6.3平面向量线性运算的应用 同步练习
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.已知的外接圆圆心为,且,则向量在向量上的投影向量为( )
A. B. C. D.
2.已知中,,,,,,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
3.在四边形中,若,且,则四边形是( )
A.矩形 B.等腰梯形
C.正方形 D.菱形
4.在中,,D是线段上BC靠近C的一个三等分点,则( )
A. B. C. D.
5.平面向量有这样一个结论:已知O是内的一点,若,,的面积分别为,,,则.设O为内一点,且满足:,则( )
A. B. C. D.
6.如图,在平面四边形中,为等边三角形,当点在对角线上运动时,的最小值为( )
A. B.-1
C. D.2
7.如图,,是半径为的圆上的两点,且若是圆上的任意一点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
8.如图,点是半径为的扇形圆弧上一点,,若,则的最大值为( )
A. B. C. D.
二、多选题
9.“奔驰定理”是平面向量中一个非常优美的结论,因为这个定理对应的图形与“奔驰”轿车的标志很相似,所以形象地称其为“奔驰定理”.奔驰定理:已知是内一点,,,的面积分别为,,,则.设是内一点,的三个内角分别为,,,,,的面积分别为,,,若,则以下命题正确的有( )
A.
B.有可能是的重心
C.若为的外心,则
D.若为的内心,则为直角三角形
10.O是锐角三角形ABC内的一点,A,B,C是的三个内角,且点O满足.请根据“奔驰定理”判断下列命题正确的是( )
A.O为的外心
B.
C.
D.
11.定义空间两个非零向量的一种运算:,则关于空间向量上述运算的以下结论中恒成立的有( )
A. B.
C.若,则 D.
12.设、是两个非零向量,则下列描述正确的有( )
A.若,则存在实数使得
B.若,则
C.若,则在方向上的投影向量为
D.若存在实数使得,则
三、填空题
13.长江流域内某段南北两岸平行,如图,一艘游船从南岸码头A出发航行到北岸.已知游船在静水中的航行速度的大小为,水流的速度的大小为,设和所成的角为,若游船要从A航行到正北方向上位于北岸的码头B处,则 .
14.已知,若适合的任意正实数恒有,则的取值范围是 .
15.在中,已知点,,与交于点,则点的坐标为 .
16.在平面四边形中,,,向量在向量上的投影向量为,则 ;若,点为线段上的动点,则的最小值为 .
四、解答题
17.向量是研究几何的一个重要工具,在证明某些几何结论时会大大简化证明过程.
(1)已知矩形ABCD,M为平面内任意一点,请用向量法证明:
(2)如图,已知圆
,A,B;是圆O上两个动点,点
,则矩形PACB的顶点C的轨迹方程.
18.如图,一艘船从长江南岸点A出发,以km/h的速度垂直于对岸的方向行驶,同时江水的速度为向东2km/h.
(1)试用向量表示江水速度、船速以及该船实际航行的速度;
(2)求船实际航行速度的大小与方向(方向用与江水速度间的夹角表示).
19.用向量的方法证明如图,在中,点E,F分别是AD和DC边的中点,BE,BF分别交AC于点R,T.你能发现AR,RT,TC之间的关系吗?
20.如图,在四边形ABCD中,点E,F,G,H分别为BD,AB,AC和CD的中点.求证:四边形EFGH为平行四边形.
21.如图,在一场足球比赛中,中场队员在点A位置得球,将球传给位于点B的左边锋,随即快速直向插上.边锋得球后看到对方后卫上前逼抢,于是将球快速横传至门前,球到达点C时前插的中场队员正好赶到,直接射门得分.设,.(取)
(1)求中场队员从传球至射门这一过程中足球的位移;
(2)这一过程中中场队员的位移与球的位移是否相等?
22.已知平行四边形中,,,,点是线段的中点.
(1)求的值;
(2)若,且,求的值.
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案:
1.D
【分析】由题设得为正三角形,数形结合及投影向量定义即可得答案.
【详解】由得:为中点,的外接圆圆心为,
则,又,所以,为正三角形,
由投影向量的定义,得向量在向量上的投影向量为.
故选:D
2.D
【分析】根据已知可得到的距离为2,为等腰直角三角形,若为的两个四等分点,为中点,在线段上运动,且,数形结合求的取值范围.
【详解】由,结合向量加法法则知:到的距离为2,
又,则,所以,故为等腰直角三角形,
由,则,所以共线,
又,则,若为的两个四等分点,为中点,如下图示,
所以在线段上运动,且,,,
由图:若,则,又,此时,
故上述情况,易知,
由图知:与重合时,,
综上,的取值范围为.
故选:D
3.D
【分析】根据题意,求得,得到四边形为平行四边形,再由,得到四边形的对角线互相垂直,即可得到答案.
【详解】因为,可得,所以,
即且,所以四边形为平行四边形,
又由,可得四边形的对角线互相垂直,
所以四边形为菱形.
故选:D.
4.A
【分析】利用平面向量基本定理表示向量,再由向量数量积的运算即可得解.
【详解】由题意得,,
.
∴
.
故选:A.
5.C
【分析】根据题意将等式右边化简,结合已知条件即可求解答案.
【详解】因为,
所以,
即,所以.
故选:C
6.A
【分析】利用向量加法运算及数量积定义得,然后利用二次函数求解最值即可,
【详解】由题意,,,
,所以,
所以,即平分,
由可得
,
所以当时,有最小值为.
故选:A
7.C
【分析】根据向量的运算可得,由数量积的定义可得,,当取最大值时,取得最大值当与同向时,取得最大值为,代入求解即可.
【详解】因为,
,
,
所以
即当取最大值时,取得最大值.
当与同向时,取得最大值为,
此时,取得最大值.
故选:C.
8.B
【分析】由向量数量积定义可求得,以为坐标原点建立平面直角坐标系,设,,将表示为关于的三角函数的形式,结合三角恒等变换知识可求得最大值.
【详解】,,
;
以为坐标原点,可建立如图所示平面直角坐标系,
则,,设,,
由得:,,
,其中,,
,,当时,.
故选:B.
9.AD
【分析】由奔驰定理可判断A选项,利用重心结论可判断B选项;
由外心可知,即可判断C选项;
由内心可知,满足勾股定理,D选项正确.
【详解】对于A,由奔驰定理可得,,
因为,,不共线,所以,故A正确;
对于B,若是的重心,,
因为,所以,即共线,故B错误.
对于C,当为的外心时,,
所以,
即,故C错误.
对于D,当为的内心时,(为内切圆半径),
所以,所以,故D正确.
故选:AD.
10.BCD
【分析】根据向量数量积可证垂直,进而可求解A,根据垂直关系,结合内角和即可判断B,根据锐角三角函数即可判断C,由面积公式结合奔驰定理即可求解D.
【详解】因为,
同理,,故O为的垂心,故A错误;
根据垂心可得,,所以,
又,所以,又,
所以,故B正确;
,同理,延长CO交AB于点P(如图),则,同理可得,所以,故C正确;
设,,的面积分别为,,,则
,
同理可得,所以,又,所以,
故D正确.
故选:BCD.
11.BD
【分析】A选项,可举出反例,当不共线且为负数时,;B选项,根据定义得到B正确;C选项,根据题意得到共线;D选项,结合正弦函数的值域得到D正确.
【详解】对于A,,,
若不共线,且为负数,则,而,
此时,故A错误;
对于B,由定义知,,故B正确;
对于C,若,则,共线,故C错误;
对于D,由定义知,又,
故,当且仅当时,等号成立,故D正确.
故选:BD
12.AB
【分析】向量线性运算的几何应用、向量平行和垂直的性质直接求解
【详解】当时,则、方向相反且,则存在负实数,使得,A选项正确,D选项错误;
若,则、方向相同,在方向上的投影向量为,C选项错误;
若,则以、为邻边的平行四边形为矩形,且和是这个矩形的两条对角线长,则,B选项正确.
故选:AB.
13./
【分析】根据平面向量加法的几何意义,结合平面向量数量积的运算性质和定义进行求解即可.
【详解】由题意知,
则
,因为,,
即,所以.
故答案为:
14.
【分析】设,则,令,则问题转换为对任意的正实数,即若对任意满足的,都有成立,由此可以得出的模的范围,进而利用数形结合即可求解.
【详解】由题意设,,则,
问题转换成了任意的正实数,
即若对任意满足的,都有成立,
由此可得,若有,则恒有成立,
而这又表明了,所以.
如下图所示:
.
一方面:当时,此时由勾股定理可得,
若最小,即,
且注意到固定不变,此时最大,同理可得此时最大,
所以也最大,
由余弦定理,
又因为固定不变,所以此时最小,最小,
且由勾股定理有,
同理,
此时对应的,
,
将以及代入得
.
另一方面:因为是正实数,所以显然有,
这当然满足,
所以若要使得最大,只需与的夹角最小,即夹角为0即可,
此时取最大值,且最大值为.
因为与的夹角是连续变化的,所以与的夹角的取值范围为:.
综上所述:的取值范围是.
故答案为:.
15.
【分析】将相交条件转化为向量共线建立点坐标满足的方程组,求解即可.
【详解】因为点,,
所以,.
设,则,而,
因为三点共线,所以与共线,
所以,即.
而, ,
因为三点共线,所以与共线,
所以,即.
由,得,
所以点M的坐标为.
故答案为:.
16.
【分析】作出向量在向量上的投影向量,在直角三角形中求出;以点为坐标原点,为轴建立直角坐标系,利用坐标法求出的最小值.
【详解】过点作垂直于点,则向量为向量在向量上的投影向量,
由题意知点为线段的中点,所以,
所以,又为锐角,故.
以点为坐标原点,为轴建系如图,则,,.
因为,所以.
因为点为线段上的动点,所以设,故点.
,.
当时,取到最小值.
故答案为:;.
17.(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)以A点为原点建立平面直角坐标系,记,,,,设,利用向量的模求解;
(2)利用(1)的结论由求解.
【详解】(1)解:以A点为原点建立平面直角坐标系:
记,,,,设,
则有:,
,
故:;
(2)设,由(1)可得:,
得:,
化简得M轨迹方程为:.
18.(1)答案见解析
(2)船实际航行速度的大小为,方向与江水速度间的夹角为
【分析】(1)直接利用向量加法的平行四边形法则作图即可;
(2)利用勾股定理求解船速的实际大小,在求解直角三角形即可得方向.
【详解】(1)如图所示,表示船速,表示水速,
以为邻边作平行四边形,
则表示该船实际航行的速度;
(2)由题意,
在中,,
则,,所以,
所以船实际航行速度的大小为,方向与江水速度间的夹角为.
19.,理由见解析
【分析】根据向量基本定理得到,结合三点共线,求出,同理可证出,得到结论.
【详解】因为四边形为平行四边形,所以,
设,
因为是的中点,所以,
故,
又因为三点共线,
可设,即,
即,
故,相加可得,解得,
故,
同理可证,
故可知为的三等分点,
故.
20.证明见解析
【分析】用向量证明,从而证明四边形EFGH为平行四边形.
【详解】因为点E,F,G,H分别为BD,AB,AC和CD的中点,
所以
所以,
又因为与不共线,所以,且,
所以四边形EFGH为平行四边形.
21.(1)位移大小为,方向为正前方
(2)相等
【分析】(1)解直角三角形求出,再根据即可得解;
(2)根据向量加法得几何意义即可得解.
【详解】(1)由题意,为直角三角形,
由,,
得,
又,
所以中场队员从传球至射门这一过程中足球的位移大小为,方向为正前方;
(2)因为,
所以中场队员的位移与球的位移相等.
22.(1)
(2)
【分析】(1)根据条件结合数量积的运算得到,再利用线性运算得到,即可求解;
(2)根据(1)和条件得到,,由垂直关系得到,从而得到关于的方程,即可求解.
【详解】(1)在平行四边形中,,,,
所以,
因为点是线段的中点,
所以,
则,
故的值为.
(2)由(1)知:,,
则,,
又因为,
则,
即,
即,解得:,
故的值为.
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