:根据向量与数量的定义分析判断;对于B:根据向量相等和向量共线分析判断;对于C:举反例说明即可;对于D:根据零向量和向量共线分析判断.
【详解】对于选项A:因为为向量,均为数量,故A错误;
对于选项B:根据相等向量与平行向量的关系,知,即有,故B正确;
对于选项C:例如,满足且,但,故C错误;
对于选项D:由零向量可知:对任意,均有,即不一定成立,故D错误;
故选:B
2.(23-24高一下·北京·期中)已知是平面内四个不同的点,则“”是“四边形为平行四边形”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】根据向量平行的意义进行判断即可.
【详解】一方面,时,可能共线,此时不构成四边形,充分性不成立;
另一方面,四边形为平行四边形时,则,故,必要性成立.
故“”是“四边形为平行四边形”的必要不充分条件.
故选:B
3.(23-24高一下·安徽马鞍山·期中)下列结论正确的是:( )
A.若与都是单位向量,则.
B.若与是平行向量,则.
C.若用有向线段表示的向量与相等,则点M,N重合
D.直角坐标平面上的x轴、y轴都是向量
【答案】C
【分析】根据题意,由平面向量的相关定义,对选项逐一判断,即可得到结果.
【详解】对于A、B,只有当与的方向相同且模长相等时才有,故A、B均错误;
对于C,若向量,又因为A是公共点,所以M与N重合,故正确;
对于D,因为轴与轴只有方向没有大小,所以都不是向量,故D错误;
故选:C.
4.(23-24高一下·广东广州·期中)下列说法正确的是( )
A.若,,则 B.若,则
C.对任意非零向量,是和它同向的一个单位向量 D.零向量没有方向
【答案】C
【分析】结合共线向量、单位向量、零向量的定义逐项判断即得.
【详解】对于A,当时,任意向量都与共线,则不一定共线,A错误;
对于B,向量不能比较大小,B错误;
对于C,对任意非零向量,是和它同向的一个单位向量,C正确;
对于D,零向量有方向,其方向是任意的,D错误.
故选:C
【考点二】向量加法、减法的法则
5.(24-25高一下·广东佛山·期中)( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据向量加法和减法运算公式化简求值.
【详解】.
故选:D.
6.(24-25高一下·贵州·期中)已知菱形的棱长为2,则( )
A.20 B.4 C.16 D.12
【答案】B
【分析】利用向量加减运算法则得到.
【详解】.
故选:B
7.(23-24高一下·湖北黄冈·期中)______
【答案】
【分析】根据向量加、减法法则及运算律计算可得.
【详解】
.
故答案为:
8.(24-25高一下·江西南昌·期中)化简:
(1);
(2).
【答案】(1)
(2)
【分析】根据向量的线性运算法则和向量的运算律,准确计算,即可求解.
【详解】(1)解:由向量的线性运算法则,
可得.
(2)解:由向量的运算法则,可得.
【考点三】向量的线性运算的几何应用
9.(24-25高一下·陕西榆林·期中)在平行四边形中,点,满足,,则等于( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由向量的加减法和数乘运算法则直接求解即可
【详解】平行四边形中,
由,,得,
所以.
故选:D
10.(23-24高一下·江苏南京·期中)如图,在中,点是边上一点,点是边的中点,与交于点,有下列四个说法:
甲:;乙:;
丙:;丁:;
若其中有且仅有一个说法是错误的,则该错误的说法为( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【分析】结合三角形重心性质及向量线性运算进行合情推理即可判断.
【详解】若,则点是的重心,则有,
所以甲乙中必有一个是错误的,所以丙丁正确,
由丁:知,点不是边的中点,所以甲说法错误.
故选:A
11.(23-24高一下·湖北武汉·期中)已知等腰梯形中,,,E为BC的中点,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据向量的线性运算法则进行代换即可求解.
【详解】因为,
所以,即,
又的中点为E,
所以,
故选:D.
12.(23-24高一下·山西·期中)在四边形中,,点是四边形所在平面上一点,满足.设分别为四边形与的面积,则______.
【答案】
【分析】设出梯形两底的长,取AB,CD,BD,AC的中点M,N,X,Y,并探讨它们的关系,结合已知向量等式确定点P的位置并求出,再由三角形、梯形面积公式求解即得.
【详解】在四边形中,,则四边形是梯形,且,令,,
记M,N,X,Y分别是AB,CD,BD,AC的中点,显然,
于是点M,X,Y,N顺次共线并且,
显然,,而,则,
因此点P在线段XY上,且,设A到MN的距离为h,
由面积公式可知.
故答案为:
【考点四】平面向量数量积的几何意义
13.(24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中)在平面直角坐标系中,,,,则在上的投影向量的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据在上的投影向量为可求出结果.
【详解】因为,,,
所以,,
所以在上的投影为,
所以在上的投影向量为.
故选:C
14.(24-25高一下·广东清远·期中)已知是圆的弦,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据数量积的几何意义即可求解。
【详解】如图:取弦的中点为,
,
故选:D
15.(24-25高一下·江西上饶·期中)已知向量,,满足,,且与的夹角、与的夹角均为,则在方向上的投影数量为( )
A. B.4 C. D.8
【答案】A
【分析】根据投影数量的定义由数量积直接计算即可.
【详解】在方向上的投影数量为
.
故选:A.
16.(24-25高一下·四川资阳·期中)在△ABC中,已知AB=4,AC=5,BC=3,则在方向上的投影数量为___________.
【答案】-4
【分析】由题知,,再根据向量投影的定义求解即可.
【详解】因为在中,AB=4,AC=5,BC=3,
所以,即,所以,
则,
所以在方向上的投影数量为.
故答案为:.
【考点五】用定义求向量的数量积
17.(24-25高一下·四川成都·期中)已知,,和的夹角是,则( )
A. B. C.24 D.-24
【答案】C
【分析】利用向量数量积公式求出答案.
【详解】.
故选:C.
18.(24-25高一下·广东广州·期中)若,,与的夹角为,则( )
A.12 B. C. D.
【答案】D
【分析】应用平面向量数量积公式计算求解.
【详解】因为,,与的夹角为,
则.
故选:D.
19.(24-25高一下·河南郑州·期中)已知,与的夹角为,则_________.
【答案】2
【分析】根据向量数量积的定义即可求得答案.
【详解】由题意得,
故答案为:2
20.(23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中)在中,,则______.
【答案】9
【分析】根据题意可得为直角三角形,利用向量数量积定义计算可得结果.
【详解】易知,即可得;
可得;
所以.
故答案为:9
【考点六】数量积的运算律
21.(24-25高一下·广东惠州·期中)已知是边长为的正三角形,EF为的外接圆的一条直径,为的边上的动点,则的最大值为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
【答案】C
【分析】根据给定条件,利用数量积的运算律由表示,再求出最大值.
【详解】如图,EF为外接圆的直径,为EF的中点,则外接圆半径为,
则,
当为正边的中点时,,所以的最大值为3.
故选:C
22.(24-25高一下·山东日照·期中)在平行四边形中,,E为的中点.若,则的长为( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】利用平行四边形中的向量相等,结合已知数量积等式,利用向量的线性运算法则以及向量数量积的运算得到关于的方程,解之即可.
【详解】
因为平行四边形中, ,,E为的中点,
设,由得,
,
即,
解得或(舍去);
故选:C.
23.(24-25高一下·浙江杭州·期中)如图,为半圆的直径,点为的中点,点为线段上的一动点(含端点,).若,则的取值范围是______.
【答案】
【分析】由圆的性质得到,然后根据数量积的性质得到,最后根据的范围计算即可.
【详解】因为点为的中点,,所以,
,
因为点为线段上的一动点,,
所以,所以的取值范围是.
故答案为:.
24.(24-25高一下·山东日照·期中)在中,为钝角,点O为所在平面内一点,,且满足,,线段OB交线段AC于点M.
(1)若,求;
(2)在(1)的条件下,求的取值范围;
(3)设,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)由,根据垂直向量数量积为,展开得到,同理,所以是三角形外心.再利用圆周角与圆心角关系得.通过,结合夹角余弦值列出方程求出.
(2)设,对先平方再开方,利用向量数量积运算化简,得到关于的表达式,根据三角函数性质求范围.
(3)设,通过向量运算得到,两边平方建立等式,经过变形和换元等操作求即的最值.
【详解】(1)因为,
所以,所以,
同理可得,所以点是的外心.
因为且,
化简得,
所以.
(2)由(1)知,点是的外心.设,
.
因为,所以
所以.
(3)设,则,
因为,所以,
所以,
两边同时平方得,,所以,
令,当且仅当即时,等号成立.
所以的最小值为.
【考点七】向量夹角的计算
25.(23-24高一下·陕西咸阳·期中)在中,,BC,AC边上的两条中线AM,BN相交于点P,则的余弦值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据向量的线性运算,结合夹角公式即可求解.
【详解】由题意可知:,
且,
,
,
故选:B
26.(24-25高一下·安徽芜湖·期中)设为非零向量,,两组向量和均由2个和2个排列而成,若所有可能取值中的最小值为,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】依题意将两组向量中所有的排列可能全部列出,可得所有可能取值中的最小值,解方程可得结果.
【详解】设与的夹角为,
有以下3种可能:
(1);
(2);
(3),
易知(2)最小,则,
解得,由,得.
故选:A
27.(24-25高一下·福建厦门·期中)已知,则_____________.
【答案】/
【分析】由题意可得,利用两向量的夹角公式即可求解.
【详解】已知,则,
即,所以,
又,则,
因为,所以,
故答案为:.
28.(24-25高一下·广东深圳·期中)若是夹角为的两个单位向量,则.
(1)求和;
(2)求与的夹角.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)由向量数量积的运算性质即可求解;
(2)由向量数量积的运算性质及夹角公式即可求解;
【详解】(1)因为是夹角为的两个单位向量,所以,
所以,
所以,.
(2)因为,
所以,
因为,所以与的夹角为.
【考点八】垂直关系的向量表示
29.(24-25高一下·湖北恩施·期中)是三个平面向量,则“”是“”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.即不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】由数量积的运算律以及充分不必要条件的定义即可求解.
【详解】因为,所以;
反之,,则或或,
故是的充分不必要条件,
故选:B.
30.(24-25高一下·河南·期中)在中,角的对边分别为,若,则的形状是( )
A.等腰三角形 B.锐角三角形
C.直角三角形 D.等腰或直角三角形
【答案】A
【分析】利用向量数量积的运算律整理得到,取中点,结合向量的加法,得出,即可判断出是等腰三角形.
【详解】由,得,
取中点,因为,则,即,
所以是等膜三角形,
故选:A.
31.(24-25高一下·新疆克拉玛依·期中)已知和为相互垂直的单位向量,则_____.
【答案】
【分析】由题意可知,再由模长的公式展开计算即可.
【详解】因为和为相互垂直的单位向量,所以,
.
故答案为:.
32.(24-25高一下·辽宁丹东·期中)(1)已知,若与平行,求;
(2)已知与的夹角为,若与垂直,求实数的值.
【答案】(1);(2).
【分析】(1)由向量坐标运算,利用向量平行的坐标公式,建站方程解得参数,根据模长公式,可得答案;
(2)由向量数量积的定义以及运算律,利用垂直向量,可得答案.
【详解】(1)因为,
且与平行,所以,解得,所以,
所以.
(2)已知与的夹角为,所以,
因为与垂直,所以
所以.
【考点九】平面向量共线定理的推论
33.(24-25高一下·安徽池州·期中)在中,点在边上,且满足,点为上任意一点,若实数满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先根据平面向量基本定理及共线向量定理的推论,由三点共线得,且,再根据“1”的代换,运用基本不等式可得答案.
【详解】由,可得,
由三点共线可得,且,
所以,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为.
故选:C.
34.(23-24高一下·江苏宿迁·期中)如图, 在△ABC中, P是线段BN上的一点,若 则实数m等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由题可得,然后利用三点共线的推论即可得出答案.
【详解】,
,
因为P、B、N三点共线,所以,
故选:D.
35.(23-24高一下·福建·期中)如图,在中,点O 是BC 的中点,过点O的直线分别交直线AB,AC于不同的两点M,N.设AB=,AC=,则的最小值为________.
【答案】
【分析】根据三点共线求得的等量关系式,结合基本不等式求得的最小值.
【详解】根据题意,,所以,
所以,
又,,
所以,
因为三点共线,所以,
由图可知,,
所以,
当且仅当,即、时取等号,
所以的最小值为.
故答案为:
36.(24-25高一下·河南·期中)如图,在等腰梯形中,,,,,与交于点G,记,.
(1)用,表示,;
(2)记的面积为,的面积为,求的值.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)根据平面向量加法和减法的几何意义,结合平面向量基本定理进行求解即可;
(2)根据平面向量加法和减法的几何意义,结合平面共线向量的性质、三角形面积性质进行求解即可.
【详解】(1);
;
(2)设,连接,
,
,
则,解得,
设边上的高为,边上的高为,
则,
所以.
【考点十】用基底表示向量
37.(24-25高一下·山东威海·期中)在中,D,E分别是边BC和AC的中点,若,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题:,变形即可.
【详解】由题:,
故,
故选:B.
38.(24-25高一下·吉林长春·期中)如图,在平行四边形中,为的中点,与交于点,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】利用几何关系,确定,再利用向量的线性运算,即可求解.
【详解】因为,所以,
由题可知,所以,
即.
故选:A
39.(24-25高一下·吉林·期中)在菱形中,是的中点,若,则 __________ .
【答案】
【分析】根据平面向量基本定理及向量的线性运算将题中的向量用,表示出来,根据向量数量积的运算律,化简整理整体代换即可求解.
【详解】
在菱形中,由平面向量的加法法则可知:.
∵是的中点,∴.
故答案为:.
40.(24-25高一下·山东济宁·期中)如图,在梯形中,已知,,,点E、F分别在直线和上,且,,连接交于点P.
(1)设,用和表示,并求实数t的值;
(2)求的取值范围.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)建立平面直角坐标系,结合题意求得、、的坐标,然后求出,,结合平面向量基本定理求出和表示的式子,再根据B、P、D三点共线,列式算出实数t的值;
(2)根据平面向量的坐标运算法则求出,然后根据向量模的公式,结合二次函数的性质求出求的取值范围.
【详解】(1)以A为坐标原点,所在直线为x轴,过点A作的垂线为y轴,建立平面直角坐标系,
则,,,,
可得,,,
则,
根据平面向量的加法法则,可得,
设,
可得,解得,
所以;若,
则根据B、P、D三点共线,可知存在实数m,使,
所以,解得.
(2)因为,,
可得,
所以,
即,当且仅当时,等号成立,
所以的取值范围为.
【考点十一】平面向量基本定理的应用
41.(24-25高一下·重庆·期中)在中,点D,N分别满足,,若,,,则有序实数对为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用共线向量及向量的加减运算,再结合平面向量基本定理即可求解.
【详解】由,,,,
则,,
所以有,
又因为,所以,
故选:B .
42.(24-25高一下·山东济南·期中)已知点是内一点,若.过点作直线分别与、交于点、,且(),(),则的最小值是( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】C
【分析】根据向量线性运算可得,结合基本不等式可得最值.
【详解】
如图所示,设中点为,
由,则,
即,
又过点作直线分别与、交于点、,
设,
则,
所以,即,
又,,
则,
当且仅当,即时,等号成立,
故选:C.
43.(24-25高一下·内蒙古乌海·期中)如图所示,在△OAB中,,,M,N分别是OA,OB上的点,且,.设AN与BM交于点P,用向量表示=_____
【答案】
【分析】先根据相似三角形求出点P在线段上的具体位置,再根据平面向量的加减法几何运算,用平面向量基底表示出目标向量即可.
【详解】
如图所示,作中点,连接,是得三等分点,则,
在中点为中点,点为中点,所以,
所以,因为,可得,
所以,
由,
故答案为:.
44.(24-25高一下·辽宁·期中)设,已知向量,,且.
(1)求的值;
(2)求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先求出及的坐标,再根据两向量垂直其数量积为0计算即可;
(2)当时,分别求出,及,再根据向量夹角的公式求解即可.
【详解】(1)由题得,
因为,
所以,
所以,
解得或,
又,所以.
(2)当时,,
所以,
所以,
,
又因为,所以,
所以.
【考点十二】平面向量线性运算的坐标表示
45.(24-25高一下·黑龙江鸡西·期中)已知向量,,若,则( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】B
【分析】由向量的坐标运算及数量积的坐标表示列方程求参数值.
【详解】因为向量,,
所以,
因为,
所以,
则.
故选:B.
46.(23-24高一下·天津河西·期中)正六边形中,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】依题意建立平面直角坐标系,根据平面向量线性运算的坐标表示计算可得.
【详解】由正六边形的性质可得,则以,所在直线分别为,轴建立平面直角坐标系,
设正六边形的边长为,则,,,,
所以,,,
设,
则,
所以,解得,
所以.
故选:B.
47.(24-25高一下·广东深圳·期中)已知点,向量,点是线段上靠近点的三等分点,求点的坐标______.
【答案】
【分析】由题,设,代入坐标运算解方程求出点的坐标.
【详解】由题,设,
所以,即,
所以,解得,
所以点的坐标为.
故答案为:
48.(24-25高一下·海南省直辖县级单位·期中)已知向量,.
(1)求向量与的夹角的正弦值;
(2)若向量,求实数t的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用平面向量加法的坐标运算求出,再利用数量积的定义求出夹角的余弦值,最后利用同角三角函数的基本关系求出正弦值即可.
(2)利用平面向量加法的坐标运算求出,,再利用平面向量平行的性质建立方程,求解参数即可.
【详解】(1)由向量,
得到,,,
由数量积的定义得,
而,则,
由同角三角函数的基本关系得,解得.
(2)由题意得向量,
则,,
而,得到,解得.
【考点十三】由向量共线(平行)求参数
49.(24-25高一下·新疆乌鲁木齐·期末)已知向量,,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用向量平行的坐标表示直接求解即可.
【详解】由,,可得:
,解得.
故选:C.
50.(24-25高一下·山东济南·期中)已知向量,若,则实数( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由向量平行的坐标运算,代入计算,即可得到结果.
【详解】由条件可得,
,
由可得,解得.
故选:B
51.(24-25高一下·广东潮州·期中)已知向量, ,,若,,则___________.
【答案】10
【分析】首先根据向量平行和垂直的条件求出和的值,然后计算,进而利用向量的坐标运算得到,再求模即可.
【详解】因为,,且,
所以存在一个实数,使得,
即,则,,
解得,得到,而,
因为,所以,解得.
则,,
因为,所以,
由向量模的坐标运算公式得.
故答案为:10
52.(24-25高一下·海南省直辖县级单位·期中)已知向量,.
(1)求向量与的夹角的正弦值;
(2)若向量,求实数t的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用平面向量加法的坐标运算求出,再利用数量积的定义求出夹角的余弦值,最后利用同角三角函数的基本关系求出正弦值即可.
(2)利用平面向量加法的坐标运算求出,,再利用平面向量平行的性质建立方程,求解参数即可.
【详解】(1)由向量,
得到,,,
由数量积的定义得,
而,则,
由同角三角函数的基本关系得,解得.
(2)由题意得向量,
则,,
而,得到,解得.
【考点十四】向量在几何中的应用
53.(24-25高一下·贵州遵义·期中)在中,,若的面积为6,则的面积是( )
A.2 B.3 C.4 D.6
【答案】B
【分析】由得,进而得,再由得,进而可得.
【详解】因为,所以,所以,
所以,又,所以,
所以,所以.
故选:B
54.(24-25高一下·广东深圳·期中)已知是边长为2的正八边形内的一点,为其中心,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】先由正八边形的对称性和向量的运算法则将转化为,然后求出正八边形的内角大小,根据数量积的几何意义,将问题转化为求解的最值,结合图形可得取得最值时的位置,最后结合平面几何知识求得结果.
【详解】由正八边形的对称性可知,
,
易知正八边形的每个内角为,
设与的夹角为,则,
所以当最大时,取得最大值,当最小时,取得最小值.
如图,过点作垂直的延长线于点,过点作垂直的延长线于点,
可知当在线段上时,取得最大值,,
此时.
当在线段上时,取得最小值,此时,
此时,
故的取值范围为.
故选:A.
55.(24-25高一下·辽宁·期中)设向量,,满足,,,则的最大值为________.
【答案】;
【分析】如图,设,由题可得终点C所在图形,据此可得答案.
【详解】如图,设,由题可得,,
取AB中点为D,过D做AB垂线,在垂线上取点E,F,使,
从而可使,再以E,F为圆心,为半径作圆,
则当一点G分别在两圆优弧上时,.
注意到,则,即终点C在两圆优弧上.
由图可得,当C在圆E优弧上,且C,E,O三点共线时最大.
则.
故答案为:
56.(24-25高一下·云南丽江·期中)已知,是单位向量,且.
(1)若非零向量满足,求的最大值;
(2)若向量满足,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设为向量与的夹角,表示,推出,进而得到最大值;
(2)方法一:令,,,则,,根据几何关系求解;
(2)方法二:令,,,,则,所以点在以点为圆心,半径为的圆上,当点,,共线时,得到最大值和最小值,进而得到答案.
【详解】(1)因为,
所以
,其中为向量与的夹角,
所以.
又,,
所以,
所以的最大值为.
(2)方法一:由,得.
又,且,
不妨令,,,则.
又,
故根据几何关系可知,,
所以的取值范围是.
方法二: 令,,,,
则.
又,
所以点在以点为圆心,半径为的圆上,
如图所示,易知当点,,共线时,取得最值,
最大值为,最小值为,
所以的取值范围是.
【考点十五】向量在物理中的应用
57.(24-25高一下·甘肃酒泉·期中)如图所示,支座A受,两个力的作用,已知,与水平线成角,,沿水平方向,两个力的合力F的大小,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用平行四边形法则及向量夹角公式求解.
【详解】依题意,,则,
即,所以.
故选:D
58.(24-25高一下·河南·期中)长江某段南北两岸平行,如图,江面宽度.一艘游船从南岸码头点出发航行到北岸.已知游船在静水中的航行速度的大小为,水流速度的大小为.设和的夹角为,当船的航行距离最短时下列正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据航行距离最短有合成速度垂直于两岸,即,再应用诱导公式化简,即可得.
【详解】要使船的航行距离最短,只需合成速度垂直于两岸,
所以,即.
故选:C
59.(24-25高一下·广东东莞·期中)如图,一条河某一段的宽度为8km,一艘船从河岸边的A地出发,向河对岸航行.已知船的速度大小为5km/h,水流速度的大小为3km/h,当航程最短时,预计这艘船行驶到河对岸需要时间为__________h.
【答案】2
【分析】当实际速度垂直于河岸航程最短,根据向量加法的平行四边形法则求解即可.
【详解】当实际速度垂直于河岸,船的航程最短,
设实际速度、船速、水流速度分别为、、,
如图,,已知,
则,河宽,
所以,船的航行时间,
所以,当航程最短时,这艘船行驶完全程需要.
故答案为:2.
60.(24-25高一下·山西阳泉·期中)一条河南北两岸平行.如图所示,河面宽度,一艘游船从南岸码头点出发航行到北岸.游船在静水中的航行速度是,水流速度的大小为.设和的夹角为,北岸上的点在点的正北方向.
(1)若游船沿到达北岸点所需时间为,求的大小和的值;
(2)当时,游船航行到北岸的实际航程是多少?
【答案】(1),;
(2).
【分析】(1)设游船的实际速度为,由速度合成得,根据求得结果.
(2)设到达北岸点所用时间为,根据计算长度,得出结果.
【详解】(1)设游船的实际速度大小为,
由,得,.
如图所示速度合成示意图,由,得,
.
所以的大小为的值为.
(2)当时,设到达北岸点所用时间为,作出向量加法示意图如图所示,
,则,
在Rt中,,从而,因此,
故游船的实际航程为.
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期中复习讲义01 平面向量
【考点一】 平行向量(共线向量)
【考点九】 平面向量共线定理的推论
【考点二】 向量加法、减法的法则
【考点十】 用基底表示向量
【考点三】 向量的线性运算的几何应用
【考点十一】 平面向量基本定理的应用
【考点四】 平面向量数量积的几何意义
【考点十二】 平面向量线性运算的坐标表示
【考点五】用定义求向量的数量积
【考点十三】由向量共线(平行)求参数
【考点六】数量积的运算律
【考点十四】向量在几何中的应用
【考点七】向量夹角的计算
【考点十五】向量在物理中的应用
【考点八】垂直关系的向量表示
一、向量的基本概念(基础考点)
1. 向量定义
既有大小又有方向的量称为向量。
几何表示:有向线段 ( 起点, 终点)
字母表示:,,
向量的模(大小):,
2. 特殊向量
零向量:,,方向任意
单位向量:;与 同向的单位向量:
共线向量(平行向量):方向相同或相反的非零向量;记作 ;规定: 任意向量
相等向量: 且方向相同
相反向量: 且方向相反
二、向量的线性运算(几何+坐标,期中必考)
1. 向量加法
三角形法则:首尾相接
平行四边形法则:共起点,以 为邻边作平行四边形,对角线为和
运算律
交换律: 结合律:
2. 向量减法
三角形法则:共起点,差向量指向被减向量,
3. 向量数乘
大小:
方向
:与 同向 :与 反向 :
运算律()
4. 坐标运算(设 )
加法: 减法:
数乘: 模长:
三、向量共线定理(高频考点)
1. 共线定理
,则 唯一实数,使
2. 坐标形式()
3. 三点共线判定
三点共线 ,使
4. 中点公式
在 中, 为 中点,
四、平面向量基本定理(核心基底考点)
1. 定理内容
若 是同一平面内不共线向量,则对平面内任意向量,存在唯一一对实数,使
称为一组基底
2. 正交基底(直角坐标)
取 (垂直单位向量),则
五、向量的数量积(期中重点、难点)
1. 定义( 为 夹角,)
结果是实数,不是向量
2. 坐标运算()
3. 核心性质
模平方:
垂直充要条件:
夹角公式:
4. 投影(实数)
在 上的投影:
投影向量:
5. 运算律
交换律:
数乘结合律:
分配律:
易错:(结合律不成立)
【考点一】平行向量(共线向量)
1.(23-24高一下·天津河北·期中)下列说法中,正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C.若且,则 D.若,则
2.(23-24高一下·北京·期中)已知是平面内四个不同的点,则“”是“四边形为平行四边形”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
3.(23-24高一下·安徽马鞍山·期中)下列结论正确的是:( )
A.若与都是单位向量,则.
B.若与是平行向量,则.
C.若用有向线段表示的向量与相等,则点M,N重合
D.直角坐标平面上的x轴、y轴都是向量
4.(23-24高一下·广东广州·期中)下列说法正确的是( )
A.若,,则 B.若,则
C.对任意非零向量,是和它同向的一个单位向量 D.零向量没有方向
【考点二】向量加法、减法的法则
5.(24-25高一下·广东佛山·期中)( )
A. B. C. D.
6.(24-25高一下·贵州·期中)已知菱形的棱长为2,则( )
A.20 B.4 C.16 D.12
7.(23-24高一下·湖北黄冈·期中)______
8.(24-25高一下·江西南昌·期中)化简:
(1);
(2).
【考点三】向量的线性运算的几何应用
9.(24-25高一下·陕西榆林·期中)在平行四边形中,点,满足,,则等于( )
A. B.
C. D.
10.(23-24高一下·江苏南京·期中)如图,在中,点是边上一点,点是边的中点,与交于点,有下列四个说法:
甲:;乙:;
丙:;丁:;
若其中有且仅有一个说法是错误的,则该错误的说法为( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
11.(23-24高一下·湖北武汉·期中)已知等腰梯形中,,,E为BC的中点,则( )
A. B.
C. D.
12.(23-24高一下·山西·期中)在四边形中,,点是四边形所在平面上一点,满足.设分别为四边形与的面积,则______.
【考点四】平面向量数量积的几何意义
13.(24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中)在平面直角坐标系中,,,,则在上的投影向量的坐标为( )
A. B. C. D.
14.(24-25高一下·广东清远·期中)已知是圆的弦,且,则( )
A. B. C. D.
15.(24-25高一下·江西上饶·期中)已知向量,,满足,,且与的夹角、与的夹角均为,则在方向上的投影数量为( )
A. B.4 C. D.8
16.(24-25高一下·四川资阳·期中)在△ABC中,已知AB=4,AC=5,BC=3,则在方向上的投影数量为___________.
【考点五】用定义求向量的数量积
17.(24-25高一下·四川成都·期中)已知,,和的夹角是,则( )
A. B. C.24 D.-24
18.(24-25高一下·广东广州·期中)若,,与的夹角为,则( )
A.12 B. C. D.
19.(24-25高一下·河南郑州·期中)已知,与的夹角为,则_________.
20.(23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中)在中,,则______.
【考点六】数量积的运算律
21.(24-25高一下·广东惠州·期中)已知是边长为的正三角形,EF为的外接圆的一条直径,为的边上的动点,则的最大值为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
22.(24-25高一下·山东日照·期中)在平行四边形中,,E为的中点.若,则的长为( )
A. B.1 C.2 D.3
23.(24-25高一下·浙江杭州·期中)如图,为半圆的直径,点为的中点,点为线段上的一动点(含端点,).若,则的取值范围是______.
24.(24-25高一下·山东日照·期中)在中,为钝角,点O为所在平面内一点,,且满足,,线段OB交线段AC于点M.
(1)若,求;
(2)在(1)的条件下,求的取值范围;
(3)设,求的最小值.
【考点七】向量夹角的计算
25.(23-24高一下·陕西咸阳·期中)在中,,BC,AC边上的两条中线AM,BN相交于点P,则的余弦值是( )
A. B. C. D.
26.(24-25高一下·安徽芜湖·期中)设为非零向量,,两组向量和均由2个和2个排列而成,若所有可能取值中的最小值为,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
27.(24-25高一下·福建厦门·期中)已知,则_____________.
28.(24-25高一下·广东深圳·期中)若是夹角为的两个单位向量,则.
(1)求和;
(2)求与的夹角.
【考点八】垂直关系的向量表示
29.(24-25高一下·湖北恩施·期中)是三个平面向量,则“”是“”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.即不充分也不必要条件
30.(24-25高一下·河南·期中)在中,角的对边分别为,若,则的形状是( )
A.等腰三角形 B.锐角三角形
C.直角三角形 D.等腰或直角三角形
31.(24-25高一下·新疆克拉玛依·期中)已知和为相互垂直的单位向量,则_____.
32.(24-25高一下·辽宁丹东·期中)(1)已知,若与平行,求;
(2)已知与的夹角为,若与垂直,求实数的值.
【考点九】平面向量共线定理的推论
33.(24-25高一下·安徽池州·期中)在中,点在边上,且满足,点为上任意一点,若实数满足,则的最小值为( )
A. B. C. D.
34.(23-24高一下·江苏宿迁·期中)如图, 在△ABC中, P是线段BN上的一点,若 则实数m等于( )
A. B. C. D.
35.(23-24高一下·福建·期中)如图,在中,点O 是BC 的中点,过点O的直线分别交直线AB,AC于不同的两点M,N.设AB=,AC=,则的最小值为________.
36.(24-25高一下·河南·期中)如图,在等腰梯形中,,,,,与交于点G,记,.
(1)用,表示,;
(2)记的面积为,的面积为,求的值.
【考点十】用基底表示向量
37.(24-25高一下·山东威海·期中)在中,D,E分别是边BC和AC的中点,若,,则( )
A. B. C. D.
38.(24-25高一下·吉林长春·期中)如图,在平行四边形中,为的中点,与交于点,则( )
A. B.
C. D.
39.(24-25高一下·吉林·期中)在菱形中,是的中点,若,则 __________ .
40.(24-25高一下·山东济宁·期中)如图,在梯形中,已知,,,点E、F分别在直线和上,且,,连接交于点P.
(1)设,用和表示,并求实数t的值;
(2)求的取值范围.
【考点十一】平面向量基本定理的应用
41.(24-25高一下·重庆·期中)在中,点D,N分别满足,,若,,,则有序实数对为( )
A. B. C. D.
42.(24-25高一下·山东济南·期中)已知点是内一点,若.过点作直线分别与、交于点、,且(),(),则的最小值是( )
A.2 B. C.3 D.
43.(24-25高一下·内蒙古乌海·期中)如图所示,在△OAB中,,,M,N分别是OA,OB上的点,且,.设AN与BM交于点P,用向量表示=_____
44.(24-25高一下·辽宁·期中)设,已知向量,,且.
(1)求的值;
(2)求.
【考点十二】平面向量线性运算的坐标表示
45.(24-25高一下·黑龙江鸡西·期中)已知向量,,若,则( )
A. B.1 C.2 D.3
46.(23-24高一下·天津河西·期中)正六边形中,,,则( )
A. B. C. D.
47.(24-25高一下·广东深圳·期中)已知点,向量,点是线段上靠近点的三等分点,求点的坐标______.
48.(24-25高一下·海南省直辖县级单位·期中)已知向量,.
(1)求向量与的夹角的正弦值;
(2)若向量,求实数t的值.
【考点十三】由向量共线(平行)求参数
49.(24-25高一下·新疆乌鲁木齐·期末)已知向量,,若,则( )
A. B. C. D.
50.(24-25高一下·山东济南·期中)已知向量,若,则实数( )
A. B. C. D.
51.(24-25高一下·广东潮州·期中)已知向量, ,,若,,则___________.
52.(24-25高一下·海南省直辖县级单位·期中)已知向量,.
(1)求向量与的夹角的正弦值;
(2)若向量,求实数t的值.
【考点十四】向量在几何中的应用
53.(24-25高一下·贵州遵义·期中)在中,,若的面积为6,则的面积是( )
A.2 B.3 C.4 D.6
54.(24-25高一下·广东深圳·期中)已知是边长为2的正八边形内的一点,为其中心,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
55.(24-25高一下·辽宁·期中)设向量,,满足,,,则的最大值为________.
56.(24-25高一下·云南丽江·期中)已知,是单位向量,且.
(1)若非零向量满足,求的最大值;
(2)若向量满足,求的取值范围.
【考点十五】向量在物理中的应用
57.(24-25高一下·甘肃酒泉·期中)如图所示,支座A受,两个力的作用,已知,与水平线成角,,沿水平方向,两个力的合力F的大小,则( )
A. B. C. D.
58.(24-25高一下·河南·期中)长江某段南北两岸平行,如图,江面宽度.一艘游船从南岸码头点出发航行到北岸.已知游船在静水中的航行速度的大小为,水流速度的大小为.设和的夹角为,当船的航行距离最短时下列正确的是( )
A. B.
C. D.
59.(24-25高一下·广东东莞·期中)如图,一条河某一段的宽度为8km,一艘船从河岸边的A地出发,向河对岸航行.已知船的速度大小为5km/h,水流速度的大小为3km/h,当航程最短时,预计这艘船行驶到河对岸需要时间为__________h.
60.(24-25高一下·山西阳泉·期中)一条河南北两岸平行.如图所示,河面宽度,一艘游船从南岸码头点出发航行到北岸.游船在静水中的航行速度是,水流速度的大小为.设和的夹角为,北岸上的点在点的正北方向.
(1)若游船沿到达北岸点所需时间为,求的大小和的值;
(2)当时,游船航行到北岸的实际航程是多少?
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