高考数学大一轮复习 第五章平面向量(理)分层演练(含解析共3课时)
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1、 1 第第 1 1 讲讲 平面向量的概念及线性运算平面向量的概念及线性运算 1下列各式中不能化简为PQ 的是( ) A. AB (PABQ) B(AB PC)(BAQC) C. QC QPCQ D. PA ABBQ 解析:选 D.AB (PABQ)ABBQPAPAAQPQ; (AB PC)(BAQC)(ABBA)(PCQC)PCCQPQ; QC QPCQPCCQPQ; PA ABBQPBBQ, 显然由PB BQ得不出PQ, 所以不能化简为PQ 的式子是 D. 2设a a是非零向量,是非零实数,下列结论中正确的是( ) Aa a与a a的方向相反 Ba a与 2a a 的方向相同 C|a a|a
2、 a| D|a a|a a 解析:选 B.对于 A,当0 时,a a与a a的方向相同,当0 时,a a与a a的方向相反;B 正确;对于 C,|a a|a a|,由于|的大小不确定,故|a a|与|a a|的大小关 系不确定;对于 D,|a a是向量,而|a a|表示长度,两者不能比较大小 3(2019广东省五校协作体第一次诊断考试)设D是ABC所在平面内一点,AB 2DC,则 ( ) A.BD AC3 2AB B.BD 3 2AC AB C.BD 1 2AC AB D.BD AC1 2AB 解析:选 A.BD BCCDBCDCACAB1 2AB AC3 2AB ,选 A. 2 4(2019
3、山东临沂模拟)已知a a,b b是不共线的向量,AB a ab b,ACa ab b, R R,则A,B,C三点共线的充要条件为( ) A2 B1 C1 D1 解析: 选 D.因为A,B,C三点共线, 所以AB AC.设ABmAC(m0), 所以 m, 1m,所以 1,故选 D. 5已知向量a a,b b,c c中任意两个都不共线,但a ab b与c c共线,且b bc c与a a共线,则向量 a ab bc c( ) Aa a Bb b Cc c D0 0 解析:选 D.依题意,设a ab bmc c,b bc cna a,则有(a ab b)(b bc c)mc cna a,即a ac c
4、mc c na a.又a a与c c不共线,于是有m1,n1,a ab bc c,a ab bc c0 0. 6若|AB |8,|AC|5,则|BC|的取值范围是_ 解析:BC ACAB,当AB,AC同向时,|BC|853;当AB,AC反向时,|BC|8513; 当AB ,AC不共线时,3|BC|13.综上可知 3|BC|13. 答案:3,13 7 已知 ABCD的对角线AC和BD相交于O, 且OA a a, OB b b, 则DC_, BC _(用 a a,b b表示) 解析:如图,DC ABOBOAb ba a,BCOCOBOAOB a ab b. 答案:b ba a a ab b 8 (
5、2019豫西五校联考)若M是ABC的边BC上的一点, 且CM 3MB, 设AMABAC, 则的值为_ 解析:由题设知CM MB3,过 M作MNAC交AB于N,则MN AC BN BA BM BC 1 4,从而 AN AB 3 4,又AM AB ACANNM3 4AB 1 4AC ,所以 3 4. 3 答案:3 4 9.在ABC中,D、E分别为BC、AC边上的中点,G为BE上一点,且GB 2GE,设AB a a,ACb b,试用 a a,b b表示AD ,AG. 解:AD 1 2(AB AC)1 2a a 1 2b b. AG ABBGAB2 3BE AB1 3(BA BC)2 3AB 1 3(
6、AC AB)1 3AB 1 3AC 1 3a a 1 3b b. 10设a a,b b是不共线的两个非零向量 (1)若OA 2a ab b,OB3a ab b,OCa a3b b,求证:A,B,C 三点共线; (2)若AB a ab b,BC2a a3b b,CD2a akb b,且 A,C,D三点共线,求k的值 解:(1)证明:由已知得, AB OBOA3a ab b2a ab ba a2b b,BCOCOBa a3b b3a ab b2a a4b b, 故BC 2AB, 又BC 与AB有公共点 B,所以A,B,C三点共线 (2)AC ABBC3a a2b b,CD2a akb b. 因为A
7、、C、D三点共线,所以AC CD,即 3a a2b b2a akb b, 所以 32, 2k,所以 3 2, k4 3. 综上,k的值为4 3. 1(2019广州市综合测试(一)设P是ABC所在平面内的一点,且CP 2PA,则PAB 与 PBC的面积的比值是( ) A.1 3 B.1 2 C.2 3 D.3 4 解析:选 B.因为CP 2PA,所以|CP | |PA | 2 1,又PAB 在边PA上的高与PBC在边PC上的高相 4 等,所以S PAB SPBC |PA | |CP | 1 2. 2(2019福建省普通高中质量检查)已知D,E是ABC边BC的三等分点,点P在线段DE 上,若AP
8、xAByAC,则 xy的取值范围是( ) A. 1 9, 4 9 B. 1 9, 1 4 C. 2 9, 1 2 D. 2 9, 1 4 解析:选 D.由题意,知P,B,C三点共线,则存在实数使PB BC 2 3 1 3 ,所 以AB AP(ACAB),所以APAC(1)AB,则 y x1,所以 xy1 且1 3x 2 3,于是 xyx(1x) x1 2 2 1 4,所以当 x1 2时,xy 取得最大值1 4;当 x1 3或 x2 3 时,xy取得最小值2 9,所以 xy的取值范围为 2 9, 1 4 ,故选 D. 3给出下列四个命题: 若a ab b与a ab b是共线向量,则a a与b b
9、也是共线向量; 若|a a|b b|a ab b|,则a a与b b是共线向量; 若|a ab b|a a|b b|,则a a与b b是共线向量; 若|a a|b b|a a|b b|,则b b与任何向量都共线 其中为真命题的有_(填上序号) 解析:由向量的平行四边形法则知道,若a ab b与a ab b是共线向量,则必有a a与b b也是共线 向量所以是真命题;若|a a|b b|a ab b|,则a a与b b同向,或b b是零向量或a a,b b均为 零向量,所以a a与b b是共线向量,所以是真命题;若|a ab b|a a|b b|,则a a与b b方向相 反,或a a,b b中至少
10、有一个零向量,所以a a与b b是共线向量,所以是真命题;当a a是零向 量,b b是非零向量时,|a a|b b|a a|b b|成立,而b b不能与任何向量都共线,所以是 假命题 答案: 4在直角梯形ABCD中,A90,B30,AB2 3,BC2,点E在线段CD上,若 AE ADAB,则 的取值范围是_ 解析:由题意可求得AD1,CD 3, 所以AB 2DC. 因为点E在线段CD上, 5 所以DE DC(01) 因为AE ADDE, 又AE ADABAD2DCAD2 DE , 所以2 1,即 2 .因为 01,所以 01 2. 答案: 0,1 2 5如图,EF是等腰梯形ABCD的中位线,M
11、,N是EF上的两个三等分点,若AB a a,BCb b, AB 2DC. (1)用a a,b b表示AM ; (2)证明A,M,C三点共线 解:(1)AD ABBCCDa ab b 1 2a a 1 2a ab b, 又E为AD中点, 所以AE 1 2AD 1 4a a 1 2b b, 因为EF是梯形的中位线,且AB 2DC, 所以EF 1 2(AB DC)1 2 a a1 2a a 3 4a a, 又M,N是EF的三等分点,所以EM 1 3EF 1 4a a, 所以AM AEEM1 4a a 1 2b b 1 4a a 1 2a a 1 2b b. (2)证明:由(1)知MF 2 3EF 1
12、 2a a, 所以MC MFFC1 2a a 1 2b bAM , 又MC 与AM有公共点 M,所以A,M,C三点共线 6已知O,A,B是不共线的三点,且OP mOAnOB(m,nR R)求证:A,P,B 三点共线的 6 充要条件是mn1. 证明:充分性:若mn1,则OP mOA(1m)OBOBm(OAOB), 所以OP OBm(OAOB), 即BP mBA, 所以BP 与BA共线 又因为BP 与BA有公共点 B,则A,P,B三点共线 必要性:若A,P,B三点共线,则存在实数,使BP BA, 所以OP OB(OAOB) 又OP mOAnOB. 故有mOA (n1)OBOAOB, 即(m)OA
13、(n1)OB0 0. 因为 O,A,B 不共线,所以OA ,OB不共线, 所以 m0, n10.所以 mn1. 所以 A,P,B 三点共线的充要条件是 mn1. 第第 2 2 讲讲 平面向量基本定理及坐标表示平面向量基本定理及坐标表示 1设向量a a(x,1),b b(4,x),且a a,b b方向相反,则x的值是( ) A2 B2 C2 D0 解析:选 B.因为a a与b b方向相反,所以b bma a,m0,则有(4,x)m(x,1),所以 4mx, xm, 解得m2.又m0,所以m2,xm2. 2已知A(1,4),B(3,2),向量BC (2,4),D 为AC的中点,则BD ( ) A(
14、1,3) B(3,3) C(3,3) D(1,3) 解析:选 B.设C(x,y),则BC (x3,y2)(2,4),所以 x32, y24,解得 x1, y6 即 7 C(1,6)由D为AC的中点可得点D的坐标为(0,5),所以BD (03,52)(3,3) 3在平面直角坐标系xOy中,已知A(1,0),B(0,1),C为坐标平面内第一象限内一点且 AOC 4 ,且|OC|2,若OC OAOB,则 ( ) A2 2 B. 2 C2 D4 2 解析: 选 A.因为|OC|2, AOC 4 , 所以C( 2, 2), 又因为OC OAOB, 所以( 2, 2)(1,0)(0,1)(,),所以 2,
15、2 2. 4已知非零不共线向量OA 、OB,若 2OPxOAyOB,且PAAB(R R),则点 Q(x,y)的 轨迹方程是( ) Axy20 B2xy10 Cx2y20 D2xy20 解析:选 A.由PA AB,得OAOP(OBOA), 即OP (1)OAOB. 又 2OP xOAyOB, 所以 x22, y2, 消去得xy20,故选 A. 5(2019江西吉安模拟)设D,E,F分别是ABC的三边BC,CA,AB上的点,且DC 2BD, CE 2EA,AF2FB,则ADBECF与BC( ) A反向平行 B同向平行 C互相垂直 D既不平行也不垂直 解析: 选 A.由题意得AD ABBDAB1 3
16、BC , BE BAAEBA1 3AC , CF CBBFCB1 3BA , 因此AD BECFCB1 3(BC ACBA)CB2 3BC 1 3BC ,故ADBECF与BC反向平行 6已知向量a a(1sin ,1),b b 1 2,1sin ,若a ab b,则锐角_ 解析:因为a ab b,所以(1sin )(1sin )11 20,得 cos 21 2,所以 cos 2 2 ,又因为为锐角,所以 4 . 答案: 4 8 7(2019绵阳诊断)在ABC中,AN 1 2AC ,P 是BN上一点,若AP mAB3 8AC ,则实数 m 的值为_ 解析:因为B,P,N三点共线, 所以AP tA
17、B(1t)ANtAB1 2(1t)AC , 又因为AP mAB3 8AC , 所以 mt, 1 2(1t) 3 8, 解得mt1 4. 答案:1 4 8(2019福建四地六校联考)已知A(1,0),B(4,0),C(3,4),O为坐标原点,且OD 1 2(OA OB CB),则|BD|_ 解析:由OD 1 2(OA OBCB)1 2(OA OC),知点 D是线段AC的中点,故D(2,2),所以BD (2,2),故|BD | (2)2222 2. 答案:2 2 9已知A(1,1),B(3,1),C(a,b) (1)若A,B,C三点共线,求a,b的关系式; (2)若AC 2AB,求点 C的坐标 解
18、:(1)由已知得AB (2,2),AC(a1,b1), 因为A,B,C三点共线,所以AB AC. 所以 2(b1)2(a1)0,即ab2. (2)因为AC 2AB, 所以(a1,b1)2(2,2) 所以 a14, b14,解得 a5, b3. 所以点C的坐标为(5,3) 10.如图, 以向量OA a a, OB b b 为邻边作OADB,BM 1 3BC , CN 1 3CD , 用a a,b b表示OM ,ON,MN. 9 解:因为BA OAOBa ab b, BM 1 6BA 1 6a a 1 6b b, 所以OM OBBM1 6a a 5 6b b. 因为OD a ab b, 所以ON
19、OC1 3CD 1 2OD 1 6OD 2 3OD 2 3a a 2 3b b,所以MN ONOM2 3a a 2 3b b 1 6a a 5 6b b 1 2a a 1 6b b. 综上,OM 1 6a a 5 6b b,ON 2 3a a 2 3b b,MN 1 2a a 1 6b b. 1.如图,在ABC中,AD 2 3AC ,BP1 3BD ,若APABAC,则 的值为( ) A.8 9 B.4 9 C.8 3 D.4 3 解析:选 A.因为AP ABBP,BP1 3BD , 所以AP AB1 3BD , 因为BD ADAB,AD2 3AC , 所以BD 2 3AC AB, 所以AP
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