内容正文:
第16讲
向量与几何
数 学
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教材核心知识 课标要求
平面向量的数量积 会用向量方法解决简单的平面几何问题、力学问题以及其他实际问题
两个向量平行、垂直的关系
平面向量的夹角、模
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1.向量的平行与垂直
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b≠0,则a∥b⇔∃λ∈R,使a=λb,或x1y2-x2y1=0; a⊥b⇔a·b=0,或x1x2+y1y2=0.
2.向量的长度与夹角
向量模的性质:|a|2=a·a,||a|-|b||≤|a+b|≤|a|+|b|,|a+b|2+|a-b|2=2(|a|2+|b|2),|a·b|≤|a||b|.
向量a,b的夹角:设a,b都是非零向量,a=(x1,y1),b=(x2,y2),则cos<a,b>=.
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3.三角形四心的向量条件
设△ABC,O是△ABC所在平面上一点,则
(1)=0⇔O是△ABC的重心;
(2)⇔O为△ABC的垂心;
(3)·()=·()=·()=0⇔O为△ABC的内心;
(4)||=||=||⇔O为△ABC的外心.
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考向1 向量的模与夹角
典例1(2025浙江7月学考)若a=(1,-2),b=(2,1),则|a+b|=( )
A.10 B. C. D.2
B
解析 因为a=(1,-2),b=(2,1),则a+b=(3,-1),所以|a+b|=.
故选B.
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考向2 投影向量
典例2(2025浙江7月学考)已知向量a,b的夹角θ=60°,且|a|=5,|b|=2,则b在a方向上的投影向量是( )
A.b B.a C.b D.a
D
解析 由题意,向量a,b的夹角θ=60°,且|a|=5,|b|=2,所以b在a方向上的投影向量为|b|cos θ·=2×a.故选D.
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考向3 向量与几何
典例3在△ABC中,设=2=2=λ,其中λ∈R.若△DEF和△ABC的重心重合,则λ=( )
A. B.1 C. D.2
D
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解析 设O为△DEF和△ABC的重心,连接DO并延长交EF于点N,连接AO并延长交BC于点M,如图,所以N是EF的中点,M是BC的中点,所以
)==-=
-)=)=
)=[-)+]=-,可得1=,解得λ=2.故选D.
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BCD
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典例5已知向量a,b,c满足|a|=|b|=1,|c|=,且a+b+c=0,则cos<a-c,b-c>=
( )
A.- B.- C. D.
D
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考向4 平面向量的综合应用
典例6(多选)若向量a,b满足|a|=4,|b|=3,a·b=6,则下列说法正确的有
( )
A.向量a,b的夹角为45°或135°
B.向量b在向量a上的投影向量为a
C.在平行四边形ABCD中,若=a,=b,则该平行四边形的面积是6
D.在四边形ABCD中,E是BC的中点,若=a,=b,且,则该四边形是梯形
BCD
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故选BCD.
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典例4(多选)(2023浙江学考)在△ABC中,AB=3,AC=1,∠BAC=,点D,M分别满足=3=2,AM与CD相交于点F,则( )
A. B.
C.||= D.cos∠DFM=
解析 ,故A错误;
设=λ,λ∈R,则)=.又C,F,D三点共线,所以=1,故λ=,故B正确;||=,故C正确;易得||=1,)·()=)=,则cos∠DFM= cos<>=,故D正确.故选BCD.
解析 由a+b+c=0,得a+b=-c,
所以(a+b)2=a2+b2+2a·b=c2,
即|a|2+|b|2+2|a||b|cos<a,b>=|c|2.
又|a|=|b|=1,|c|=,所以2+2cos<a,b>=2,
解得cos<a,b>=0,则<a,b>=.
不妨设a=(1,0),b=(0,1).因为a+b+c=0,所以c=(-1,-1),所以a-c=(2,1),b-c=(1,2),所以cos<a-c,b-c>=.故选D.
解析 对于A,由|a|=4,|b|=3,a·b=6,得cos<a,b>=,又0°≤<a,b>≤180°,所以<a,b>=45°,故A错误;对于B,向量b在a上的投影向量为a=a,故B正确;
对于C,由选项A分析可知A=45°,则S△ABD=AB·ADsin A=×4×3×=3,所以平行四边形的面积为2S△ABD=6,故C正确;
对于D,因为E是BC的中点,所以)=,又,所以,得=3,即AB∥DC,所以四边形ABCD为梯形,故D正确.
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