（全国版）2019版高考数学一轮复习 第4章 平面向量 第3讲 平面向量的数量积及应用学案.doc

第3讲平面向量的数量积及应用板块一知识梳理自主学习必备知识考点1数量积的有关概念1两个非零向量a与b，过o点作a，b，则aob，叫做向量a与b的夹角；范围是0180.2a与b的夹角为90度时，叫ab.3若a与b的夹角为，则ab|a|b|cos.4若a(x1，y1)，b(x2，y2)，则abx1x2y1y2.5a在b的方向上的投影为|a|cos.6若a(x1，y1)，b(x2，y2)，夹角为，则|a|，cos.abx1x2y1y20.abx1y2x2y10.考点2数量积满足的运算律已知向量a，b，c和实数，则向量的数量积满足下列运算律：1abba.2(a)b(ab)a(b)3(ab)cacbc.必会结论1设e是单位向量，且e与a的夹角为，则eaae|a|cos；2当a与b同向时，ab|a|b|；当a与b反向时，ab|a|b|，特别地，aaa2或|a|；3ab|a|b|.考点自测1判断下列结论的正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)两个向量的数量积是一个向量()(2)向量在另一个向量方向上的投影也是向量()(3)若ab0，则a和b的夹角为锐角；若ab0，则a和b的夹角为钝角()(4)若ab0，则a0或b0.()(5)(ab)ca(bc)()(6)若abac(a0)，则bc.()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)22018重庆模拟已知向量a(k,3)，b(1,4)，c(2,1)，且(2a3b)c，则实数k()a b0 c3 d.答案c解析因为2a3b(2k3，6)，(2a3b)c，所以(2a3b)c2(2k3)60，解得k3.选c.32017全国卷已知向量a，b的夹角为60，|a|2, |b|1，则|a2b|_.答案2解析解法一：|a2b|2.解法二：(数形结合法)由|a|2b|2，知以a与2b为邻边可作出边长为2的菱形oacb，如图，则|a2b|.又aob60，所以|a2b|2.42018济南模拟已知向量|b|3，ab12, 则向量a在向量b方向上的投影是_答案4解析因为向量|b|3，ab12，则向量a在向量b方向上的投影是4.52016北京高考已知向量a(1，)，b(，1)，则a与b夹角的大小为_答案解析ab2，cosa，b，又a，b0，a，b.6课本改编已知正方形abcd的边长为1，点e是ab边上的动点，则的值为_；的最大值为_答案11解析以d为坐标原点，建立平面直角坐标系如图所示则d(0,0)，a(1,0)，b(1,1)，c(0,1)设e(1，a)(0a1)，所以(1，a)(1,0)1，(1，a)(0,1)a1.故的最大值为1.板块二典例探究考向突破考向平面向量数量积的运算例1(1)2016山东高考已知非零向量m，n满足4|m|3|n|，cosm，n.若n(tmn)，则实数t的值为()a4 b4 c. d答案b解析因为n(tmn)，所以tmnn20，所以mn，又4|m|3|n|，所以cosm，n，所以t4.故选b.(2)2017北京高考已知点p在圆x2y21上，点a的坐标为(2,0)，o为原点，则的最大值为_答案6解析解法一：根据题意作出图象，如图所示，a(2,0)，p(x，y)由点p向x轴作垂线交x轴于点q，则点q的坐标为(x,0)|cos，|2，|，cos，所以2(x2)2x4.点p在圆x2y21上，所以x1,1所以的最大值为246.解法二：如图所示，因为点p在圆x2y21上，所以可设p(cos，sin)(02)，所以(2,0)，(cos2，sin)，2cos4246，当且仅当cos1，即0，p(1,0)时“”号成立触类旁通向量数量积的两种运算方法(1)当已知向量的模和夹角时，可利用定义法求解，即ab|a|b|cosa，b(2)当已知向量的坐标时，可利用坐标法求解，即若a(x1，y1)，b(x2，y2)，则abx1x2y1y2.【变式训练1】(1)2018湖北模拟已知点a(1,1)，b(1,2)，c(2，1)，d(3,4)，则向量在方向上的投影为()a. b. c d答案a解析(2,1)，(5,5)，由定义知在方向上的投影为.(2)已知正方形abcd的边长为2，e为cd的中点，则_.答案2解析解法一：()2222222.解法二：以a为原点建立平面直角坐标系(如图)，可得a(0,0)，e(1,2)，b(2,0)，c(2,2)，d(0,2)，(1,2)，(2,2)，则(1,2)(2,2)1(2)222.考向平面向量数量积的性质命题角度1平面向量的垂直例2(1)如图所示，在abc中，adab，|1，则()a2 b. c. d.答案d解析()|cosbda|2.(2)2017全国卷已知向量a(1,2)，b(m,1)若向量ab与a垂直，则m_.答案7解析a(1,2)，b(m,1)，ab(1m,21)(m1,3)又ab 与a垂直，(ab)a0，即(m1)(1)320，解得m7.命题角度2平面向量的模例3(1)2018济南模拟设向量a，b满足|a|1，|ab|，a(ab)0，则|2ab|()a2 b2 c4 d4答案b解析a(ab)0，a2ab1，|ab|2a22abb23，b24，|2ab|2.故选b.(2)已知向量a与b的夹角为120，|a|3，|ab|，则|b|等于()a5 b4 c3 d1答案b解析|ab|2(ab)2a22abb2|a|22|a|b|cos120|b|23223|b|b|293|b|b|213，即|b|23|b|40，解得|b|4或|b|1(舍去)命题角度3平面向量的夹角例4(1)已知平面向量a，b，|a|1，|b|，且|2ab|，则向量a与向量ab的夹角为()a. b. c. d答案b解析由题意，得|2ab|244ab37，所以ab0，所以a(ab)1，且|ab|2，故cosa，ab，所以a，ab.故选b.(2)2017山东高考已知e1，e2是互相垂直的单位向量若e1e2与e1e2的夹角为60，则实数的值是_答案解析由题意知|e1|e2|1，e1e20，|e1e2| 2.同理|e1e2|.所以cos60，解得.触类旁通平面向量数量积求解问题的策略(1)求两向量的夹角：cos，要注意0，(2)两向量垂直的应用：两非零向量垂直的充要条件是：abab0|ab|ab|.(3)求向量的模：利用数量积求解长度问题的处理方法有：a2aa|a|2或|a|；|ab|；若a(x，y)，则|a|.考向向量运算的最值或取值范围例52018福建质检平行四边形abcd中，ab4，ad2，4，点p在边cd上，则的取值范围是()a1,8 b1，)c0,8 d1,0答案a解析由题意得|cosbad4，解得bad.以a为原点，ab所在的直线为x轴建立平面直角坐标系，则a(0，0)，b(4,0)，c(5，)，d(1，)，因为点p在边cd上，所以不妨设点p的坐标为(a，)(1a5)，则(a，)(4a，)a24a3(a2)21，则当a2 时，取得最小值1，当a5时，取得最大值8.故选a.触类旁通求向量的最值或范围问题求最值或取值范围必须有函数或不等式，因此，对于题目中给出的条件，要结合要求的夹角或长度或其他量，得出相应的不等式或函数(包括自变量的范围)，然后利用相关知识求出最值或取值范围【变式训练2】在平行四边形abcd中，a，边ab，ad的长分别为2,1，若m，n分别是边bc，cd上的点，且满足，则的取值范围是_答案2,5解析设(01)，则，(1)(1)，则()()()(1)(1)22(1).又21cos1，24，21，225(1)26.01，25，即的取值范围是2,5核心规律1计算数量积的三种方法：定义、坐标运算、数量积的几何意义，要灵活选用，和图形有关的不要忽略数量积几何意义的应用2求向量模的常用方法：利用公式|a|2a2，将模的运算转化为向量的数量积的运算3利用向量垂直或平行的条件构造方程或函数是求参数或最值问题常用的方法与技巧满分策略1数量积运算律要准确理解、应用，例如，abac(a0)不能得出bc，两边不能约去一个向量2向量夹角的概念要领会，比如正三角形abc中，与的夹角应为120，而不是60.3两个向量的夹角为锐角，则有ab0，反之不成立；两个向量夹角为钝角，则有ab0)，则b(m,0)，c，因为e是cd的中点，所以e.所以，.由1可得1，即2m2m0，所以m0(舍去)或m.故ab的长为.板块四模拟演练提能增分a级基础达标12018许昌模拟设x，yr，向量a(x,1)，b(1，y)，c(2，4)，且ac，bc，则|ab|()a. b. c2 d10答案b解析由ac，得ac2x40，解得x2.由bc，得，解得y2.所以a(2,1)，b(1，2)，ab(3，1)，|ab|.故选b.22015广东高考在平面直角坐标系xoy中，已知四边形abcd是平行四边形，(1，2)，(2,1)，则()a5 b4 c3 d2答案a解析(1，2)(2,1)(3，1)，所以(2,1)(3，1)231(1)5.故选a.32016全国卷已知向量，则abc()a30 b45 c60 d120答案a解析cosabc，所以abc30.故选a.4已知|a|2|b|0，且关于x的方程x2|a|xab0有实根，则a与b的夹角的取值范围是()a. b.c. d.答案b解析由于|a|2|b|0，且关于x的方程x2|a|xab0有实根，则|a|24ab0，即ab|a|2.设向量a与b的夹角为，则cos，.故选b.5在abc中，c90，且cacb3，点m满足2，则()a18 b3 c15 d12答案a解析由题意可得abc是等腰直角三角形，ab3，故()29()9299018.故选a.62018济宁模拟平面四边形abcd中，0，()0，则四边形abcd是()a矩形 b正方形c菱形 d梯形答案c解析因为0，所以，所以四边形abcd是平行四边形又()0，所以四边形对角线互相垂直，所以四边形abcd是菱形故选c.72018重庆模拟已知非零向量a，b满足|b|4|a|，且a(2ab)，则a与b的夹角为()a. b. c. d.答案c解析a(2ab)，a(2ab)0，2|a|2ab0，即2|a|2|a|b|cosa，b0.|b|4|a|，2|a|24|a|2cosa，b0，cosa，b，a，b.故选c.82018南宁模拟已知平面向量，且|1，|2，(2)，则|2|_.答案解析由(2)得(2)220，所以，所以(2)2422441222410，所以|2|.92018北京东城检测已知平面向量a(2,4)，b(1，2)，若ca(ab)b，则|c|_.答案8解析由题意可得ab214(2)6，ca(ab)ba6b(2,4)6(1，2)(8，8)，|c|8.10如图，在abc中，ab3，ac2，d是边bc的中点，则_.答案解析利用向量的加减法法则可知()()(22).b级知能提升12018石家庄模拟在abc中，ab4，ac3，1，则bc()a. b. c2 d3答案d解析设a，因为，ab4，ac3，所以291.8.cos，所以bc3.故选d.2在平面直角坐标系xoy中，已知(3，1)，(0,2)若0，则实数的值为_答案2解析由已知得(3,3)，设c(x，y)，则3x3y0，所以xy.(x3，y1)又，即(x3，y1)(0,2)，所以由xy得，y3，所以2.32018东营模拟若两个非零向量a，b满足|ab|ab|2|a|，则向量ab与a的夹角为_答案解析由|ab|ab|，得a22abb2a22abb2，即ab0，所以(ab)aa2ab|a|2.故向量ab与a的夹角的余弦值为cos.又0，所以.4已知a(1,2)，b(1,1)，且a与ab的夹角为锐角，求实数的取值范围解a与ab均为非零向量，且夹角为锐角，a(ab)0，即(1,2)(1，2)0.(1)2(2)0.当a与ab共线时，存在实数m，使abma，即(1，2)m(1,2)