《高一數(shù)學(xué)下第5章《向量的應(yīng)用》解析及答案.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高一數(shù)學(xué)下第5章《向量的應(yīng)用》解析及答案.doc(17頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
高一數(shù)學(xué)下第5章《向量的應(yīng)用》解析及答案
鞏固基礎(chǔ)
一、自主梳理
理解向量的幾何、代數(shù)、三角及物理方面的應(yīng)用,能將當(dāng)前的問題轉(zhuǎn)化為可用向量解決的問題,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和應(yīng)用能力.
二、點(diǎn)擊雙基
1.(理)(2005全國(guó)高考卷Ⅲ,理)已知雙曲線x2-=1的焦點(diǎn)F1、F2,點(diǎn)M在雙曲線上且=0,則點(diǎn)M到x軸的距離為( )
A. B. C. D.
解析:如圖,不妨設(shè)M在右支上,則MF1⊥MF2.
設(shè)|MF1|=r1,|MF2|=r2,由定義r1-r2=2a=2. ①
Rt△MF1F2中,r12+r22=(2c)2=12. ②
①式平方代入②后得r1r2=4,
∴S△MF1F2=r1r2=2=|F1F2|h=2h.∴h=.
答案:C
(文)若O是△ABC內(nèi)一點(diǎn),++=0,則O是△ABC的( )
A.內(nèi)心 B.外心 C.垂心 D.重心
解析:以、為鄰邊作平行四邊形OBDC,則=+.
又++=0,
∴+=-.
∴-=.
∴O為AD的中點(diǎn),且A、O、D共線.
又E為OD的中點(diǎn),∴O是中線AE的三等分點(diǎn),且OA=AE.
∴O是△ABC的重心.
答案:D
2.(2006山東濰坊檢測(cè))已知點(diǎn)A(,1)、B(0,0)、C(,0),設(shè)∠BAC的平分線AE與BC相交于E,若=λ,則λ等于 …( )
A.- B. C.-3 D.-
解析:由=λ,得λ=-=-=-1-=-1-=-1-=-.故選擇A.
答案:A
3.(2006湖北八校聯(lián)考)(理)已知向量a=(2cosα,2cosβ),b=(3cosβ,3sinβ),若a與b的夾角為60,則直線xcosα-ysinα+=0與圓(x-cosβ)2+(y+sinβ)2=的位置關(guān)系是( )
A.相交 B.相交且過圓心 C.相切 D.相離
解析:由題意得=,
∴cosαcosβ+sinαsinβ=.
圓心為(cosβ,-sinβ).
設(shè)圓心到直線的距離為d,則
d==1>,
∴直線和圓相離.故選D.
答案:D
(文)已知直線x+y=a與圓x2+y2=4交于A、B兩點(diǎn),且|+|=|-|,其中O為原點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的值為( )
A.2 B.-2 C.2或-2 D.6或-6
解析:由|+|=|-|,得=0,∴OA⊥OB.
聯(lián)立方程組整理得2x2-2ax+(a2-4)=0,
設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2),
∴x1+x2=a,x1x2=.
∴y1y2=(a-x1)(a-x2)=a2-a(x1+x2)+x1x2=a2-2.
∵OA⊥OB,∴x1x2+y1y2=0.
∴+-2=0.∴a2=4.∴a=2.
又∵Δ=(-2a)2-8(a2-4)>0,
∴a2<8.∴a∈(-2,2),而2∈(-2,2).故選C.
答案:C
4.在四邊形ABCD中,=0,=,則四邊形ABCD是______________________.
解析:由=0知⊥.由=知BCAD.∴四邊形ABCD是矩形.
答案:矩形
5.若a=(1,-1),b=(-1,3),c=(3,5),使c=xa+yb成立的實(shí)數(shù)x、y取值是_____________.
解析:依題意(3,5)=x(1,-1)+y(-1,3),解得
答案:7、4
訓(xùn)練思維
【例1】 已知O(0,0)、A(1,2)、B(4,5)及=+t,求:
(1)t為何值時(shí),P在x軸上?P在y軸上?P在第二象限?
(2)四邊形OABP能否成為平行四邊形?若能,求出相應(yīng)的t值;若不?,请说明来?
解:(1)=+t=(1+3t,2+3t).
若P在x軸上,則2+3t=0,∴t=-;
若P在y軸上,只需1+3t=0,∴t=-;
若P在第二象限,則∴-
0.
∴|a+b|=2cosx.
(2)f(x)=cos2x-4λcosx,即f(x)=2(cosx-λ)2-1-2λ2.
∵x∈[0,],∴0≤cosx≤1.
①當(dāng)λ<0時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)cosx=0時(shí),f(x)取得最小值-1,這與已知矛盾.
②當(dāng)0≤λ≤1時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)cosx=λ時(shí),f(x)取得最小值-1-2λ2,由已知得-1-2λ2=-,解得λ=.
③當(dāng)λ>1時(shí),當(dāng)且僅當(dāng)cosx=1時(shí),f(x)取得最小值1-4λ.由已知得1-4λ=-,解得λ=.這與λ>1相矛盾.綜上所述,λ=為所求.
加強(qiáng)篇
8.(2006北京海淀模擬)設(shè)a=(1+cosα,sinα),b=(1-cosβ,sinβ),c=(1,0),其中α∈(0,π),β∈(π,2π),a與c的夾角為θ1,b與c的夾角為θ2,且θ1-θ2=,求sin的值.
解:a=(2cos2,2sincos)
=2cos(cos,sin),
b=(2sin2,2sincos)
=2sin(sin,cos),
∵α∈(0,π),β∈(π,2π),
∴∈(0,),∈(,π).
故|a|=2cos,|b|=2sin ,
cosθ1===cos,
cosθ2===sin=cos(-).∴θ1=.
∵0<-<,∴θ2=-.又θ1-θ2=,∴-+=.
故=-,∴sin=sin(-)=-.
講評(píng):本題考查向量的坐標(biāo)表示及其運(yùn)算,向量數(shù)量積的夾角公式的運(yùn)用,注意角度范圍的變化應(yīng)用,結(jié)合三角函數(shù)的關(guān)系進(jìn)行求值.
9.(全新創(chuàng)編題)如圖所示,點(diǎn)F(a,0)(a>0),點(diǎn)P在y軸上運(yùn)動(dòng),M在x軸上,N為動(dòng)點(diǎn),且=0,+=0.
(1)求點(diǎn)N的軌跡C的方程;
(2)過點(diǎn)F(a,0)的直線l(不與x軸垂直)與曲線C交于A、B兩點(diǎn),設(shè)點(diǎn)K(-a,0),與的夾角為θ,求證:0<θ<.
解:(1)設(shè)N(x,y)、M(x0,0)、P(0,y0),
則=(x0,-y0),=(a,-y0),=(x,y-y0).
由=0,得ax0+y02=0. ①
由+=0,得(x+x0,y-2y0)=0,即所以
代入①,得y2=4ax即為所求.
(2)設(shè)l的方程為y=k(x-a),由消去x,得y2-y-4a2=0.
設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2),則y1y2=-4a2,=(x1+a,y1),=(x2+a,y2),
=(x1+a)(x2+a)+y1y2=x1x2+a(x1+x2)+a2+y1y2=+a(+)+a2-4a2
=(y12+y22)-2a2>(2|y1y2|)-2a2=4a2-2a2=0,所以cosθ=>0.所以0<θ<.
講評(píng):向量及其運(yùn)算是新課程的新增內(nèi)容,由于向量融數(shù)、形于一體,具有代數(shù)形式和幾何形式的雙重身份,使它成為中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的一個(gè)交匯點(diǎn),成為聯(lián)系多項(xiàng)內(nèi)容的媒介.本題是將向量與解析幾何、方程、不等式以及三角函數(shù)等知識(shí)有機(jī)結(jié)合,體現(xiàn)了《考試大綱》要求的“在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)處命題”的精神,我們預(yù)測(cè)今年的向量高考題的難度可能上升到壓軸題水平.
一、教學(xué)思路
向量兼具代數(shù)的抽象與嚴(yán)謹(jǐn)和幾何的直觀,向量本身是一個(gè)數(shù)形結(jié)合的產(chǎn)物,因此在向量的復(fù)習(xí)中要注意數(shù)與形的結(jié)合、代數(shù)與幾何的結(jié)合、形象思維與邏輯思維的結(jié)合.應(yīng)用向量可以解決平面幾何中的一些問題,在物理和工程技術(shù)中應(yīng)用也很廣泛,教學(xué)要結(jié)合實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生把向量的相關(guān)知識(shí)和實(shí)際問題相結(jié)合,滲透向量解決問題的高效性.
二、注意問題
與向量相關(guān)的綜合應(yīng)用問題類型較多,往往都和幾何圖形或某種類型曲線相關(guān)聯(lián),這就要求在轉(zhuǎn)化成向量方法或抽象為確定的數(shù)學(xué)模型時(shí),一定要注意和題意等價(jià),善于綜合全局,把握轉(zhuǎn)化合理性.
三、參考資料
【例1】 已知a=(x2,x),b=(x,x-3),x∈[-4,4].
(1)求f(x)=ab的表達(dá)式;
(2)求f(x)的最小值,并求此時(shí)a與b的夾角.
解:(1)f(x)=ab=x2x+x(x-3)=x3+x2-3x,x∈[-4,4].
(2)f′(x)=x2+2x-3=(x+3)(x-1).
列表:
x
-4
(-4,-3)
-3
(-3,1)
1
(1,4)
4
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗
極大值9
↘
極小值-
↗
故當(dāng)x=1時(shí),f(x)有最小值為-.
此時(shí)a=(,1),b=(1,-2).
設(shè)θ為a與b的夾角,則cosθ==-.
又由θ∈[0,π],得θ=.
【例2】 如圖所示,對(duì)于同一高度(足夠高)的兩個(gè)定滑輪,用一條(足夠長(zhǎng))繩子跨過它們,并在兩端分別掛有4 kg和2 kg的物體,另在兩個(gè)滑輪中間的一段繩子懸掛另一物體,為使系統(tǒng)保持平衡狀態(tài),此物體的質(zhì)量應(yīng)是多少?(忽略滑輪半徑、繩子的重量)
剖析:先進(jìn)行受力分析,列出平衡方程,然后用數(shù)學(xué)方法求解.
解:設(shè)所求物體質(zhì)量為m kg時(shí),系統(tǒng)保持平衡,再設(shè)F1與豎直方向的夾角為θ1,F2與豎直方向的夾角為θ2,則有
(其中g(shù)為重力加速度)
由①式和②式消去θ2,得
m2-8mcosθ1+12=0,
即m=4cosθ12.③
∵cosθ2>0,由②式知,③式中m=4cosθ1-2不合題意,舍去.
又∵4cos2θ1-3≥0,解得≤cosθ1≤1.
經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)cosθ1=時(shí),cosθ2=0,不合題意,舍去.
∴2<m<6.
綜上,所求物體的質(zhì)量在2kg到6 kg之間變動(dòng)時(shí),系統(tǒng)可保持平衡.
講評(píng):(1)m的范圍是通過函數(shù)y=4x+2的單調(diào)性求得的.(2)實(shí)際問題的處理要注意變量的實(shí)際意義,本題容易忽略cosθ2>0的實(shí)際限制.
優(yōu)化測(cè)控
一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分)
1.(2006江蘇南京期末)已知向量a=(1,0),b=(1,1),c=(-1,0),若c=λa+μb(λ,μ∈R),則λ,μ的值分別為( )
A.1,0 B.1,1 C.0,1 D.-1,0
解析:∵c=λa+μb=λ(1,0)+μ(1,1)=(λ+μ,μ),而c=(-1,0),∴
∴故選擇D.
答案:D
2.有三個(gè)命題:①向量與是共線向量,則A、B、C、D必在同一直線上;②向量a與向量b平行,則a與b的方向相同或相反;③四邊形ABCD是平行四邊形的充要條件是=.其中正確的是( )
A.② B.③ C.①③ D.②③
解析:①與共線,AB與CD也可以平行.②中a與b也可能有0.
答案:B
3.(2006四川成都檢測(cè))設(shè)向量a=(cos25,sin25),b=(sin20,cos20),若t是實(shí)數(shù),且u=a+t b,則|u|的最小值為( )
A. B.1 C. D.
解析:|a|=|b|=1,ab=sin20cos25+cos20sin25=sin45=,
∴|u|2=|a+t b|2=a2+2t ab+t2b2=t2+t+1=(t+)2+≥.
∴|u|≥.選C.
答案:C
4.已知|a|=4,|b|=8,且a與2b-a互相垂直,則向量a與b的夾角是( )
A.arccos B.π-arccos C. D.
解析:由a⊥(2b-a),得a(2b-a)=0.
∴2|a||b|cosθ-|a|2=0.
∴cosθ=,θ=arccos.
答案:A
5.(2006北京西城模擬)向量=(1,),=(0,1),若動(dòng)點(diǎn)P(x,y)滿足條件則P(x,y)的變動(dòng)范圍(不含邊界的陰影部分)是( )
解析:=(1,),=(0,1).
設(shè)P(x,y),則=(x,y),
∵即
經(jīng)分析,選A.
答案:A
6.已知向量=(1,1),=(1,a),其中a為實(shí)數(shù),O為原點(diǎn),當(dāng)這兩向量的夾角在(0,)變動(dòng)時(shí),a的取值范圍是( )
A.(0,1) B.(,) C.(,1)∪(1,) D.(1,)
解析:只需保證直線AO和OB的夾角為此范圍就行,顯然kOA=1,kOB=a.應(yīng)用夾角公式tanθ=||<,可得選項(xiàng)C.
答案:C
7.已知向量m與向量n互相垂直且|m|=|n|,若m=(2,1),則n等于( )
A.(1,-2) B.(-2,1)
C.(-2,1)或(2,-1) D.(1,-2)或(-1,2)
解析:設(shè)n=(x,y),由題意設(shè)解得或
∴n=(1,-2)或(-1,2).
答案:D
8.已知四邊形ABCD是菱形,點(diǎn)P在對(duì)角線AC上(不包括端點(diǎn)A、C),則等于( )
A.λ(+),λ∈(0,1) B.λ(+),λ∈(0,)
C.λ(-),λ∈(0,1) D.λ(-),λ∈(0,)
解析:由平行四邊形法則及共線的充要條件容易得到選項(xiàng)A.
答案:A
9.(2006西安五校聯(lián)考)已知向量a=(3,4),b=(2,-1),如果向量a+λb與向量-b互相垂直,則實(shí)數(shù)λ的值為( )
A. B. C.2 D.-
解析:a+λb=(3,4)+λ(2,-1)=(3+2λ,4-λ),-b=(-2,1),若(a+λb)⊥(-b),則-2(3+2λ)+4-λ=0.∴λ=-.故選D.
答案:D
10.若a與b的夾角為60,|b|=4,(a+2b)(a-3b)=-72,則向量a的模是( )
A.2 B.4 C.6 D.12
解析:由題意知a2-ab-6b2=-7a,把|b|=4,cos60=代入得|a|2-2|a|-24=0.∴|a|=6或|a|=-4(舍).
答案:C
11.命題p:△ABC及點(diǎn)G滿足++=0;命題q:G是△ABC的重心,則p是q的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充分必要條件 D.既不充分又不必要條件
解析:若G是△ABC的重心,由課本例題可知,++=0成立.若++=0,則+=-,可證CG必經(jīng)過AB的中點(diǎn).
答案:C
12.在平面直角坐標(biāo)系中,O為原點(diǎn),=a,=b,對(duì)任意一點(diǎn)M,它關(guān)于A的對(duì)稱點(diǎn)為S,S關(guān)于點(diǎn)B的對(duì)稱點(diǎn)為N,則用a、b表示為( )
A.2(b-a) B.(a-b) C.a+b D.(a+b)
解析:=+=2+2=2-2(四邊形OASB是平行四邊形).
答案:A
二、填空題(本大題共4小題,每小題4分,共16分)
13.=3e1,=3e2,且=,則=__________________________.
解析:=3e2-3e1,==e2-e1,=+=2e1+e2.
答案:2e1+e2
14.(2006北京海淀模擬)若向量a=(3,2),b=(0,-1),則向量2a-b的坐標(biāo)是_______________;ab=_______________________.
解析:a=(3,2),b=(0,-1),∴2a-b=(6,4)-(0,-1)=(6,5),ab=30+2(-1)=-2.
答案:(6,5) -2
15.若對(duì)n個(gè)向量a1,a2,…,an存在n個(gè)不全為零的實(shí)數(shù)k1,k2,…,kn,使得k1a1+k2a2+…+knan=0成立,則稱向量a1,a2,…,an為“線性相關(guān)”.依此規(guī)定,能說明a1=(1,0),a2=(1,-1),a3=(2,2)“線性相關(guān)”的實(shí)數(shù)k1、k2、k3依次可以取_____________________________(寫出一組數(shù)值即可,不必考慮所有情況).
解析:設(shè)k1a1+k2a2+k3a3=0,
即k1(1,0)+k2(1,-1)+k3(2,2)=(0,0).
∴
∴k1=-4k3,k2=2k3.
取k3=1得一組k1、k2、k3依次為-4、2、1.
答案:-4、2、1
16.(2006江蘇南京期末)若|a|=1,|b|=2,c=a-b,且c⊥a,則向量a與b的夾角為__________.
解析:∵c=a-b且c⊥a,∴ca=0,即(a-b)a=0,a2=ab=1,cos〈a,b〉==.∴〈a,b〉=.
答案:
三、解答題(本大題共6小題,共74分)
17.(本小題滿分12分)已知向量a=(3,-4),求:
(1)與a平行的單位向量b;
(2)與a垂直的單位向量c;
(3)將a繞原點(diǎn)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45得到的向量e的坐標(biāo).
解:(1)設(shè)b=λa,則|b|=1,b=(,-)或b=(-,).
(2)由a⊥c,a=(3,-4),可設(shè)c=λ(4,3),求得c=(,)或c=(-,-).
(3)設(shè)e=(x,y),則x2+y2=25.
又ae=3x-4y=|a||e|cos45,即3x-4y=,由上面關(guān)系求得e=(,-)或e=(-,-).
而向量e由a繞原點(diǎn)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45得到,故e=(,-).
18.(本小題滿分12分)已知a、b、c分別是△ABC三個(gè)內(nèi)角A、B、C的對(duì)邊,
(1)若△ABC面積為,c=2,A=60,求a、b的值;
(2)若acosA=bcosB,試判斷△ABC的形狀,證明你的結(jié)論.
解:(1)由已知得=bcsinA=bsin60,
∴b=1.
由余弦定理a2=b2+c2-2bccosA=3,
∴a=.
(2)由正弦定理得2RsinA=a,2RsinB=b,
∴2RsinAcosA=2RsinBcosB,即sin2A=sin2B.
由已知A、B為三角形內(nèi)角,∴A+B=90或A=B.
故△ABC為直角三角形或等腰三角形.
19.(本小題滿分12分)向量a=(1,cos2θ),b=(2,1),c=(4sinθ,1),d=(sinθ,1),其中θ∈(0,).
(1)求ab-cd的取值范圍;
(2)若函數(shù)f(x)=|x-1|,判斷f(ab)與f(cd)的大小,并說明理由.
解:(1)ab=2+cos2θ,cd=2sin2θ+1=2-cos2θ,
∵ab-cd=2cos2θ,
∴0<θ<.∴0<2θ<.
∴00.
∴f(ab)>f(cd).
20.(本小題滿分12分)△ABC的三個(gè)內(nèi)角A、B、C滿足下列條件:(1)A0).
(1)用k表示ab;
(2)求ab的最小值,并求此時(shí)a與b夾角的大小.
解:(1)將|ka+b|=|a-kb|兩邊平方得
ab==.
(2)∵(k-1)2≥0,又k>0,∴≥=,即ab≥,cosα=.又0≤α≤180,故a與b的夾角為60.
22.(本小題滿分14分)已知平面向量a=(,-1),b=(,),
(1)證明a⊥b;
(2)若存在不同時(shí)為零的實(shí)數(shù)k和t,使x=a+(t2-3)b,y=-ka+tb,且x⊥y,試求函數(shù)關(guān)系式k=f(t);
(3)據(jù)(2)的結(jié)論,確定函數(shù)k=f(t)的單調(diào)區(qū)間.
(1)證明:ab=(,-1)(,)=-=0,∴a⊥b.
(2)解:∵x⊥y,∴xy=0且ab=0,a2=4,b2=1.
整理得-4k+t(t2-3)=0.
∴k=t(t2-3).
(3)解:記f(t)=(t3-3t),
∴f′(t)=t2-.
令f′(t)>0,得t<-1或t>1.
因此,當(dāng)t∈(-∞,-1)時(shí),f(t)是增函數(shù);
當(dāng)t∈(1,+∞)時(shí),f(t)也是增函數(shù).
再令f′(t)<0得-1
下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
文檔包含非法信息?點(diǎn)此舉報(bào)后獲取現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)!
下載文檔到電腦,查找使用更方便
5
積分
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
-
向量的應(yīng)用
數(shù)學(xué)
下第
向量
應(yīng)用
解析
答案
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-12790803.html