资源简介 第六章 平面向量及其应用6.2平面向量的运算6.2.4 平面向量的数量积一、平面向量的数量积平面向量的数量积 定义 设两个非零向量a,b的夹角为θ,则数量|a||b|·cos θ叫做a与b的数量积,记作a·b ,规定:零向量与任一向量的数量积为0. 投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影几何意义 数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘积平面向量数量积的性质 设、都是非零向量,θ为a与b的夹角.则 ① ②当与同向时,;当与反向时,. ③或.(求向量的模长公式) ④.(求向量夹角公式) ⑤.平面向量数量积满足的运算律 已知向量、、和实数,则: ①; ②; ③.平面向量的数量积与共线问题 两个向量a,b的夹角为锐角 a·b>0且a,b不共线; 两个向量a,b的夹角为钝角 a·b<0且a,b不共线.题型一、平面向量的数量积运算【例1】(1)已知向量a与b满足|a|=10,|b|=3,且向量a与b的夹角为120°.求:①(a+b)·(a-b); ②(2a+b)·(a-b).【解析】①(a+b)·(a-b)=a2-b2=|a|2-|b|2=100-9=91.②因为|a|=10,|b|=3,且向量a与b的夹角为120°,所以a·b=10×3×cos 120°=-15,所以(2a+b)·(a-b)=2a2-a·b-b2=200+15-9=206.(2)若|a|=2,|b|=1,a与b的夹角为60°,则a·b等于( )A. B. C.1 D.2【答案】C【解析】a·b=|a|·|b|cos=2×1×cos60°=1.(3)已知正三角形ABC的边长为1,求:①·; ②·; ③·.【解析】(1)·=||·||cosA=1×1×cos60°=.(2)·=||||cos120°=1×1×(-)=-.(3)·=||·||cos60°=1×1×=.【例2】已知向量与的夹角为120°,且,,若,且,则实数的值为__________.【答案】【解析】∵,∴,∴变式训练1、已知单位向量a,b的夹角为45°,ka–b与a垂直,则k=__________.【答案】【解析】由题意可得:,由向量垂直的充分必要条件可得:,即:,解得:.2、已知向量,满足,,则 A.4 B.3 C.2 D.0【答案】B【解析】向量,满足,,则,故选.3、已知边长为1的等边△ABC,,则( )A. B.3 C. D.6【答案】A【分析】根据向量运算求得正确答案.【详解】.故选:A4、设向量与夹角的余弦值为,且,则( )A. B. C.3 D.-3【答案】B【分析】根据数量积的运算律,结合数列的定义式,可得答案.【详解】.故选:B.题型二、平面向量的模运算【例3】已知向量a,b的夹角为60°,|a|=2,|b|=1,则|a+2b|=________.【解析】a+2b|2=(a+2b)2=|a|2+2·|a|·|2b|·cos 60°+(2|b|)2=22+2×2×2×+22=4+4+4=12,所以|a+2b|==2.]【例4】已知向量a与b夹角为45°,且|a|=1,|2a+b|=,求|b|.【答案】(1)2 (2)(2)因为|2a+b|=,所以(2a+b)2=10,所以4a2+4a·b+b2=10.又因为向量a与b的夹角为45°且|a|=1,所以4×12+4×1×|b|×+|b|2=10,整理得|b|2+2|b|-6=0,解得|b|=或|b|=-3(舍去).变式训练1、向量a,b满足|a|=1,|a-b|=,a与b的夹角为60°,则|b|=( )A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意得|a-b|2=|a|2+|b|2-2|a||b|cos60°=,即1+|b|2-|b|=,解得|b|=.2、(1)若向量a,b满足|a|=|b|=2,a与b的夹角为60°,则|a+b|等于( )A.2 B.2 C.4 D.12【答案】B【解析】|a+b|2=|a|2+|b|2+2|a||b|cos 60°=4+4+2×2×2×=12,|a+b|=2.(2)向量a,b的夹角为120°,且,则等于______【答案】【解析】3、(1)已知平面向量a,b的夹角为,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D为BC的中点,则||=________.【解析】(1)因为=(+)=(2a+2b+2a-6b)=2a-2b,所以||2=4(a-b)2=4(a2-2b·a+b2)=4×(3-2×2××cos +4)=4,所以||=2.(2)已知,,,的夹角为,如图所示,若,,且D为BC中点,则的长度为A. B. C.7 D.8【答案】A【解析】根据条件:;.4、若向量满足: ( )A.2 B. C.1 D.【答案】B【解析】由得①,由得②,①×②-②,得,即题型三、平面向量的夹角运算【例5】(1)已知,是单位向量,且满足,则与的夹角为( )A. B. C. D.【答案】D【解析】设单位向量,的夹角为,,即,解得,与夹角为.(2)已知向量,是夹角为60°的单位向量,则向量与向量的夹角是____________.【答案】120°【解析】设,,,易知向量与向量的夹角是的补角,而由题意得是等边三角形,∴向量与向量的夹角120°(3)已知向量,满足,且,,则、的夹角为【答案】【解析】由得,即,∴,∴(4)若非零向量满足,则的夹角为( )B. C. D.【答案】A【解析】由题意可得:,即,所以,所以(5)已知非零向量满足的夹角的余弦值为( )A. B. C. D.【答案】C【解析】设向量与的夹角为,由得,即,所以,得.(6)已知非零向量满足有实根,则的夹角的取值范围是( )A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意知:,即,又,得,∴,∴变式训练1、已知非零向量a,b满足|a|=1,且(a-b)·(a+b)=.①求|b|; ②当a·b=时,求向量a与b的夹角θ的值.【解析】①因为(a-b)·(a+b)=,即a2-b2=,所以|b|2=|a|2-=1-=,故|b|=.②因为cos θ==,又0°≤θ≤180°,故θ=45°.2、已知,,.(1)求与的夹角;(2)若,且,求.【答案】(1);(2).【解析】(1)因为,所以,又因为,所以.(2)因为,则,所以,化简得:,解得:.3、已知,,,求:(1)与的夹角;(2)与的夹角的余弦值.【答案】(1);(2).【解析】(1),,,设与的夹角为,则.又,;(2),,.,又.,设与的夹角为,则.即与的夹角的余弦值为.4、如图,菱形的边长为,,,.求:(1);(2).【答案】(1);(2).【解析】(1)因为菱形的边长为,,,,由向量的线性运算法则,可得,所以.(2)由(1)知,,可得,即,,即,所以.5、非零向量,满足:,,则与夹角的大小为A. B.C. D.【答案】A【解析】非零向量,满足,∴,由可得,解得,,为与的夹角,,故选A.题型四、平面向量的投影【例6】已知单位向量e1,e2的夹角为,a=2e1-e2,则a在e1上的投影是________.【解析】设a与e1的夹角为θ,则a在e1上的投影为|a|cos θ==a·e1=(2e1-e2)·e1=2e-e1·e2=2-1×1×cos=.]【例7】已知,设的夹角为,则在上的投影向量是( )A. B. C. D.变式训练1、已知,若在方向上的投影为4,则___________.【答案】【解析】设与的夹角为,∵,∴.又∵与方向上的投影为4,∴,∴.2、已知向量,满足且,则向量在向量方向的投影为( )A. B. C. D.【答案】B【解析】设向量与向量的夹角为,则向量在向量方向的投影为,因为,,,所以,即,,故选B。3、设向量与满足,在方向上的投影向量为,若存在实数,使得与垂直,则( )A.2 B. C. D.【答案】B【分析】根据投影向量的定义结合已知求得,再由与垂直,得,结合数量积得运算律即可得解.【详解】解:因为在方向上的投影向量为,所以,所以,因为与垂直,所以,即,解得.故选:B.4、1.已知,,且,则在上的投影向量为( )A. B. C. D.【答案】C【详解】因为,所以,即,又因为,设的夹角为,所以,在上的投影为:,所以在上的投影向量为.故选:C5、已知向量满足, 且向量在向量上的投影向量为, 则的模为____________.【答案】【分析】根据投影向量的概念直接求解即可.【详解】解:因为向量在向量上的投影向量为,所以,即,解得故答案为:6、已知,为单位向量,与的夹角为,则向量在向量上的投影向量为______;【答案】【分析】根据投影向量的定义及向量数量积的定义即得.【详解】因为,所以向量在上的投影向量为.故答案为:.7、若向量满足,则在方向上投影的最大值是A. B. C. D.【答案】B【详解】由题意,所以,设的夹角为,则,所以,所以在方向上投影为,因为,所以,故选B.题型五、平面向量的综合应用【例8】若O为△ABC所在平面内任一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC的形状为( )A.正三角形 B.直角三角形 C.等腰三角形 D.等腰直角三角形【答案】C【解析】因为(-)·(+-2)=0,即·(+)=0,因为-=,所以(-)·(+)=0,即||=||,所以△ABC是等腰三角形,故选C.【例9】在中,,则为( ).A.4 B.3 C. D.5【答案】C【分析】对两边平方整理得,得,则即可计算【详解】在中,,,,,又,.故选:C.【例10】在中,,,,则边上中线的长为_____.【答案】【分析】作出图象,由图可知,再由平面向量的数量积的运算性质求解即可【详解】因为,所以所以,所以,故答案为:【例11】在中,,,点满足,点为的外心,则的值为__________.【答案】【分析】将用向量和表示出来,再代入得,,求出代入即可得出答案.【详解】分别取的中点,连接,因为为的外心,,,,,,,,故答案为:【例12】在中,,,.若,,且,则的值为___________.【答案】【解析】,,则==,解得.变式训练1、在中,为重心,,,则=________.【答案】【分析】设中点为,根据向量线性表示可得,,然后根据向量数量积的运算律结合条件即得.【详解】设中点为,为的重心且,,,因为,,所以.故答案为:.2、若平面四边形ABCD满足+=0,(-)·=0,则该四边形一定是( )A.直角梯形 B.矩形 C.菱形 D.正方形【答案】C【解析】由+=0得平面四边形ABCD是平行四边形,由(-)·=0得·=0,故平行四边形的对角线垂直,所以该四边形一定是菱形,故选C.3、已知P为△ABC内部任一点(不包括边界),且满足,则的形状为( )A.直角三角形 B.等边三角形 C.等腰直角三角形 D.等腰三角形【答案】D【解析】因为,,所以已知条件可以改写为,所以,所以,即此三角形为等腰三角形。4、已知是所在平面内的一动点,且,则点的轨迹一定通过的( ).A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心【答案】C【解析】如图:设为的中点,因为由可得,,所以三点共线,因为,所以点在射线上,所以点的轨迹一定通过的重心,故选:C.5、已知菱形的边长为,,点,分别在边、上,,.若,则的值为________.【答案】【解析】因为,菱形的边长为2,所以.因为,,由,所以,解得.6、如图所示,已知正方体的棱长为1,则( ).A. B.2 C. D.1【答案】C【分析】利用向量的线性运算化简展开后利用数量积的定义即可求解.【详解】因为,,,所以,所以,故选:C.7、平行四边形中,,,,是线段的中点,则( )A.0 B.2 C.4 D.【答案】C【分析】根据条件即可得出,,从而得出,然后进行数量积的运算即可.【详解】解:如图,根据题意:,,且,,,.故选:.8、(多选题)在△中,,则( )A. B.C. D.【答案】BCD【分析】由可得点为的中点,然后根据平面向量的数量积运算结合图形分别计算,从而分析判断【详解】解:对于A,因为所以点为的中点,所以,所以A错误,对于B,因为点为的中点,所以,所以B正确,对于C,,所以C正确,对于D,因为,所以,所以D正确,故选:BCD9、已知平面向量、满足,则的最大值为________.【答案】【分析】设与的夹角为,由条件可得出,进而可推出,然后利用辅助角公式可求得的最大值.【详解】,则,设与的夹角为,则,,,,可得,,则,所以,,,则,所以,当时,取最大值.故答案为:.【点睛】本题考查平面向量模的最值,考查辅助角公式的应用,考查计算能力,属于中等题.已知的内角,,,为所在平面上一点,且满足,,则的值为_______.【答案】5【分析】由题意可知,为外接圆的圆心,在圆中,延长交于点,已知等式两边同乘以得:,同理得:,从而有:.【详解】由题意可知,为外接圆的圆心,设半径为,在圆中,过O作,,两边乘,,,得,同理两边乘,,,得,从而有:.故答案为:5.【点睛】本题考查向量数量积的运算,属于中档题.1、若,,,的夹角为135°,则( )A. B. C. D.12【答案】B【分析】利用平面向量数量积的定义求解.【详解】因为,,且,的夹角为135°,所以,故选:B2、设单位向量、的夹角为,,,则在方向上的投影为( )A.- B.-C. D.【答案】A【解析】依题意得,,,因此在方向上的投影为,故选A.【名师点睛】本题考查平面向量的投影,考查平面向量数量积的运算律、定义以及利用平面向量数量积求模,解题时,要理解向量有关的定义,并熟练应用向量数量积的运算律和定义来解题,考查计算能力,属于中等题.利用平面向量数量积的运算律与定义计算出和,可得出在方向上的投影为.3、已知、、不共线的非零向量,则下列等式中不成立的是( ).A. B.C. D.【答案】B【分析】向量数量积不满足结合率﹒【详解】A:,A正确;B:设,则,设,则,因为与非零不共线,所以一般情况下,故B错误;C:向量数乘的数量积满足结合律,C正确;D:数量积满足交换律,D正确;故选:B4、已知非零向量满足,且,则与的夹角为( )A. B. C. D.【答案】B【分析】本题主要考查利用平面向量数量积计算向量长度、夹角与垂直问题,渗透了转化与化归、数学计算等数学素养.先由得出向量的数量积与其模的关系,再利用向量夹角公式即可计算出向量夹角.【详解】因为,所以=0,所以,所以=,所以与的夹角为,故选B.【点睛】对向量夹角的计算,先计算出向量的数量积及各个向量的摸,在利用向量夹角公式求出夹角的余弦值,再求出夹角,注意向量夹角范围为.5、已知均为单位向量,,则与的夹角为( )A. B. C. D.【答案】A【分析】根据平面向量数量积运算律,集合平面向量数量积定义即可求得与的夹角.【详解】由平面向量数量积运算律化简可得∵∴.知均为单位向量,设与的夹角为,则由平面向量数量积定义可得.又∵,∴.故选:A【点睛】本题考查了平面向量数量积的运算律,由平面向量数量积的定义求夹角,属于基础题.6、若是互相垂直的单位向量且,则( )A.3 B. C.1 D.【答案】B【分析】由,可得,再求解即可.【详解】解:由是互相垂直的单位向量,则且,又,则,∴,故选:B.【点睛】本题考查了平面向量的数量积运算,重点考查了向量垂直的充要条件,属基础题.7、已知非零向量满足,.若,则实数t的值为( )A.4 B.–4 C. D.–【答案】B【解析】由可得,即,所以.故选B.8、设向量满足,,则( )A.1 B. 2 C. 3 D. 5【答案】A【解析】∵,,∴……①,……②.由①②得:,故选A.9、已知向量不共线,则“”是“的夹角为钝角”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件【答案】A【分析】分别对命题的充分性和必要性进行判断即可得到答案.【详解】充分性:因为,向量不共线,所以,即的夹角为钝角,满足充分性.必要性:若的夹角为,,,则,所以不满足,不满足充分性.所以“”是“的夹角为钝角”的充分不必要条件.故选:A10、已知,为单位向量.若,则( )A. B. C. D.【答案】A【分析】利用向量的数量积的运算以及夹角公式即可求解.【详解】设,的夹角为,因为,为单位向量,且,所以,即,整理得,解得或(舍),因为.故选:A.11、已知,为单位向量,,则___________.【答案】【分析】由可得,即可求出,再代入即可得出答案.【详解】因为,为单位向量,,所以,所以.则故答案为:.12、已知向量是单位向量,向量,且,则与的夹角为_____________.【答案】##【分析】根据向量数量积的运算律得,进而得,再根据向量夹角范围即可得答案.【详解】解:由题意可知,,所以,,所以,解得,因为所以,,即和的夹角为.故答案为:13、已知,设的夹角为,则在上的投影向量是( )A. B. C. D.【答案】C【分析】列出投影向量公式,即可计算求解.【详解】在上的投影向量故选:C第六章 平面向量及其应用6.2平面向量的运算6.2.4 平面向量的数量积一、平面向量的数量积平面向量的数量积 定义 设两个非零向量a,b的夹角为θ,则数量|a||b|·cos θ叫做a与b的数量积,记作a·b ,规定:零向量与任一向量的数量积为0. 投影 |a|cos θ叫做向量a在b方向上的投影, |b|cos θ叫做向量b在a方向上的投影几何意义 数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘积平面向量数量积的性质 设、都是非零向量,θ为a与b的夹角.则 ① ②当与同向时,;当与反向时,. ③或.(求向量的模长公式) ④.(求向量夹角公式) ⑤.平面向量数量积满足的运算律 已知向量、、和实数,则: ①; ②; ③.平面向量的数量积与共线问题 两个向量a,b的夹角为锐角 a·b>0且a,b不共线; 两个向量a,b的夹角为钝角 a·b<0且a,b不共线.题型一、平面向量的数量积运算【例1】(1)已知向量a与b满足|a|=10,|b|=3,且向量a与b的夹角为120°.求:①(a+b)·(a-b); ②(2a+b)·(a-b).(2)若|a|=2,|b|=1,a与b的夹角为60°,则a·b等于( )A. B. C.1 D.2(3)已知正三角形ABC的边长为1,求:①·; ②·; ③·.【例2】已知向量与的夹角为120°,且,,若,且,则实数的值为__________.变式训练1、已知单位向量a,b的夹角为45°,ka–b与a垂直,则k=__________.2、已知向量,满足,,则 A.4 B.3 C.2 D.03、已知边长为1的等边△ABC,,则( )A. B.3 C. D.64、设向量与夹角的余弦值为,且,则( )A. B. C.3 D.-3题型二、平面向量的模运算【例3】已知向量a,b的夹角为60°,|a|=2,|b|=1,则|a+2b|=________.【例4】已知向量a与b夹角为45°,且|a|=1,|2a+b|=,求|b|.变式训练1、向量a,b满足|a|=1,|a-b|=,a与b的夹角为60°,则|b|=( )A. B. C. D.2、(1)若向量a,b满足|a|=|b|=2,a与b的夹角为60°,则|a+b|等于( )A.2 B.2 C.4 D.12(2)向量a,b的夹角为120°,且,则等于______3、(1)已知平面向量a,b的夹角为,且|a|=,|b|=2,在△ABC中,=2a+2b,=2a-6b,D为BC的中点,则||=________.(2)已知,,,的夹角为,如图所示,若,,且D为BC中点,则的长度为A. B. C.7 D.84、若向量满足: ( )A.2 B. C.1 D.题型三、平面向量的夹角运算【例5】(1)已知,是单位向量,且满足,则与的夹角为( )A. B. C. D.(2)已知向量,是夹角为60°的单位向量,则向量与向量的夹角是____________.(3)已知向量,满足,且,,则、的夹角为(4)若非零向量满足,则的夹角为( )B. C. D.(5)已知非零向量满足的夹角的余弦值为( )A. B. C. D.(6)已知非零向量满足有实根,则的夹角的取值范围是( )A. B. C. D.变式训练1、已知非零向量a,b满足|a|=1,且(a-b)·(a+b)=.(1)求|b|;(2)当a·b=时,求向量a与b的夹角θ的值.2、已知,,.(1)求与的夹角;(2)若,且,求.3、已知,,,求:(1)与的夹角;(2)与的夹角的余弦值.4、如图,菱形的边长为,,,.求:(1);(2).5、非零向量,满足:,,则与夹角的大小为( )A. B.C. D.题型四、平面向量的投影【例6】已知单位向量e1,e2的夹角为,a=2e1-e2,则a在e1上的投影是________.【例7】已知,设的夹角为,则在上的投影向量是( )A. B. C. D.变式训练1、已知,若在方向上的投影为4,则___________.2、已知向量,满足且,则向量在向量方向的投影为( )A. B. C. D.3、设向量与满足,在方向上的投影向量为,若存在实数,使得与垂直,则( )A.2 B. C. D.4、1.已知,,且,则在上的投影向量为( )A. B. C. D.5、已知向量满足, 且向量在向量上的投影向量为, 则的模为____________.6、已知,为单位向量,与的夹角为,则向量在向量上的投影向量为______;7、若向量满足,则在方向上投影的最大值是( )A. B. C. D.题型五、平面向量的综合应用【例8】若O为△ABC所在平面内任一点,且满足(-)·(+-2)=0,则△ABC的形状为( )A.正三角形 B.直角三角形 C.等腰三角形 D.等腰直角三角形【例9】在中,,则为( ).A.4 B.3 C. D.5【例10】在中,,,,则边上中线的长为_____.【例11】在中,,,点满足,点为的外心,则的值为__________.【例12】在中,,,.若,,且,则的值为___________.变式训练1、在中,为重心,,,则=________.2、若平面四边形ABCD满足+=0,(-)·=0,则该四边形一定是( )A.直角梯形 B.矩形 C.菱形 D.正方形3、已知P为△ABC内部任一点(不包括边界),且满足,则的形状为( )A.直角三角形 B.等边三角形 C.等腰直角三角形 D.等腰三角形4、已知是所在平面内的一动点,且,则点的轨迹一定通过的( ).A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心5、已知菱形的边长为,,点,分别在边、上,,.若,则的值为________.6、如图所示,已知正方体的棱长为1,则( ).A. B.2 C. D.17、平行四边形中,,,,是线段的中点,则( )A.0 B.2 C.4 D.8、(多选题)在△中,,则( )A. B.C. D.9、已知平面向量、满足,则的最大值为________.已知的内角,,,为所在平面上一点,且满足,,则的值为_______.1、若,,,的夹角为135°,则( )A. B. C. D.122、设单位向量、的夹角为,,,则在方向上的投影为( )A.- B.- C. D.3、已知、、不共线的非零向量,则下列等式中不成立的是( ).A. B.C. D.4、已知非零向量满足,且,则与的夹角为( )A. B. C. D.5、已知均为单位向量,,则与的夹角为( )A. B. C. D.6、若是互相垂直的单位向量且,则( )A.3 B. C.1 D.7、已知非零向量满足,.若,则实数t的值为( )A.4 B.–4 C. D.–8、设向量满足,,则( )A.1 B. 2 C. 3 D. 59、已知向量不共线,则“”是“的夹角为钝角”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件10、已知,为单位向量.若,则( )A. B. C. D.11、已知,为单位向量,,则___________.12、已知向量是单位向量,向量,且,则与的夹角为_____________.13、已知,设的夹角为,则在上的投影向量是( )A. B. C. D. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 6.2.4平面向量的数量积运算(原卷版).docx 6.2.4平面向量的数量积运算(解析版).docx