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...平面向量的基本定理、坐标运算及数量积(重难点突破)(含答案...
2025-09-30 01:41:40 责编:小OO
文档
专题02 平面向量的基本定理、坐标运算及数量积

一、考情分析

二、题型分析

(一) 平面向量的基本定理与坐标表示

知识点1 平面向量基本定理

如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a,有且只有一对实数λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2,其中e1,e2是一组基底.

例1.(1).(2019·四川雅安中学高一月考)以下四组向量能作为基底的是(   )

A.    B.

C.    D.

【答案】B

【解析】对于,与共线,不能作为基底;

对于,与不共线,能作为基底;

对于,与共线,不能作为基底;

对于,与共线,不能作为基底,故选B.

(2).(2019·江西高一期末)设是平面内的一组基底,则下面四组向量中,能作为基底的是(    )

A.与    B.与

C.与    D.与

【答案】C

【解析】

由是平面内的一组基底,所以和不共线,

对应选项A:,所以这2个向量共线,不能作为基底;

对应选项B:,所以这2个向量共线,不能作为基底;

对应选项D:,所以这2个向量共线,不能作为基底;

对应选项C:与不共线,能作为基底.

故选:C.

(3).(2020·内蒙古高三月考)在正方形中,点为内切圆的圆心,若,则的值为(    )

A.    B.

C.    D.

【答案】D

【解析】连并延长到与相交于点,设正方形的边长为1,则,设内切圆的半径为,则,可得.

设内切圆在边上的切点为,则,有,,故.

故选:D

【变式训练1】.(2020·北京高三开学考试)在平行四边形ABCD中,,,,则        .(用表示)

【答案】

【解析】如图:

=-=+2=+=-+(-)=-+

=.故本题答案为.

【变式训练2】.(2020·辽宁高考模拟)在中,,,若,则(   )

A.    B.    C.    D.

【答案】D

【解析】因为,所以点是的中点,又因为,所以点是的中点,所以有:

,因此

,故本题选D.

(二) 平面向量的坐标运算

知识点2 平面向量的坐标运算

(1)若a=(x1,y1),b=(x2,y2)(b≠0),则a±b=(x1±x2,y1±y2).

(2)若A(x1,y1),B(x2,y2),则=(x2-x1,y2-y1).

(3)若a=(x,y),λ∈R,则λa=(λx,λy).

(4)a·b=x1x2+y1y2.

(5)|a|=.若A(x1,y1),B(x2,y2),则||=.

例2.(1).(2020·福建高三月考)已知,若,则的坐标为(   )

A.    B.    C.    D.

【答案】D

【解析】设,因为,所以.

所以,所以,

解得: ,.所以.故选D.

(2).(2019·湖南高一期末)已知,,则(  )

A.2    B.    C.4    D.

【答案】C

【解析】由题得=(0,4)所以.故选:C

【变式训练1】.(2020·湖北高一期中)已知向量,向量.

(1)求向量的坐标; 

(2)当为何值时,向量与向量共线.

【答案】(1)(2)

【解析】(1)

(2),

∵与共线,∴∴

【变式训练2】.(2018·上海市嘉定区封浜高级中学高二期中)已知,为坐标原点.

(1) 求向量的坐标及;

(2) 若,求与同向的单位向量的坐标.

【答案】(1) ,;(2).

【解析】

(1),.

(2),

,

与同向的单位向量.

(三) 平面向量的数量积

知识点3.平面向量数量积

1.平面向量数量积的有关概念

(1)向量的夹角:已知两个非零向量a和b,记=a,=b,则∠AOB=θ(0°≤θ≤180°)叫作向量a与b的夹角.

(2)数量积的定义:已知两个非零向量a和b,它们的夹角为θ,则数量|a||b|cos θ叫作a与b的数量积,记作a·b,即a·b=|a||b|cos θ.规定:0·a=0.

(3)数量积的几何意义:数量积a·b等于a的模|a|与b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘积.

2.平面向量数量积的性质

设a,b都是非零向量,e是与b方向相同的单位向量,θ是a与e的夹角,则

(1)e·a=a·e=|a|cos θ.

(2)当a与b同向时,a·b=|a||b|;当a与b反向时,a·b=-|a||b|.

特别地,a·a=|a|2或|a|=.

(3)cos θ=.

(4)|a·b|≤|a||b|.

3.平面向量数量积的坐标表示

设a=(x1,y1),b=(x2,y2),a,b的夹角为θ,则

(1)a·b=x1x2+y1y2.

(2)|a|=.若A(x1,y1),B(x2,y2),则||=.

(3)cos θ=.

(4)a⊥b⇔a·b=0⇔x1x2+y1y2=0.

例3.(1)(2020·浙江高一期末)已知向量,,则__________,与方向相反的单位向量__________.

【答案】        

【解析】依题意,故.与方向相反的单位向量为.

(2).(2019·全国高考真题)已知=(2,3),=(3,t),=1,则=

A.-3    B.-2

C.2    D.3

【答案】C

【解析】

由,,得,则,.故选C

【变式训练1】.(2019·安徽高三月考(理))已知,,均为单位向量,与的夹角为,则的最大值为(   )

A.    B.    C.2    D.3

【答案】B

【解析】

设与的夹角为,因为,,

所以,

所以,所以,此时.故选:B.

【变式训练2】.(2020·四川高一月考)已知,若,则实数=__________;=__________.

【答案】0    0    

【解析】∵,

∴,

∵,

∴,解得.

故答案为.

【变式训练3】.(2019·江苏高考真题)如图,在中,D是BC的中点,E在边AB上,BE=2EA,AD与CE交于点.若,则的值是_____.

【答案】.

【解析】

如图,过点D作DF//CE,交AB于点F,由BE=2EA,D为BC中点,知BF=FE=EA,AO=OD.

得即故.

【变式训练4】.(2020·浙江高一期中)已知为单位向量,. 

(1)求;

(2)求与的夹角的余弦值;

【答案】(1);(2).

【解析】

由题得;

由题得与的夹角的余弦值为

故答案为:(1);(2).

(四) 平面向量的应用(平行与垂直)

知识点1 平面向量的平行与垂直

若a=(x1,y1),b=(x2,y2)(b≠0),则a±b=(x1±x2,y1±y2).

(1)如果a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b的充要条件为x1y2-x2y1=0.

a∥b的充要条件不能表示成=,因为x2,y2有可能等于0.判断三点是否共线,先求每两点对应的向量,然后再按两向量共线进行判定.

(2)如果a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a⊥b⇔a·b=0⇔x1x2+y1y2=0.

x1y2-x2y1=0与x1x2+y1y2=0不同,前者是两向量a=(x1,y1),b=(x2,y2)共线的充要条件,后者是它们垂直的充要条件.

例4.(1)(2020·江西高一期末)已知向量,,若,则(    )

A.    B.    C.    D.

【答案】D

【解析】向量,,且,,解得.

故选:D.

(2).(多选题)已知向量(2,1),(1,﹣1),(m﹣2,﹣n),其中m,n均为正数,且()∥

A.a与b的夹角为钝角

B.向量a在b方向上的投影为

C.2m+n=4

D.mn的最大值为2

【答案】CD

对于A,向量(2,1),(1,﹣1),则,则的夹角为锐角,错误;

对于B,向量(2,1),(1,﹣1),则向量在方向上的投影为,错误;

对于C,向量(2,1),(1,﹣1),则 (1,2),若()∥,则(﹣n)=2(m﹣2),变形可得2m+n=4,正确;

对于D,由C的结论,2m+n=4,而m,n均为正数,则有mn (2m•n) ()2=2,即mn的最大值为2,正确;

故选:CD.

【变式训练1】(2020·浙江高一期中)已知向量满足.若,则 _______; ______.

【答案】        

【解析】因为,所以(1)×m4=0,所以m=4.所以.

故答案为:(1).     (2). 

【变式训练2】.(2020广东高一期末)已知, ;

 (1) 若,求的值;

 (2)若,,求的值.

【答案】(1)(2)

【解析】(1),

∴,                                      ……1分

∴ ;                                       ……3分

∴.       ……7分

(2),                                  ……8分

∴,两边平方得,                         ……10分

,且,

∴∴,                                      ……12分

∴.                                ……分下载本文

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