第1课时 向量数量积的概念、运算及投影向量
1.如图所示,一力作用在小车上,其中力F的大小为10 N,方向与水平面成60°角.则当小车向前运动10 m时,力F做的功为( )
A.100 J B.50 J
C.50 J D.200 J
2.已知m,n为非零向量,则“m·n>0”是“<m,n>为锐角”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
3.已知|a|=3,|b|=5,a·b=12,则向量a在b方向上的投影向量的模为( )
A. B.3
C.4 D.5
4.(2024·徐州月考)在边长为1的等边△ABC中,设=a,=b,=c,则a·b+b·c+c·a=( )
A.- B.
C.- D.
5.如图所示的是一个圆形,圆心为O,A,B是圆O上的两点,若||=4,则·=( )
A.4 B.8
C.8 D.16
6.(多选)若|a|=1,|b|=2,则|a·b|的值可能是( )
A.0 B.
C.2 D.3
7.在四边形ABCD中,·=0,=,则四边形ABCD的形状是 (填“平行四边形”“矩形”“菱形”或“正方形”).
8.(2024·苏州月考)已知|b|=3,a在b上的投影向量为b,则a·b的值为 .
9.如图所示,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=1,则·= .
10.在△ABC中,AC=3,向量在上的投影向量为-2,S△ABC=3,求BC的长度.
11.(2024·泰州月考)定义:|a×b|=|a||b|sin θ,其中θ为向量a与b的夹角,若|a|=2,|b|=5,a·b=-6,则|a×b|=( )
A.8 B.-8
C.8或-8 D.6
12.(多选)已知两个单位向量e1,e2的夹角为θ,则下列说法正确的是( )
A.cos θ>0 e1·e2>0
B.若e1∥e2,则e1·e2=1
C.若e1∥e2,则e1·e2=-1
D.|e1·e2|≤1
13.如图所示,在平行四边形ABCD中,AP⊥BD,垂足为P,且AP=3,则·= .
14.(2024·无锡月考)如图,在△OAB中,P为线段AB上一点,且=x+y.
(1)若=,求x,y的值;
(2)若=3,||=4,||=2,且与的夹角为60°,求·的值.
15.如图,扇形AOB的弧的中点为M,动点C,D分别在OA,OB上,且OC=BD,OA=1,∠AOB=120°.
(1)若点D是线段OB上靠近点O的四等分点,用,表示向量;
(2)求·的取值范围.
第1课时 向量数量积的概念、运算及投影向量
1.B 由题意,根据向量的数量积的定义,可得力F做的功W=F·s=10×10×cos 60°=50(J).
2.B 易知,若m·n>0,则|m||n|cos<m,n>>0,故cos<m,n>>0,结合<m,n>∈[0,π],得<m,n>=0或<m,n>∈(0,),反之,若<m,n>∈(0,),则必有m·n>0,故“m·n>0”是“<m,n>为锐角”的必要不充分条件,故选B.
3.A 设向量a,b的夹角为θ,则向量a在b方向上投影向量的模为|a|cos θ==.故选A.
4.A a·b=·=-·=-||·||cos 60°=-.同理b·c=-,c·a=-,∴a·b+b·c+c·a=-.
5.B 法一 依题意,||cos<,>=||,则·=||||·cos<,>=||×||=4×2=8.
法二 结合圆的性质易得在上的投影向量为,所以·==×42=8.
6.ABC 由向量的数量积性质|a·b|≤|a|·|b|,可知A、B、C正确.故选A、B、C.
7.矩形 解析:由·=0,知AB⊥BC.由=,知BC AD,所以四边形ABCD是矩形.
8. 解析:设a与b的夹角为θ,∵|a|·cos θ=b,∴|a|·cos θ=,∴|a|·cos θ=,∴a·b=|a||b|cos θ=3×=.
9.-1 解析:法一 ·=||·||cos(180°-∠B)=-||||·cos B=-||||·=-||2=-1.
法二 ||=1,即为单位向量,·=-·=-||·||cos B,而||·cos B=||,所以·=-||2=-1.
10.解:因为向量在上的投影向量为-2,故∠BAC为钝角,
如图,过B作AC的垂线,垂足为E,则E在CA的延长线上,
而向量在上的投影向量为=||×cos∠BAC×=-||×,故||=2.
又S△ABC=3,所以×BE×3=3,故BE=2,故BC===.
11.A cos θ===-,∵θ∈[0,π],∴sin θ=.∴|a×b|=2×5×=8.故选A.
12.AD ∵e1·e2=|e1||e2|cos θ=cos θ,∴若cos θ>0,则e1·e2>0;若e1·e2>0,则必有cos θ>0,故A正确;e1∥e2,需分两种情况,当e1,e2同向时,e1·e2=1;当e1,e2反向时,e1·e2=-1,故B、C错误;|e1·e2|≤|e1||e2|=1,故D正确.故选A、D.
13.18 解析:设AC与BD相交于点O,则O为AC的中点,·=·=2·,因为在上的投影向量为,则·=·.所以·=2·=2||2=2×32=18.
14.解:(1)若=,则=+,
故x=y=.
(2)因为||=4,||=2,∠BOA=60°,
所以∠OBA=90°,所以||=2.
又因为=3,所以||=.
所以||==,cos∠OPB=.
设与的夹角为θ,所以与的夹角θ的余弦值为-.
所以·=||||cos θ=-3.
15.解:(1)由已知可得=,=-,
易得OAMB是菱形(图略),则=+,
所以=-=-(+)=--.
(2)易知∠DMC=60°,且||=||,
那么只需求MC的最大值与最小值即可.
当MC⊥OA时,MC最小,此时MC=,
则·=××cos 60°=;
当MC与MO重合时,MC最大,
此时MC=1,则·=cos 60°=,
所以·的取值范围为.
2 / 29.2.3 向量的数量积
新课程标准解读 核心素养
1.通过物理中功等实例,理解平面向量数量积的概念及其物理意义,会计算平面向量的数量积 数学抽象、数学运算
2.通过几何直观了解平面向量投影的概念以及投影向量的意义 数学抽象
3.会用数量积判断两个平面向量的垂直关系 逻辑推理
第1课时 向量数量积的概念、运算及投影向量
在物理课中我们学过功的概念:如果一个物体在力F的作用下产生位移s,那么力F所做的功W=|F||s|cos θ,其中θ是F与s的夹角.
功是一个标量,它由力和位移两个向量来确定.这给我们一种启示,能否把“功”看成是两个向量“相乘”的结果呢?受此启发,我们引入向量“数量积”的概念.
【问题】 两个向量的数量积与这两个向量的哪些量有关?
知识点一 向量的数量积
1.定义:已知两个非零向量a和b,它们的夹角是θ,把数量 叫作向量a和b的数量积,记作 ,即a·b= .
规定:零向量与任一向量的数量积为0,即0·a= .
提醒 (1)数量积运算中间是“·”,不能写成“×”,也不能省略不写;(2)向量的数量积是一个实数,不是向量,它的值可正、可负、可为0.
2.两个非零向量a和b的夹角θ,可以由cos θ= 求得.
3.平面向量数量积的性质
设向量a与b都是非零向量,它们的夹角为θ,e是与b方向相同的单位向量.则
(1)a·e=e·a=|a|cos θ;
(2)a⊥b a·b=0;
(3)当a∥b时,a·b=
特别地,a·a=|a|2或|a|=;
(4)|a·b|≤|a||b|.
【想一想】
已知非零向量a,b,a与b的夹角为θ,若a·b<0,则θ是钝角对吗?
知识点二 投影向量
1.定义:设a,b是两个非零向量,如图,表示向量a,表示向量b,过点A作所在直线的垂线,垂足为点A1,我们将上述由向量a得到向量的 称为向量a向向量b投影,向量 称为向量a在向量b上的投影向量.
2.对于向量a,b,向量a在向量b上的投影向量为 .
3.向量数量积的几何意义:向量a和b的数量积就是向量a在向量b上的 与向量b的数量积.
提醒 (1)向量a在向量b上的投影向量是与向量b平行的向量;(2)如果向量a与向量b平行,向量a在向量b上的投影向量等于a或-a,当a与b垂直时,a在b上的投影向量为0;(3)向量a在向量b上的投影向量与向量b在向量a上的投影向量不是同一个向量.
1.(多选)下列说法中正确的是( )
A.对任意向量a,都有a2=|a|2
B.若a≠0,且a·b=a·c,则b=c
C.若a·b=|a||b|,则a∥b
D.若a∥b,则a·b=|a||b|
2.已知|a|=4,|b|=2,当它们之间的夹角为时,a·b=( )
A.4 B.4
C.8 D.8
3.(2024·扬州红桥高中期中)已知|a|=2,|b|=3,a与b的夹角为135°,则b在a方向上的投影向量为 .
题型一 平面向量数量积的有关概念
【例1】 (多选)下列叙述正确的是( )
A.a·0=0
B.a·0=0
C.若a≠0,则对任一非零向量b,有a·b≠0
D.若a与b是两个单位向量,则a2=b2
通性通法
两个平面向量的数量积是一个全新的运算,最后的结果是一个实数,它是由两个向量的模与两个向量夹角的余弦值相乘所得的结果,所以最后的值由|a|,|b|及cos<a,b>所决定.即有以下结论:设两个非零向量a与b的夹角为θ,则
(1)当θ=0时,cos θ=1,a·b=|a||b|;
(2)当θ为锐角时,cos θ>0,a·b>0;
(3)当θ为直角时,cos θ=0,a·b=0;
(4)当θ为钝角时,cos θ<0,a·b<0;
(5)当θ=π时,cos θ=-1,a·b=-|a||b|.
【跟踪训练】
(多选)已知a,b,c是三个非零向量,则下列选项中正确的是( )
A.a·b=±|a||b| a∥b
B.a与b同向 a·b=|a||b|
C.|a|=|b| |a·c|=|b·c|
D.若a·b=0,则<a,b>=
题型二 向量数量积的运算
【例2】 (链接教科书第22页例1)(1)已知向量a与b的夹角为120°,且|a|=4,|b|=2,求:①a·b;②a·a-a·b-2b·b;
(2)已知正三角形ABC的边长为1,求:①·;②·;③·.
通性通法
定义法求平面向量的数量积
若已知两向量的模及其夹角,则直接利用公式a·b=|a||b|cos θ.运用此法计算数量积的关键是确定两个向量的夹角,条件是两向量的起点必须重合,否则,要通过平移使两向量符合以上条件.
【跟踪训练】
1.设|a|=1,|b|=2,a·b=1,则a与b的夹角为( )
A. B. C. D.π
2.(2024·南通月考)已知平面上三点A,B,C满足||=3,||=4,||=5,则·+·+·=( )
A.-7 B.7 C.25 D.-25
题型三 投影向量
【例3】 (链接教科书第24页练习5题)已知|a|=3,|b|=1,向量a与向量b的夹角为120°,求:
(1)a在b上的投影向量;
(2)b在a上的投影向量的模.
通性通法
投影向量的求解方法
任意的非零向量a在另一非零向量b上的投影向量等于|a|cos θ e(θ为向量a,b的夹角,e为与b同向的单位向量),其中|a||cos θ|为a在b上投影向量的模.
【跟踪训练】
1.(2024·扬州月考)若|a|=2,|b|=4,a·b=-4,则向量a在向量b上的投影向量为( )
A.-b B.-b
C.b D.-b
2.已知|a|=1,|b|=2,其中a,b的夹角为,则a在b上的投影向量的模为( )
A.1 B.
C. D.
1.已知|a|=,|b|=2,a与b的夹角是120°,则a·b=( )
A.3 B.-3
C.-3 D.3
2.(多选)对于任意向量a,b,c,下列命题中正确的是( )
A.若a·b=0,则a与b中至少有一个为0
B.|a+b|=|a|+|b|
C.若a⊥b,则a·b=0
D.|a|=
3.在等腰直角三角形ABC中,若∠C=90°,AC=,则·= .
4.已知|a|=6,e为单位向量,当向量a,e的夹角θ分别等于45°,90°,135°时,求向量a在向量e上的投影向量.
第1课时 向量数量积的概念、运算及投影向量
【基础知识·重落实】
知识点一
1.|a||b|cos θ a·b |a||b|cos θ 0 2.
想一想
提示:不对.若θ=π时,a·b<0.
知识点二
1.变换 2.(|a|cos θ)
3.投影向量
自我诊断
1.AC
2.B 根据向量数量积的定义得a·b=|a||b|cos<a,b>=4×2×cos =4.
3.-a 解析:b在a方向上的投影向量为|b|cos<a,b>·=×(-)a=-a.
【典型例题·精研析】
【例1】 BD A中,a·0=0,故A错误;B中,a·0=0,故B正确;C中,设a与b的夹角为θ,a与b均为非零向量,当cos θ=0时,a·b=0,故C错误,D正确.故选B、D.
跟踪训练
ABD a·b=|a||b|cos θ,所以由a·b=±|a||b|且a,b为非零向量可得cos θ=±1,所以θ=0或θ=π,所以a∥b,反之也成立,故A正确;若a,b同向,则a,b的夹角为0,所以a·b=|a||b|cos 0=|a||b|,反之也成立,故B正确;当|a|=|b|,但a与c的夹角和b与c的夹角不相等时,就有|a·c|≠|b·c|,反之由|a·c|=|b·c|也推不出|a|=|b|,故C错误;若a·b=0且a,b为非零向量,所以a·b=|a||b|cos<a,b>=0,即cos<a,b>=0,又因为<a,b>∈[0,π],所以<a,b>=,故D正确.
【例2】 解:(1)①由已知得a·b=|a||b|·cos θ=4×2×cos 120°=-4.
②a·a-a· b-2b·b=|a|2-a·b-2|b|2=16-(-4)-2×4=12.
(2)①∵与的夹角为60°,∴·=|||| cos 60°=1×1×=.
②∵与的夹角为120°,∴·=||·|| cos 120°=1×1×(-)=-.
③∵与的夹角为60°,∴·=||||·cos 60°=1×1×=.
跟踪训练
1.B 设a,b的夹角为θ,则cos θ==,∵θ∈[0,π],∴θ=.
2.D 由题得||2=||2+||2,所以∠ABC=90°,所以原式=0+4×5cos(180°-C)+5×3cos(180°-A)=-20cos C-15cos A=-20×-15×=-16-9=-25.故选D.
【例3】 解:(1)∵|b|=1,∴b为单位向量.
∴a在b上的投影向量为|a|cos 120°·b=3×b=-b.
(2)由投影向量的定义知,向量b在a上的投影向量的模为|b||cos 120°|=.
跟踪训练
1.D 因为a·b=|a||b|cos θ,所以cos θ===-,则a在b上的投影向量是|a|cos θ=2×(-)×=-b.故选D.
2.D 由题意,a在b上的投影向量的模为|a|cos=1×=.故选D.
随堂检测
1.B 由平面向量数量积的定义得a·b=|a||b|cos 120°=×2×(-)=-3.故选B.
2.CD 对于A,a·b=0 a⊥b或a=0或b=0,所以A错误;对于B,根据向量加法的三角形法则,知|a+b|≤|a|+|b|,只有当a,b同向或a,b中至少有一个为0时取“=”,所以B错误;对于C,由数量积的性质知,C正确;对于D,因为a·a=|a||a|cos 0=|a|2,所以|a|=,所以D正确.故选C、D.
3.2 解析:·=||||·cos∠ABC=2××cos 45°=2.
4.解:当θ=45°时,a在e上的投影向量为|a|cos 45°·e=6×e=3e;
当θ=90°时,a在e上的投影向量为|a|cos 90°·e=6×0×e=0;
当θ=135°时,a在e上的投影向量为|a|cos 135°·e=6×(-)e=-3e.
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9.2.3 向量的数量积
新课程标准解读 核心素养
1.通过物理中功等实例,理解平面向量数
量积的概念及其物理意义,会计算平面向
量的数量积 数学抽象、数学运算
2.通过几何直观了解平面向量投影的概念
以及投影向量的意义 数学抽象
3.会用数量积判断两个平面向量的垂直关
系 逻辑推理
第1课时
向量数量积的概念、运算及投影向量
目录
基础知识·重落实
01
典型例题·精研析
02
知能演练·扣课标
03
基础知识·重落实
01
课前预习 必备知识梳理
在物理课中我们学过功的概念:如果一个物体在力F的作用下产
生位移s,那么力F所做的功W=|F||s| cos θ,其中θ是F与
s的夹角.
功是一个标量,它由力和位移两个向量来确定.这给我们一种启
示,能否把“功”看成是两个向量“相乘”的结果呢?受此启发,我
们引入向量“数量积”的概念.
【问题】 两个向量的数量积与这两个向量的哪些量有关?
知识点一 向量的数量积
1. 定义:已知两个非零向量a和b,它们的夹角是θ,把数量
叫作向量a和b的数量积,记作 ,即
a·b= .
规定:零向量与任一向量的数量积为0,即0·a= .
提醒 (1)数量积运算中间是“·”,不能写成“×”,也不能省
略不写;(2)向量的数量积是一个实数,不是向量,它的值可
正、可负、可为0.
|a||b| cos θ
a·b
|a||b| cos θ
0
2. 两个非零向量a和b的夹角θ,可以由 cos θ= 求得.
3. 平面向量数量积的性质
设向量a与b都是非零向量,它们的夹角为θ,e是与b方向相同的
单位向量.则
(1)a·e=e·a=|a| cos θ;
(2)a⊥b a·b=0;
(3)当a∥b时,a·b=
特别地,a·a=|a|2或|a|= ;
(4)|a·b|≤|a||b|.
【想一想】
已知非零向量a,b,a与b的夹角为θ,若a·b<0,则θ是钝角
对吗?
提示:不对.若θ=π时,a·b<0.
知识点二 投影向量
1. 定义:设a,b是两个非零向量,如图, 表示向量a, 表示
向量b,过点A作 所在直线的垂线,垂足为点A1,我们将上述
由向量a得到向量 的 称为向量a向向量b投影,向
量 称为向量a在向量b上的投影向量.
变换
2. 对于向量a,b,向量a在向量b上的投影向量为
.
3. 向量数量积的几何意义:向量a和b的数量积就是向量a在向量b上
的 与向量b的数量积.
提醒 (1)向量a在向量b上的投影向量是与向量b平行的向量;
(2)如果向量a与向量b平行,向量a在向量b上的投影向量等于
a或-a,当a与b垂直时,a在b上的投影向量为0;(3)向量a
在向量b上的投影向量与向量b在向量a上的投影向量不是同一个
向量.
(|a| cos
θ)
投影向量
1. (多选)下列说法中正确的是( )
A. 对任意向量a,都有a2=|a|2
B. 若a≠0,且a·b=a·c,则b=c
C. 若a·b=|a||b|,则a∥b
D. 若a∥b,则a·b=|a||b|
√
√
2. 已知|a|=4,|b|=2,当它们之间的夹角为 时,a·b=
( )
A. 4 B. 4
C. 8 D. 8
解析: 根据向量数量积的定义得a·b=|a||b| cos <a,
b>=4×2× cos =4.
√
3. (2024·扬州红桥高中期中)已知|a|=2,|b|=3,a与b的
夹角为135°,则b在a方向上的投影向量为 .
解析:b在a方向上的投影向量为|b| cos <a,b>· =
×(- )a=- a.
- a
典型例题·精研析
02
课堂互动 关键能力提升
题型一 平面向量数量积的有关概念
【例1】 (多选)下列叙述正确的是( )
A. a·0=0
B. a·0=0
C. 若a≠0,则对任一非零向量b,有a·b≠0
D. 若a与b是两个单位向量,则a2=b2
√
√
解析: A中,a·0=0,故A错误;B中,a·0=0,故B正确;C
中,设a与b的夹角为θ,a与b均为非零向量,当 cos θ=0时,a·b
=0,故C错误,D正确.故选B、D.
通性通法
两个平面向量的数量积是一个全新的运算,最后的结果是一个实
数,它是由两个向量的模与两个向量夹角的余弦值相乘所得的结果,
所以最后的值由|a|,|b|及 cos <a,b>所决定.即有以下结
论:设两个非零向量a与b的夹角为θ,则
(1)当θ=0时, cos θ=1,a·b=|a||b|;
(2)当θ为锐角时, cos θ>0,a·b>0;
(3)当θ为直角时, cos θ=0,a·b=0;
(4)当θ为钝角时, cos θ<0,a·b<0;
(5)当θ=π时, cos θ=-1,a·b=-|a||b|.
【跟踪训练】
(多选)已知a,b,c是三个非零向量,则下列选项中正确的是
( )
A. a·b=±|a||b| a∥b
B. a与b同向 a·b=|a||b|
C. |a|=|b| |a·c|=|b·c|
D. 若a·b=0,则<a,b>=
√
√
√
解析: a·b=|a||b| cos θ,所以由a·b=±|a||
b|且a,b为非零向量可得 cos θ=±1,所以θ=0或θ=π,所以
a∥b,反之也成立,故A正确;若a,b同向,则a,b的夹角为0,
所以a·b=|a||b| cos 0=|a||b|,反之也成立,故B正
确;当|a|=|b|,但a与c的夹角和b与c的夹角不相等时,就
有|a·c|≠|b·c|,反之由|a·c|=|b·c|也推不出|a|
=|b|,故C错误;若a·b=0且a,b为非零向量,所以a·b=|
a||b| cos <a,b>=0,即 cos <a,b>=0,又因为<a,b
>∈[0,π],所以<a,b>= ,故D正确.
题型二 向量数量积的运算
【例2】 (链接教科书第22页例1)(1)已知向量a与b的夹角为
120°,且|a|=4,|b|=2,求:①a·b;②a·a-a·b-
2b·b;
解: ①由已知得a·b=|a||b|· cos θ=4×2× cos
120°=-4.
②a·a-a· b-2b·b=|a|2-a·b-2|b|2=16-(-4)
-2×4=12.
(2)已知正三角形ABC的边长为1,求:① · ;② · ;③
· .
解: ①∵ 与 的夹角为60°,∴ · =| ||
| cos 60°=1×1× = .
②∵ 与 的夹角为120°,∴ · =| |·| |
cos 120°=1×1×(- )=- .
③∵ 与 的夹角为60°,∴ · =| || |· cos
60°=1×1× = .
通性通法
定义法求平面向量的数量积
若已知两向量的模及其夹角,则直接利用公式a·b=|a||
b| cos θ.运用此法计算数量积的关键是确定两个向量的夹角,
条件是两向量的起点必须重合,否则,要通过平移使两向量符合
以上条件.
【跟踪训练】
1. 设|a|=1,|b|=2,a·b=1,则a与b的夹角为( )
A. B.
C. D. π
解析: 设a,b的夹角为θ,则 cos θ= = ,
∵θ∈[0,π],∴θ= .
√
2. (2024·南通月考)已知平面上三点A,B,C满足| |=
3,| |=4,| |=5,则 · + · + · =
( )
A. -7 B. 7 C. 25 D. -25
解析: 由题得| |2=| |2+| |2,所以∠ABC=
90°,所以原式=0+4×5 cos (180°-C)+5×3 cos (180°
-A)=-20 cos C-15 cos A=-20× -15× =-16-9=-
25.故选D.
√
题型三 投影向量
【例3】 (链接教科书第24页练习5题)已知|a|=3,|b|=
1,向量a与向量b的夹角为120°,求:
(1)a在b上的投影向量;
解: ∵|b|=1,∴b为单位向量.
∴a在b上的投影向量为|a| cos 120°·b=3× b=-b.
(2)b在a上的投影向量的模.
解: 由投影向量的定义知,向量b在a上的投影向量的模
为|b|| cos 120°|= .
通性通法
投影向量的求解方法
任意的非零向量a在另一非零向量b上的投影向量等于|a| cos
θ e(θ为向量a,b的夹角,e为与b同向的单位向量),其中|
a|| cos θ|为a在b上投影向量的模.
【跟踪训练】
1. (2024·扬州月考)若|a|=2,|b|=4,a·b=-4,则向量a
在向量b上的投影向量为( )
A. - b B. - b
C. b D. - b
解析: 因为a·b=|a||b| cos θ,所以 cos θ=
= =- ,则a在b上的投影向量是|a| cos θ =2×
(- )× =- b.故选D.
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2. 已知|a|=1,|b|=2,其中a,b的夹角为 ,则a在b上的
投影向量的模为( )
A. 1 B. C. D.
解析: 由题意,a在b上的投影向量的模为|a| cos =1×
= .故选D.
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1. 已知|a|= ,|b|=2 ,a与b的夹角是120°,则a·b=
( )
A. 3 B. -3
C. -3 D. 3
解析: 由平面向量数量积的定义得a·b=|a||b| cos
120°= ×2 ×(- )=-3.故选B.
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2. (多选)对于任意向量a,b,c,下列命题中正确的是( )
A. 若a·b=0,则a与b中至少有一个为0
B. |a+b|=|a|+|b|
C. 若a⊥b,则a·b=0
D. |a|=
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解析: 对于A,a·b=0 a⊥b或a=0或b=0,所以A错误;
对于B,根据向量加法的三角形法则,知|a+b|≤|a|+|
b|,只有当a,b同向或a,b中至少有一个为0时取“=”,所
以B错误;对于C,由数量积的性质知,C正确;对于D,因为a·a
=|a||a| cos 0=|a|2,所以|a|= ,所以D正确.故
选C、D.
3. 在等腰直角三角形ABC中,若∠C=90°,AC= ,则 ·
= .
解析: · =| || | cos ∠ABC=2× × cos 45°
=2.
2
4. 已知|a|=6,e为单位向量,当向量a,e的夹角θ分别等于
45°,90°,135°时,求向量a在向量e上的投影向量.
解:当θ=45°时,a在e上的投影向量为|a| cos 45°·e=
6× e=3 e;
当θ=90°时,a在e上的投影向量为|a| cos 90°·e=6×0×e
=0;
当θ=135°时,a在e上的投影向量为|a| cos 135°·e=6×
(- )e=-3 e.
知能演练·扣课标
03
课后巩固 核心素养落地
1. 如图所示,一力作用在小车上,其中力F的大小为10 N,方向与水
平面成60°角.则当小车向前运动10 m时,力F做的功为( )
A. 100 J B. 50 J
C. 50 J D. 200 J
解析: 由题意,根据向量的数量积的定义,可得力F做的功W
=F·s=10×10× cos 60°=50(J).
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2. 已知m,n为非零向量,则“m·n>0”是“<m,n>为锐角”
的( )
A. 充要条件
B. 必要不充分条件
C. 充分不必要条件
D. 既不充分也不必要条件
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解析: 易知,若m·n>0,则|m||n| cos <m,n>>
0,故 cos <m,n>>0,结合<m,n>∈[0,π],得<m,n
>=0或<m,n>∈(0, ),反之,若<m,n>∈(0,
),则必有m·n>0,故“m·n>0”是“<m,n>为锐角”的
必要不充分条件,故选B.
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3. 已知|a|=3,|b|=5,a·b=12,则向量a在b方向上的投影
向量的模为( )
A. B. 3
C. 4 D. 5
解析: 设向量a,b的夹角为θ,则向量a在b方向上投影向量
的模为|a| cos θ= = .故选A.
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4. (2024·徐州月考)在边长为1的等边△ABC中,设 =a, =
b, =c,则a·b+b·c+c·a=( )
A. - B.
C. - D.
解析: a·b= · =- · =-| |·| | cos
60°=- .同理b·c=- ,c·a=- ,∴a·b+b·c+c·a=-
.
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5. 如图所示的是一个圆形,圆心为O,A,B是圆O上的两点,若|
|=4,则 · =( )
A. 4 B. 8
C. 8 D. 16
解析: 法一 依题意,| | cos < , >= |
|,则 · =| || | cos < , >=| |
× | |=4×2=8.
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法二 结合圆的性质易得 在 上的投影向量为 ,所以
· = = ×42=8.
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6. (多选)若|a|=1,|b|=2,则|a·b|的值可能是
( )
A. 0 B.
C. 2 D. 3
解析: 由向量的数量积性质|a·b|≤|a|·|b|,可知
A、B、C正确.故选A、B、C.
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7. 在四边形ABCD中, · =0, = ,则四边形ABCD的形
状是 (填“平行四边形”“矩形”“菱形”或“正方
形”).
解析:由 · =0,知AB⊥BC. 由 = ,知BC AD,
所以四边形ABCD是矩形.
矩形
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8. (2024·苏州月考)已知|b|=3,a在b上的投影向量为 b,则
a·b的值为 .
解析:设a与b的夹角为θ,∵|a|· cos θ = b,∴|
a|· cos θ = ,∴|a|· cos θ= ,∴a·b=|a||
b| cos θ=3× = .
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9. 如图所示,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=1,则 · = .
解析:法一 · =| |·| | cos (180°-∠B)=
-| || |· cos B=-| || |· =-|
|2=-1.
-1
法二 | |=1,即 为单位向量, · =- · =-|
|·| | cos B,而| |· cos B=| |,所以 · =
-| |2=-1.
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10. 在△ABC中,AC=3,向量 在 上的投影向量为-2 ,S△ABC=3,求BC的长度.
解:因为向量 在 上的投影向量为-
2 ,故∠BAC为钝角,
如图,过B作AC的垂线,垂足为E,则E在CA的延长线上,
而向量 在 上的投影向量为 =| |× cos BAC× =-| |× ,故| |=2.
又S△ABC=3,所以 ×BE×3=3,故BE=2,故BC= = = .
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11. (2024·泰州月考)定义:|a×b|=|a||b| sin θ,其中
θ为向量a与b的夹角,若|a|=2,|b|=5,a·b=-6,
则|a×b|=( )
A. 8 B. -8
C. 8或-8 D. 6
解析: cos θ= = =- ,∵θ∈[0,π],∴ sin
θ= .∴|a×b|=2×5× =8.故选A.
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12. (多选)已知两个单位向量e1,e2的夹角为θ,则下列说法正确
的是( )
A. cos θ>0 e1·e2>0
B. 若e1∥e2,则e1·e2=1
C. 若e1∥e2,则e1·e2=-1
D. |e1·e2|≤1
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解析: ∵e1·e2=|e1||e2| cos θ= cos θ,∴若 cos θ
>0,则e1·e2>0;若e1·e2>0,则必有 cos θ>0,故A正确;
e1∥e2,需分两种情况,当e1,e2同向时,e1·e2=1;当e1,e2反
向时,e1·e2=-1,故B、C错误;|e1·e2|≤|e1||e2|=1,
故D正确.故选A、D.
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13. 如图所示,在平行四边形ABCD中,AP⊥BD,垂足为P,且AP
=3,则 · = .
解析:设AC与BD相交于点O,则O为AC的中点, · =
· =2 · ,因为 在 上的投影向量为 ,则
· = · .所以 · =2 · =2| |2=2×32=
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14. (2024·无锡月考)如图,在△OAB中,P为线段AB上一点,且
=x +y .
(1)若 = ,求x,y的值;
解: 若 = ,则 = + ,
故x=y= .
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(2)若 =3 ,| |=4,| |=2,且 与 的夹
角为60°,求 · 的值.
解:因为| |=4,| |=2,∠BOA=60°,
所以∠OBA=90°,所以| |=2 .
又因为 =3 ,所以| |= .
所以| |= = , cos ∠OPB= .
设 与 的夹角为θ,所以 与 的夹角θ的余弦值
为- .
所以 · =| || | cos θ=-3.
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15. 如图,扇形AOB的弧的中点为M,动点C,D分别在OA,OB
上,且OC=BD,OA=1,∠AOB=120°.
(1)若点D是线段OB上靠近点O的四等分点,用 , 表示
向量 ;
解: 由已知可得 = , = - ,易得OAMB是菱形(图略),则 = + ,
所以 = - = -( +
)=- - .
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(2)求 · 的取值范围.
解: 易知∠DMC=60°,且| |=| |,
那么只需求MC的最大值与最小值即可.
当MC⊥OA时,MC最小,此时MC= ,
则 · = × × cos 60°= ;
当MC与MO重合时,MC最大,
此时MC=1,则 · = cos 60°= ,
所以 · 的取值范围为 .
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谢 谢 观 看!