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文档简介

第36讲平面向量的数量积及运算·分类练习(解析卷)

考点一:平面向量的投影、投影向量.............................................................................................2

考法1:求解投影向量的坐标及模长...................................................................................2

考法2:已知投影(向量)求参数或模长...........................................................................2

考法3:投影与投影向量的综合应用...................................................................................3

考点二:平面向量的数量积运算.....................................................................................................3

考法4:利用定义与坐标公式计算数量积...........................................................................3

考法5:利用基底与线性表示计算数量积...........................................................................4

考法6:利用几何性质与投影计算数量积...........................................................................5

考法7:求解向量数量积的最值与范围...............................................................................5

考法8:数量积的综合应用与新定义...................................................................................6

考点三:平面向量的模长.................................................................................................................6

考法9:利用坐标运算求解向量模长...................................................................................6

考法10:利用数量积与平方法求解向量模长.....................................................................7

考法11:求解向量模长的最值与范围.................................................................................7

考点四:平面向量的夹角.................................................................................................................8

考法12:利用坐标运算求解向量夹角.................................................................................8

考法13:利用数量积与模长公式求解向量夹角.................................................................8

考法14:利用模长关系平方化简求解向量夹角.................................................................8

考法15:求解向量夹角的范围及综合问题.........................................................................9

考点五:平面向量的垂直问题.......................................................................................................10

考法16:利用坐标运算求解向量垂直问题.......................................................................10

考法17:利用数量积性质求解向量垂直问题...................................................................10

考点六:平面向量的实际应用与综合...........................................................................................11

考法18:建立坐标系解决向量问题...................................................................................11

考法19:向量的综合与创新应用.......................................................................................11

答案速查表

12345

BDD

36

6(7,)58910

55

12345

(1)

CAD

()∘

∠2�=120

733

−1112131415

54

2DBD

16171811920

CACD2D41C

2122232425

CCBAD

2627282930

AABD

−4考点一:平面向量的投影、投影向量

考法1:求解投影向量的坐标及模长

1.(2026·安徽马鞍山·一模)已知,在上的投影向量是,则

1

()|�|=2��2�|�−�|=

A.B.2C.D.4

【答案】

B323

【解析】由题意得在上的投影向量为,则,则,则

�⋅��1�⋅�112

2

��|�||�|=2�|�|=2�⋅�=2|�||�−�|=

.故选:B.

222222

【(点�−拨�】)本=题考�查−投2影�⋅向�量+的�计=算公�式−以�及+向�量=模|长�|的=求2法,掌握投影向量的定义是解题关键.

2.(2026·山东淄博·模拟)平面向量,,则在上的投影向量坐

标为______.�=(3,0)�=(1,2)��

【答案】

36

【解析】(由5题,5意)得,.所以在上的投影向量为

22

�⋅�.=3×1+0×2=3|�|=1+2=5��

�⋅��336

【|�|点|�|拨=】5(本1,题2)考=查(5投,5影)向量的坐标表示,直接代入投影向量公式即可.

考法2:已知投影(向量)求参数或模长

3.(2026·江苏苏北四市·一模)已知平面向量在向量上的投影向量为

,则______.�=(�,5)�

(【2答,1)案】|�|=

【解析】5因为在上的投影向量为,所以与共线.设,.

则在上的投�影向�量为(2,1)�(2,1).由题意得�=�(2,1),=解(2得�,�)�≠.所0

�⋅�2��+5�2�+52�+5

22

以��,|�|�=.5�(2�,�)=5(2,1)5=1�=0

22

�=(0,5)|�|=0+5=5

【点拨】本题考查投影向量的坐标表示及模长计算,利用共线向量设出的坐标是解题关键.

�

考法3:投影与投影向量的综合应用

4.(2026·山东泰安·模拟)已知在中,,,,M

12

为BE与CD的交点,则向量在△�上��的投影�向�量⋅�的�模=的2最�小�值=为3(����)=��

A.B.����C.D.

4621

【答案】7D732

【解析】设,,则.因为,,设,则

121

��=���=��⋅�=.又2设��=3�,�则��=��=2����=𝐴�

�

��=(1−.由�)平�面�+向�量�基�=本(定1理−得�)�+2�,��=���,解得��=(,1−�)�.所�以+���=(1−.向

2�2��1311

�)�+3�1−�=32=1−��=2�=4��=2�+4�

量在上的投影向量的模为121121.由基本不等式得

|��⋅��||2�+4�⋅�|2|�|+8111

����|��|=|�|=|�|=2|�|+8|�|2|�|+

,当且仅当即时等号成立.所以向量在上的投影向

1111111

8|�|≥22|�|⋅8|�|=22|�|=8|�||�|=2����

量的模的最小值为.

1

【点拨】本题考查平2面向量基本定理、数量积的运算以及投影向量的模,利用基本不等式求最值

是解题关键.

考点二:平面向量的数量积运算

考法4:利用定义与坐标公式计算数量积

5.(2026·安徽淮南·检测)已知向量,,与的夹角为

,则()�=(1,3)|�−�|=1��−�

∘

60A.�⋅�=B.C.1D.3

【答案】

4D−32−3

【解析】因为向量,所以,又,与的夹角

22

为,所以�=(1,3)|�|=1+,(所3)以=2|�−�,|=所1以��−�.

∘∘2

故选60:D.�⋅(�−�)=|�|⋅|�−�|cos60=1�−�⋅�=1�⋅�=4−1=3

【点拨】本题考查平面向量的数量积运算,利用数量积的定义和性质是解题关键.

6.(2025·河北沧衡八县·一模)已知向量,,若

2

,则______.�=(sin�−1,−1)�=(1,cos2�)

1

t【an答�案=】2�⋅�=

7

【解析】−依5题意,

22222

�⋅�=.sin�−1−cos2�=sin�−1−(2cos�−1)=sin�−2cos�=

222

sin�−2cos�tan�−27

222

sin�+cos�=tan�+1=−5

【点拨】本题考查平面向量数量积的坐标运算以及同角三角函数的基本关系,将表达式齐次化是

解题关键.

考法5:利用基底与线性表示计算数量积

7.(2026·湖南永州·二模)已知菱形的边长为2,,是的中点,

∘

则()𝐴𝐴∠�𝐴=60���

��A.⋅1��=B.2C.4D.6

【答案】C

【解析】,

111

∵��=��+��=��.故+选2�:�C=.��+2��∴��⋅��=(��+2��)⋅��=��⋅��+

12112

【2�点�拨=】2本×题2考×查2+平2面×向2量=的4线性运算与数量积,选取合适的基底表示目标向量是解题关键.

8.(2026·湖北云学联盟·模拟)中,,,是的中点,则

()△𝐴�𝐴=3��=4���

��⋅A��.=B.7C.D.25

725

【答案】2A2

【解析】因为是的中点,所以.又.所以

11

�����=2(��+��)��=.故�选�−A�.���⋅��=2(��+

12212217

�【�点)⋅拨(�】�本−题��考)查=平2(面��向量−的��数)量=积2运(4算−,3利)用=向2(量16的−线9性)=运2算将目标向量用已知边长对应的向

量表示是解题关键.

9.(2025·浙江杭州二中·检测)在中,内角,,满足

.△𝐴����sin�+sin�=

s(in1()�求−�);

(2)若∠�为边上一点,,,,求的面积.

21

33

【答案】(�1)��(2)𝐴=��+𝐴|𝐴|=1𝐴⟂𝐴△𝐴�

∘33

【解析】(1)∠由�=120�=4,所以

sin�+sin�=sin(�−�)⇒,sin所�以+sin(�+�)=sin(�−�,)又为三sin角�形+内角,

s所in以�cos�+cos,�s所in以�=sin�cos�−cos�sin�.2cos�sin�+sin�=0�

1∘

(2)s因in为�≠0,所co以s�=−2⇒∠�=120,所以

1222∘

𝐴⟂�,�又��⋅��=3��+3��⋅��=0,所以,|��|+2|��|⋅|��|,⋅c所os以12面0积=

242412

0⇒|��|=|��|��=9��.+9��⋅��+9��=1|��|=|��|=3

1∘33

�【=点2拨⋅|】��本|题⋅|�考�查|⋅正sin弦1定20理=及三4角恒等变换求角,以及利用平面向量数量积求解三角形面积,将

向量关系转化为边长关系是解题关键.

考法6:利用几何性质与投影计算数量积

10.(2026·湖南株洲·检测)已知向量,将向量绕坐标原点逆

时针旋转角得到向量��,=则(c下os列�,说sin法�)正确的是(��)�

∘∘

A.���(B0.<�<180)C.

D.|��|<2|��+��|≥|��−��||��+��|≥

【答案】

1(�D�+��)⟂(��−��)

【解析】因为,所以,所以,对于A,

22

�,�所=以(cos�,sin�)|��|=cos�+sin�=1|��|=1

22222

��=��−��,当|��|=|�时�−,�即�|=��−2��时⋅�,�+��=|�,�故|−A2错|�误�;||�对�于|coBs�,+由

2∘∘

|��|=2−2cos�cos�<090<�<180|��|>2

A可知,又

222

|��−��|=2−2cos�|��+��|=(��+��)=��+2��⋅��+��=

,当时,,可得

22∘∘

|��|+2|��||�,�|故cosB�错+误|�;�|对=于C2,+当2cos�90<�,<180cos�<,0可得|��+

∘∘1

��|<|��−��,|所以,故1C2错0误<;�对<于18D0,因−为1<cos�<−2

2+2cos�<1|��+��|<1,所以(��+,�故�)D⋅正(�确�.−故�选�:)=D.

2222

�【�点−拨�】�本=题|考�查�|平−面|�向�量|的=模1长−与1=数0量积运算(,�利�+用�向�量)⟂数(�量�积−的��定)义及性质逐项分析是解题

关键.

11.(2026·广东汕头·一模)为圆的一条弦,且,则的值为__

____.𝐴�𝐴=2��⋅��

【答案】2

【解析】取弦的中点,连接,根据圆的垂径定理,可得,如图.因为,

所以.根�据�向量数量�积的几何�意�义:𝐴⟂𝐴.𝐴=2

【点拨𝐴】本=题1考查平面向量数量积的几何意义��,⋅利��用=垂�径�定⋅�理�将=数��量积⋅�转�化=为1×投2影=与2模长的乘积

是解题关键.

考法7:求解向量数量积的最值与范围

12.(2026·山东聊城·模拟)已知,,且满足,则

的最大值为()|��|=2|��|=4��⋅��=0��⋅

��A.12B.16C.20D.24

【答案】D

【解析】由知.所以点在以为直径的圆上.设的中点为,则

∘

为圆心,��⋅�,�=所0以圆∠�的𝐴半=径90�𝐴𝐴.因为是�的中�

点,所以|𝐴|=2��=1.��⋅��=(��−��)⋅(��−��)�.要求𝐴

222

的最大值,��即=求−��.�的�最⋅�大�值=.已(−知��−��),⋅(且��−在�圆�)=上�,�半−径�为�1=.根|�据�三|角−形1不等式�,�⋅��

|��||��|=4��

.当三点共线且在之间时,取得最大值5.所以

|��|≤|�的�最|+大|值��为|=1+4=5�,�,�.��,�|��|

2

�【�点⋅拨��】本题考查平5面向−量1=数2量5积−的1最=值24问题,利用极化恒等式或向量的线性运算将数量积转化

为距离的最值是解题关键.

13.(2026·山东枣庄·检测)在中,在上,,,

23

与的夹角为,则△的�最��大值为�_,�__�_�__.��=��=��|��|=3

�

�【�答案】��6��⋅��

11

【解析】2设4,.已知,与夹角为.因为,

23�

��=���=�|�|=3��6.��=�−���=��=��

.设

𝐴=𝐴−��=�−(�−�)=2�2−�.�2�=𝐴+��=�+(�−2�)=22�−�.𝐴⋅��=

(2�−�)⋅(2�−�)=4�⋅�−2�−2�+�⋅�=5�⋅�−2�−2�|�|=�.�⋅.�这=是一

�233223244228

个|�关||�于|cos的6二=次3函⋅数�⋅,2开=口�向.�下,=当(3)=时3取.�得�最⋅�大�值=.5最�大−值2(为3)−2�=−2�+5�−3

55258

��=4.−2(4)+5(4)−3=−2×

252582550825875−6411

1【6点+拨4】−3本=题−考8查+平8面−向3量=数8量−积3=的最24值问=题24,选取合适的基底将目标数量积表示为关于某个模

长的二次函数是解题关键.

考法8:数量积的综合应用与新定义

14.(2026·山东九五协作体·检测)已知为向量,则“”是

“或”的()�,�,�(�−�)⋅�=0

�A=.�充分不�=必�要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也

不必要条件

【答案】B

【解析】若,则,所以成立;若,则

�=成�立.即必�−要�性=成�立.若(�−�)⋅�=,�则⋅�可=能0且�=�(�且−�)⋅�,=此

(时�−�)⋅�且=0,即充分性不成立.所(�以−“�)⋅�=0”是�“−�⟂�或�−�≠”�的必�要≠不�充分

条件�.≠故�选B.�≠�(�−�)⋅�=0�=��=�

【点拨】本题考查平面向量数量积的性质以及充分必要条件的判定,明确数量积为零的几何意义

是解题关键.

考点三:平面向量的模长

考法9:利用坐标运算求解向量模长

15.(2025·广东深圳高中园·一模)已知向量满足,,

则()�,��+�=(2,3)�−�=(2,−1)

22

|�A|.−|�|=B.C.0D.1

−2−1

【答案】D

【解析】由,可得,,故

222

�+�=,(2故,3选):�D−.�=(2,−1)�=(2,1)�=(0,2)|�|−|�|=2+

222

1【点−拨(0】+本2题)考=查1平面向量的坐标运算以及模长的求法,先求出两向量的坐标是解题关键.

考法10:利用数量积与平方法求解向量模长

16.(2026·山东德州·一模)若平面向量两两夹角相等,且,,

,则()�,�,�|�|=1|�|=2

|�|=A3.|�+�+�|=B.36C.或6D.3或36

【答案】C33

【解析】因为平面向量,,两两夹角相等,所以夹角有两种情况,即,,两两夹角为

或,当夹角为�时�,�;�当夹�角为�时,

∘∘∘∘

0120,0,|�+�,+则�|=|�|+|�|+|�|=1+2+3=6120

32

�⋅�=−1�⋅�=−3�⋅�=−2|�+�+�|=(�+�+�)=

2222223

�;+综�上+所�述+:2�⋅�+2�⋅�+或2�⋅�=1+2+.3+2×(−1)+2×(−2)+2×(−3)=

【3点拨】本题考查|�平+面�向+量�|模=长6的求|�解+,�根+据�|题=意3分情况讨论两两夹角是解题关键.

考法11:求解向量模长的最值与范围

17.(2025·江西上进联考·检测)(多选)已知均为单位向量,且

,则()�,�,�|3�+�|=−

27�A⋅.�

B.�⟂(�+2�)

242

C.|当�实+数�|=变化7时,的最小值为

3

D.若�,|�则+��|2

【答案】AC⟨�D,�⟩=⟨�,�⟩�⋅(�−�)=0

【解析】由得,解得(舍去)或

25

,因为|3�+�均|=为−单2位7向�量⋅�,则14(�⋅�)−3�⋅�−5=0�⋅�=,7故A正确;�⋅

12

�=−2�,��⋅(,�故+2B�错)=误�;+2�⋅�=1−1=0|�+

22222

�|=�+2�⋅�+�=1−1,+当1=且1仅当时取等|�号+,��故|=C正�确+;2由��⋅�+��=,则

212331

2422

�−�+1=(�−,)所+以≥,整理�得=,即⟨�,�⟩,=故⟨�D,�正⟩确.故选

�⋅��⋅�

AcoCsD⟨�.,�⟩=cos⟨�,�⟩|�||�|=|�||�|�⋅�=�⋅��⋅(�−�)=0

【点拨】本题考查平面向量的模长与数量积运算,利用平方法求出数量积是解题关键.

考点四:平面向量的夹角

考法12:利用坐标运算求解向量夹角

18.(2025·广东衡水金卷·联考)已知向量,则

()�=(1,3),�=(−2,1)cos⟨�,�−2�⟩=

A.B.C.D.

46523565435

【答案】6D5356535

【解析】依题意,,所以,故选D.

�⋅(�−2�)5+38465

【点拨】本题考查平�−面2向�量=的(5坐,1标)运算以c及os夹⟨�角,�公−式2�,⟩先=求|�||出�−两2�向|=量的10×坐2标6=是2解6题5=关键65.

19.(2026·山东临沂·模拟)已知向量,则向量与的夹

角正切值为______.�=(1,2),�−2�=(−5,0)��

【答案】1

【解析】由,得,即.所以

�=(1,,2)�−2�=(−5,0),2�=�−(−5,0)=.设(6向,2)量与�=的(3夹,1)角为�,⋅则�=

2222

1×3+2×1=5|�|=.因1为+2=5,|所�|以=3+,1则=10.���

�⋅�52�

c【os点�拨=】|�|本|�|题=考5查×平10面=向2量的坐�标∈运[0算,�以]及夹角�公=式4,先求ta出n�向=量1的坐标是解题关键.

�

考法13:利用数量积与模长公式求解向量夹角

20.(2026·广东东莞·模拟)已知,,与互相垂直,则

与的夹角为()�=(1,−1)|�|=1�+2��−�

�A�.B.C.D.

���2�

【答案】4C323

【解析】因为,所以,因为与互相垂直,所以

2

�=(1,−1)�=2,解得�+2�,�所−以�,即与的(�夹+角2�为)⋅(�.故−选:

22�

�C).=�+�⋅�−2�=2+�⋅�−2=0�⋅�=0�⟂���2

【点拨】本题考查平面向量垂直的性质以及数量积的运算,利用向量垂直数量积为零求出是

解题关键.�⋅�

考法14:利用模长关系平方化简求解向量夹角

21.(2025·河北沧州五县·一模)已知向量满足,且,

则与的夹角为()�,�|�|=|�|=1|�−2�|=3

�A.�B.C.D.

����

【答案】6C432

【解析】由,得,而,则,

221

,而|�−2�|=3,所�以−4与�⋅�的+夹4�角=3|.�故|=选|C�|.=1�⋅�=2cos⟨�,�⟩=

�⋅�1�

【|�||点�|=拨】2本题0考≤查⟨平�,面�⟩向≤量�的模长与�数量�积运算,⟨�将,�模⟩=长3等式两边平方是解题关键.

22.(2026·安徽安庆·二模)已知向量,,且,,

则向量,夹角的余弦值为()��|�|=|�|=2|�+�|−|�−�|=2

A.��B.C.D.

7773

【答案】±C4−444

【解析】设向量,夹角为,由条件知,即

22

���(�+�)−(�,−得�)=2,

2222

解|得�|+|�|+2,|�故||�选|cCos.�−|�|+|�|−2|�||�|cos�=28+8cos�−8−8cos�=2

7

【点拨co】s�本=题4考查平面向量的模长与数量积运算,利用向量数量积的定义及平方法化简是解题关

键.

考法15:求解向量夹角的范围及综合问题

23.(2025·广东上进联考·联考)在中,“且”是

“为锐角三角形”的()△𝐴���⋅��>0��⋅��>0

△A�.�充�分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也

不必要条件

【答案】B

【解析】由且可得与为锐角,但不一定为锐角,故

不一定为锐角��三⋅角��形>;0反之�,�若⋅��>0为锐角∠�三角∠形�,与∠�都为锐角,所以△𝐴�

且成立.故选B.△𝐴�∠�,∠�∠���⋅��>0

【点��拨⋅】��本>题0考查平面向量数量积的符号与夹角的关系,以及充分必要条件的判定,明确数量积

大于零等价于夹角为锐角是解题关键.

24.(2025·河北衡水中学·检测)已知向量,且

�+�

,则与夹角的最大值为()|�|=|�|=4,�⋅�=−8,�=2|�−

�|=A1.��B.C.D.

���5�

【答案】6A4312

【解析】因为,所以,解得,故,设

12�

,�⋅�=|�,|⋅则|�|cos�16co,s�设=−8,co则s�=−2�=3,�=则

�+�

(4,0)�=(−2,23)�=2=(1,3)�=(�,�)�−�=(�−1,�−3)

,即,设

2222

|�−�,|=设(�夹−角1)为+(�,−则3)=1(�−1)+(�−3)=1,令�=1+cos�,�=3,+则

�⋅��+3�4+cos�+3sin�

22

|�|⋅|�|2�+�

sin��,��cos�===22cos�+23sin�+5cos�+3sin�=�

,则,令,则,则

2

�4+��−5

�=2sin(�+6)∈[−2,2]cos�=22�+52�+5=�∈[1,3]�=2cos�=

�2−5,其中在上单调递减,在上单调

2

4+�4+2�+3�3�3

22�+5=2�=4�=4+4��=4+4��∈[1,3]�∈[3,3]

递增,当时,取得最小值,最小值为,当或3时,取得最

�33�3

�=3�=4+4�2�=1�=4+4�

大值,最大值为1,故,由于在上单调递减,故,

�33�

与夹角的最大值为co.故s�选=A4.+4�∈[2,1]�=cos�[0,�]�∈[0,6]

�

�【点拨�】本题考查平面向6量的数量积与夹角的最值问题,利用坐标法将问题转化为三角函数的最

值问题是解题关键.

考点五:平面向量的垂直问题

考法16:利用坐标运算求解向量垂直问题

25.(2026·安徽江淮十校·模拟)已知四边形为平行四边形,、

、,,若,则的𝐴值𝐴为()�(2,−1)�(4,−

3)A�.(8,2)�=(�,−2)B.��⟂��C.D.7

44

【答案】−D77−7

【解析】设,则,,,所以,解得

8−�=2

�(�,�)��=����=(2,−2)��=(8−�,2−�)

,所以,所以,而,2−,�所=以−2,

�=6

�(6,4)��=(2,7)�=(�,−2)��⋅�=2�−14=0�=7

选�=D.4

【点拨】本题考查平面向量的坐标运算以及向量垂直的充要条件,先求出点

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