检测(二) 向量的数量积与三角恒等变换(A、B卷)
A卷——学业水平考试达标练
(时间:90分钟 满分:120分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.cos275°+cos215°+cos 75°cos 15°的值是( )
A. B.
C. D.1+
解析:选A 原式=sin215°+cos215°+sin 15°cos 15°=1+sin 30°=.
2.已知锐角α满足cos=,则sin=( )
A. B.±
C. D.±
解析:选C ∵锐角α满足cos=,∴α+为锐角,∴sin= =,
则sin=2sincos=2××=.
3.已知=(2,8),=(-7,2),则=( )
A.(3,2) B.
C.(-3,-2) D.
解析:选C ∵=-=(-7,2)-(2,8)=(-9,-6),∴=(-9,-6)=(-3,-2).
4.已知平面向量a=(2,-1),b=(1,3),那么|a+b|等于( )
A.5 B.
C. D.13
解析:选B 因为a+b=(3,2),所以|a+b|==,故选B.
5.设向量a,b均为单位向量,且|a+b|=1,则a与b的夹角为( )
A. B.
C. D.
解析:选C ∵|a+b|=1,∴|a|2+2a·b+|b|2=1,∴cos〈a,b〉=-.又〈a,b〉∈[0,π],∴〈a,b〉=.
6.若|a|=|b|=1,a⊥b,且(2a+3b)⊥(ka-4b),则k=( )
A.-6 B.6
C.3 D.-3
解析:选B 由题意,得(2a+3b)·(ka-4b)=2ka2+(3k-8)a·b-12b2=0,由于a⊥b,故a·b=0,又|a|=|b|=1,于是2k-12=0,解得k=6.
7.y=sin xcos x+sin2x可化为( )
A.y=sin+
B.y=sin-
C.y=sin+
D.y=2sin+1
解析:选A y=sin 2x+=sin 2x-cos 2x+=+=sin+.
8.若平面向量a=(-1,2)与b的夹角是180°,且|b|=3,则b的坐标为( )
A.(3,-6) B.(-3,6)
C.(6,-3) D.(-6,3)
解析:选A 由题意设b=λa=(-λ,2λ)(λ<0),
而|b|=3,则=3,
所以λ=-3,b=(3,-6).
9.若α为锐角,3sin α=tan α=tan β,则tan 2β等于( )
A. B.
C.- D.-
解析:选D 由3sin α=tan α,得cos α=,∴sin α=. ∴tan β=3sin α=2,tan β=2.∴tan 2β==-.
10.在△ABC中,若(+)·=||2,则△ABC的形状一定是( )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
解析:选C 由(+)·=||2,得·(+-)=0,即·(++)=0,∴2·=0,∴⊥,∴A=90°.故选C.
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题5分,共10分)
11.设向量a=(1,0),b=,则下列结论中正确的是( )
A.|a|>|b| B.a·b=
C.a-b与b垂直 D.a∥b
解析:选ABC 由题意知|a|==1,|b|==,故A正确;a·b=1×+0×=,故B正确;(a-b)·b=a·b-|b|2=-=0,故a-b与b垂直,故C正确,D明显错误.
12.下列各式中,值为的是( )
A.2sin 15°cos 15° B.cos215°-sin215°
C.1-2sin215° D.sin215°+cos215°
解析:选BC A中,2sin 15°cos 15°=sin 30°=;B中,cos215°-sin215°=cos 30°=;C中,1-2sin215°=cos 30°=;D中显然不是.
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上)
13.若向量a=(1,2),b=(1,-1),则2a+b与a-b的夹角等于________.
解析:2a+b=2(1,2)+(1,-1)=(3,3),a-b=(1,2)-(1,-1)=(0,3).在平面直角坐标系中,根据图形得2a+b与a-b的夹角为.
答案:
14.化简·cos 28°的结果为________.
解析:·cos 28°=×·cos 28°=tan 28°·cos 28°=.
答案:
15.若向量a,b的夹角为120°,|a|=1,|b|=3,则|5a-b|=________.
解析:|5a-b|==== =7.
答案:7
16.已知α∈,且sin α=,则sin2+的值为________.
解析:cos α=-,原式=+=+sin 2α=-cos α+2sin αcos α=-.
答案:-
四、解答题(本大题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(8分)已知a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),0<α<β<π.
(1)求|a|的值;
(2)求证:a+b与a-b互相垂直.
解: (1)|a|==1,∴|a|=1.
(2)证明:∵|a|2=cos2α+sin2α=1,|b|2=sin2β+cos2β=1,∴(a-b)·(a+b)=|a|2-|b|2=0,∴a+b与a-b互相垂直.
18.(10分)已知sin α+cos α=,且0<α<π,求sin 2α,cos 2α,tan 2α的值.
解:∵sin α+cos α=,
∴sin2α+cos2α+2sin α·cos α=,
∴sin 2α=-且sin αcos α=-<0.
∵0<α<π,sin α>0,∴cos α<0,∴sin α-cos α>0,∴sin α-cos α==,
∴cos 2α=cos2α-sin2α=(sin α+cos α)(cos α-sin α)=×=-,∴tan 2α==.
19.(10分) 已知a,b,c是同一平面内的三个向量,其中a=(1,2).
(1)若|b|=2,且a∥b,求b的坐标.
(2)若|c|=,且2a+c与4a-3c垂直,求a与c的夹角θ.
解:(1)设b=(x,y),因为a∥b,所以y=2x.①
又因为|b|=2,所以x2+y2=20.②
由①②联立,解得b=(2,4)或b=(-2,-4).
(2)由已知(2a+c)⊥(4a-3c),则(2a+c)·(4a-3c)=8a2-3c2-2a·c=0,
又|a|=,|c|=,解得a·c=5,
所以cos θ==,θ∈[0,π],
所以a与c的夹角θ=.
20.(12分)设函数f(x)=m·n,其中向量m=(2cos 2x,1),n=(1,3),x∈R.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)当x∈时,求f(x)的最大值.
解: (1)∵m=(2cos 2x,1),n=(1,3),
∴f(x)=m·n=2cos 2x+3,
∴f(x)的最小正周期T==π.
(2)由(1)知,f(x)=2cos 2x+3.
∵x∈,∴2x∈,
∴当2x=0即x=0时,f(x)max=5.
B卷——高考应试能力标准练
(时间:90分钟 满分:120分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.若tan α=3,tan β=,则tan(α-β)等于( )
A.-3 B.-
C.3 D.
解析:选D tan(α-β)===.
2.在锐角△ABC中,设x=sin Asin B,y=cos Acos B,则x,y的大小关系为( )
A.x≤y B.x>y
C.x
解析:选B x-y=sin Asin B-cos Acos B=-cos(A+B),∵△ABC是锐角三角形,∴∴-cos(A+B)>0,∴x>y.
3.·等于( )
A.0 B.λ1+λ2
C.λ1-λ2 D.λ1λ2
解析:选A ∵=a0(a0为a的单位向量).∴原式=(λ1a0+λ1b0)(λ2a0-λ2b0)=λ1·λ2(a-b)=0.
4.(2019·全国卷Ⅱ)已知=(2,3),=(3,t),||=1,则·=( )
A.-3 B.-2
C.2 D.3
解析:选C ∵=-=(3,t)-(2,3)=(1,t-3),||=1,
∴=1,解得t=3,∴=(1,0),
∴·=2×1+3×0=2.
5.已知非零向量m,n满足4|m|=3|n|,cos〈m,n〉=,若n⊥(tm+n),则实数t的值为( )
A.4 B.-4
C. D.-
解析:选B 由题意知,cos〈m,n〉===,所以m·n=|n|2=n2,因为n·(t m+n)=0,所以t m·n+n2=0,即t n2+n2=0,所以t=-4.
6.已知sin=,则cos=( )
A.- B.-
C.- D.
解析:选A 由sin=cos=cos=,得cos=2cos2-1=-1=-.
7.已知锐角α的终边经过点P(cos 50°,1+sin 50°),则锐角α等于( )
A.10° B.20°
C.70° D.80°
解析:选C 由三角函数的定义tan α======tan 70°. 所以α=70°.
8.如图所示,半圆的直径AB=4,O为圆心,C是半圆上不同于A,B的任意一点,若P为半径 OC上的动点,则(+)·的最小值是( )
A.2 B.0
C.-1 D.-2
解析:选D 由平行四边形法则得+=2,故(+)·=2·,又||=2-||,且,反向,设||=t(0≤t≤2),则(+)·=2·=-2t(2-t)=2(t2-2t)=2[(t-1)2-1].∵0≤t≤2,∴当t=1时,(+)·取得最小值-2,故选D.
9.已知向量a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),若a与b的夹角为,则cos(α-β)的值为( )
A. B.
C. D.-
解析:选B 因为a=(cos α,sin α),b=(cos β,sin β),所以|a|=|b|=1.又a与b的夹角为,所以a·b=1×1×cos=.又a·b=(cos α,sin α)·(cos β,sin β)=cos αcos β+sin αsin β=cos(α-β),所以cos(α-β)=.
10.已知0<β<α<,点P(1,4)为角α的终边上一点,且sin αsin+cos αcos=,则角β=( )
A. B.
C. D.
解析:选D ∵P(1,4),∴|OP|=7,
∴sin α=,cos α=.
又sin αcos β-cos αsin β=,∴sin(α-β)=.
∵0<β<α<,∴0<α-β<,
∴cos(α-β)=,∴sin β=sin[α-(α-β)]
=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)
=×-×=.
∵0<β<,∴β=.
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题5分,共10分)
11.下列各式与tan α相等的是( )
A.
B.
C.·(α∈(0,π))
D.
解析:选CD C中,因为α∈(0,π),所以原式=·==tan α;D中,===tan α.
12.y=sin-sin 2x的一个单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
解析:选BC y=sin-sin 2x=sin 2xcos -cos 2xsin-sin 2x=-=-sin,其增区间是函数y=sin的减区间,即2kπ+≤2x+≤2kπ+,k∈Z,∴kπ+≤x≤kπ+,k∈Z.当k=0时,x∈;当k=1时,x∈.
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上)
13.平面向量a,b满足|a|=1,|b|=2,且(a+b)·(a-2b)=-7,则向量a,b的夹角为________.
解析:(a+b)(a-2b)=|a2|-a·b-2|b|2=1-a·b-8=-7,∴a·b=0,∴a⊥b.故a,b的夹角为.
答案:
14.已知函数f(x)=sin 2x+cos 2x,且函数y=f(0<φ<π)是一个偶函数,则φ的值等于________.
解析:f(x)=sin,因为y=f=sin是一个偶函数,且0<φ<π,所以可以令φ+=,此时f=cos 2x为偶函数,解得φ=.
答案:
15.已知A,B,C皆为锐角,且tan A=1,tan B=2,tan C=3,则A+B+C的值为________.
解析:∵tan B=2,tan C=3,
∴tan(B+C)===-1.
又B,C皆为锐角,∴B+C∈(0,π),∴B+C=,
又tan A=1,A为锐角,∴A=,∴A+B+C=π.
答案:π
16.若对n个向量a1,a2,…,an存在n个不全为零的实数k1,k2,…,kn,使得k1a1+k2a2+…+knan=0成立,则称向量a1,a2,…,an为“线性相关”.依此规定,能说明a1=(1,2),a2=(1,-1),a3=(2,10)“线性相关”的实数k1,k2,k3依次可以取________(写出一组数值即可,不必考虑所有情况).
解析:由k1a1+k2a2+k3a3=0得?k1=-4k3,k2=2k3,令k3=c(c≠0),则k1=-4c,k2=2c.再令c=1,得k1=-4,k2=2,k3=1.
答案:-4,2,1
四、解答题(本大题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(8分)如图所示,已知?ABCD中,AB=3,AD=1,∠DAB=,求对角线AC和DB的长.
解:设=a,=b,a与b的夹角为θ,则|a|=3,
|b|=1,θ=.∴a·b=|a||b|cos θ=.
又∵=a+b,=a-b,
∴||====,
||====.
∴AC=,DB=.
18.(10分)已知函数f(x)=.
(1)求f(x)的定义域及最小正周期;
(2)求f(x)的单调递增区间.
解:(1)由sin x≠0得x≠kπ(k∈Z),故f(x)的定义域为{x|x∈R且x≠kπ,k∈Z}.
∴f(x)==2cos x(sin x-cos x)=sin 2x-cos 2x-1
=sin-1,
∴f(x)的最小正周期T==π.
(2)由2kπ-≤2x-≤2kπ+,x≠kπ(k∈Z),
得kπ-≤x≤kπ+,x≠kπ(k∈Z).
∴f(x)的单调递增区间为
和(k∈Z).
19.(10分)已知A,B,C是△ABC的三个内角,向量m=(-1,),n=(cos A,sin A),且m·n=1.
(1)求角A;
(2)若=-3,求tan C.
解:(1)∵m·n=1,∴sin A-cos A=1,
2=1,sin=,
∵0∴A=.
(2)由题知=-3,
∴===-3,
∴tan B=2.
∴tan C=tan[π-(A+B)]=-tan(A+B)
=-=.
20.(12分)如图,以坐标原点O为圆心的单位圆与x轴正半轴相交于点A,点B,P在单位圆上,且B,∠AOB=α.
(1)求的值;
(2)设∠AOP=θ,=+,四边形OAQP的面积为S,f(θ)=(·-1)2+S-1,求f(θ)的最值及此时θ的值.
解:(1)依题意,tan α==-2,
∴===-10.
(2)由已知点P的坐标为P(cos θ,sin θ),
又=+,||=||,∴四边形OAQP为菱形,∴S=2S△OAP=sin θ,
∵A(1,0),P(cos θ,sin θ),∴=(1+cos θ,sin θ),
∴·=1+cos θ,
∴f(θ)=(1+cos θ-1)2+sin θ-1=cos2θ+sin θ-1=-sin2θ+sin θ=-2+.
∵≤sin θ≤1,
∴当sin θ=,即θ=时,f(θ)max=;
当sin θ=1,即θ=时,f(θ)min=-1.