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数学北师大必修自主训练:平面向量数量积的坐标表示 含解析

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1.已知向量a=(-4,7),向量b=(5,2),则a·b的值是( )

A.34 B.27 C.-43 D.-6 思路解析:依数量积的坐标运算法则解答此题.a·b=-4×5+7×2=-6. 答案:D

2.已知向量a=(2,1),b=(3,x),若(2a-b)⊥b,则x的值是( )

A.3 B.-1 C.-1或3 D.-3或1 思路解析:欲求x的值,只需建立关于x的方程,由条件(2a-b)⊥b?(2a-b)·b=0,即可得出x的方程.∵(2a-b)⊥b,∴(2a-b)·b=2a·b-b2=2×2×3+2×1×x-32-x2=0.整理,得x2-2x-3=0,解得x=-1或3. 答案:C

3.若向量b与向量a=(1,-2)的夹角是180°,且|b|=35,则b等于( ) A.(-3,6) B.(3,-6) C.(6,-3) D.(-6,3) 思路解析:由题意,b与a共线,再结合|b|=35,列出关于b的坐标的方程,即可解出. 方法一:设b=λ(-1,2),且λ>0,有(-λ)2+(2λ)2=(35)2?b=(-3,6).

方法二:由题意可知,向量a、b共线且方向相反.故可由方向相反排除B,C;由共线可知b=-3a. 答案:A

4.(2006天津高考卷,文12)设向量a与b的夹角为θ,且a=(3,3),2b-a=(-1,1),则cosθ=________________. 思路解析:由题意,得b=

11a+(-1,1)=(1,2),则a·b=9,|a|=32,|b|=5, 22∴cosθ=

a?b310. ?|a||b|10答案:

310 105.已知a=(1,2),b=(1,1),c=b-ka,若c⊥a,则c=_________________.

思路解析:根据a和b的坐标、c的坐标,利用垂直建立关于k的方程,求出k后可得向量c. 答案:(

21,?) 556.已知a=(3,-1),b=(1,2),x·a=9与x·b=-4,向量x的坐标为_______________.

思路解析:待定系数法,设出向量x的坐标,利用所给两个关系式得到关于坐标的方程组,

?x?a?9?3t?s?9?t?2,再求解.设x=(t,s),由? ????x?b??4t?2s??4s??3.???答案:(2,-3)

7.已知a、b、c是同一平面内的三个向量,其中a=(1,2),

(1)若|c|=25,且c∥a,求c的坐标;

(2)若|b|=

5,且a+2b与2a-b垂直,求a与b的夹角θ. 2思路分析:(1)欲求向量c,同前面的题目类似,可以设出向量c的坐标,然后建立c的坐标方程,可得解法一.另外注意到c∥a,故存在实数λ,使c=λa,则|c|=|λa|,即|λ|=求出λ,也就能求出c,得解法二. (2)欲求a与b的夹角θ,可根据cosθ=

|c|.故可|a|a?b来求cosθ,然后再求θ.故只需求出ab和|a||b|

|a||b|即可.由题意易知|a||b|,关键是求a·b.又有a+2b与2a-b垂直,故可以得到(a+2b)·(2a-b)=0.进一步可求出a·b的值. (1)解法一:设c=(x,y).

∵|c|=25,∴x2?y2=25,即x2+y2=20. ① 又c∥a,∴2x-y=0. ②

?x?2,?x??2,由①②可得?或?

y?4y??4,??即向量c的坐标为(2,4)或(-2,-4).

解法二:∵c∥a,故可设c=λa, 则|λ|=

|c|25=2. ?|a|5∴λ=±2.

即向量c的坐标为(2,4)或(-2,-4). (2)解:∵a=(1,2),∴|a|=5.

又|b|=

55,故|a||b|=. 22又∵(a+2b)⊥(2a-b),

∴(a+2b)·(2a-b)=0,即2a2+3a·b-2b2=0. ∴2×5+3a·b-2×=0,a·b=?545. 25a?b∴cosθ=?2??1.

5|a||b|2?又θ∈[0,π], ∴θ=π,

即a与b的夹角为π.

我综合 我发展

8.已知a=(3,4),b=(4,3),求实数x、y的值使(xa+yb)⊥a,且|xa+yb|=1.

思路分析:首先写出(xa+yb)的坐标,再根据它与向量a垂直和模为1列出方程组,从而解得x和y的值. 解:由a=(3,4),b=(4,3),有xa+yb=(3x+4y,4x+3y). ∵(xa+yb)⊥a, ∴(xa+yb)·a=0.

∴3(3x+4y)+4(4x+3y)=0, 即25x+24y=0.① 又∵|xa+yb|=1,

∴(3x+4y)2+(4x+3y)2=1. 整理得25x2+48xy+25y2=1.②

2424??x?,x??,????3535由①②联立方程组,解得?和?

?y??5?y?5.?7?7??9.(2006全国高考卷Ⅱ,理17)已知向量a=(sinθ,1),b=(1,cosθ),-

??<θ<. 22(1)若a⊥b,求θ;

(2)求|a+b|的最大值.

思路分析:利用定义直接求得θ.把点的坐标代入|a+b|,先化简再求最值. 解:(1)∵a⊥b, ∴sinθ+cosθ=0. ∴tanθ=-1(-∴θ=???<θ<). 22?. 4(2)∵a=(sinθ,1),b=(1,cosθ), ∴a+b=(sinθ+1,1+cosθ).

∴|a+b|=(sin??1)?(1?cos?) =3?2(sin??cos?)?223?22sin(???4).

?)=1时,|a+b|取得最大值, 4?即当θ=时,|a+b|的最大值为2?1.

4当sin(θ+

10.平面上有两个向量e1=(1,0),e2=(0,1),今有动点P,从P0(-1,2)开始沿着与向量e1+e2相同的方向做匀速直线运动,速度大小为|e1+e2|,另一动点Q,从点Q0(-2,-1)出发,沿着与向量3e1+2e2相同的方向做匀速直线运动,速度大小为|3e1+2e2|.设P,Q在t=0分别在P0,Q0处,则当PQ⊥P0Q0时,t=___________秒.

思路解析:用t表示出PQ,列出方程即可求解. ∵P0(-1,2),Q0(-2,-1),∴P0Q0=(-1,-3).

又∵e1+e2=(1,1),∴|e1+e2|=2.∵3e1+2e2=(3,2),∴|3e1+2e2|=13. ∴当t时刻时,点P的位置为(-1+t,2+t),点Q的位置为(-2+3t,-1+2t). ∴PQ=(-1+2t,-3+t).∵P0Q0⊥PQ, ∴(-1)×(-1+2t)+(-3)×(-3+t)=0.∴t=2. 答案:2

11.(2006湖北黄冈模拟,16)平面直角坐标系内有点P(1,cosx)、Q(cosx, 1),x∈[?(1)求向量OP和向量OQ的夹角θ的余弦值;

(2)令f(x)=cosθ,求f(x)的最小值. 思路分析:(1)直接用夹角公式即可求得;(2)利用换元法,再利用函数的单调性求出最小值.

解:(1)由题意,得OP=(1,cosx),OQ=(cosx,1).

∴OP·OQ=2cosx,|OP|=1?cos2x,|OQ|=1?cos2x. ∴cosθ=??,]. 44OP?OQ|OP||OQ?2cosx. 21?cosx∴向量OP和向量OQ的夹角θ的余弦值为(2)由(1)得f(x)=

2cosx. 21?cosx2cosx??,x∈[,], ?441?cos2x设t=cosx,则

222t

≤t≤1.∴f(t)=,≤t≤1. 221?t222t≤t≤1时,f(t)=是增函数. 221?t

可以证明当

222?22. ∴f(x)的最小值是f()=

32221?()22?

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