第2章 平面向量 学案 (原卷版+解析版)

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第2章 平面向量 学案 (原卷版+解析版)

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专题06 平面向量
1. 向量的有关概念
(1)向量:既有大小又有方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度(或称模).
(2)零向量:长度为0的向量叫做零向量,其方向是任意的,零向量记作0 .
(3)单位向量:长度等于1个单位的向量.
(4)平行向量:方向相同或相反的非零向量;平行向量又叫共线向量.规定:0与任一向量平行.
(5)相等向量:长度相等且方向相同的向量.
(6)相反向量:长度相等且方向相反的向量.
2.向量的线性运算
向量运算 定义 法则(或几何意义) 运算律
加法 求两个向量和的运算 三角形 法则 平行四边形 法则 (1)交换律: a+b= b+a ; (2)结合律: (a+b)+c= a+(b+c) 
减法 向量a加上向量b的 相反向量 叫做a与b的差,即a+(-b)=a-b 三角形 法则 a-b=a+(-b)
数乘 实数λ与向量a的积是一个 向量 记作λa (1)模:|λa|=|λ||a| ; (2)方向: 当λ>0时,λa与a的方向 相同 ; 当λ<0时,λa与a的方向 相反 ; 当λ=0时,λa=0 设λ,μ是实数. (1) λ(μa) =(λμ)a (2)(λ+μ)a= λa+μa  (3)λ(a+b)= λa+λb .
3.共线向量定理
向量a(a≠0)与b共线,当且仅当存在唯一一个实数λ,使 b=λa .
4. 平面向量的基本定理、平面向量的坐标表示
如果e1,e2是同一平面内的两个 不共线 向量,那么对这一平面内的任一向量a,有且只有一对实数λ1,λ2使a= λ1e1+λ2e2 .
在直角坐标系内,分别取与 x轴,y轴正方向相同 的两个单位向量i,j作为基底,对任一向量a,有唯一一对实数x,y,使得:a=xi+yj, (x,y) 叫做向量a的直角坐标,记作a=(x,y),显然i= (1,0) ,j=(0,1),0= (0,0) .
5.平面向量的坐标运算
(1)向量加法、减法、数乘向量及向量的模
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b= (x1-x2,y1-y2) ,λa= (λx1,λy1) ,|a|=.
(2)向量坐标的求法
①若向量的起点是坐标原点,则终点坐标即为向量的坐标.
②设A(x1,y1),B(x2,y2),则= (x2-x1,y2-y1) ,||=  .
6.向量共线的坐标表示
若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b x1y2-x2y1=0 .
7. 中点坐标公式
若P1,P2的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),线段P1P2的中点P的坐标为(x,y),则此公式为线段P1P2的中点坐标公式.
8.向量的夹角
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 [0,π] .
a与b的夹角为  时,则a与b垂直,记作a⊥b.
9.平面向量的数量积
(1)定义:已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,则数量|a||b|cos θ叫做a与b的数量积(或内积),记作a·b,即a·b= |a||b|cos θ ,规定零向量与任一向量的数量积为0,即0·a=0.
(2)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.
10.平面向量数量积的性质及其坐标表示
(1)设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量a,b的夹角.
①数量积:a·b=|a||b|cos θ= x1x2+y1y2 .
②模:|a|==  .
③设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点间的距离|AB|=||=.
④夹角:cos θ=  =.
⑤已知两非零向量a与b,a⊥b a·b=0 x1x2+y1y2=0.
(2)平面向量数量积的运算律
①a·b=b·a(交换律).
②λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(结合律).
③(a+b)·c=a·c+b·c(分配律).
1. 向量相等、向量共线
2. 向量加减法运算律的应用
3. 向量的线性运算
4. 共线向量定理及其应用
5. 平面向量坐标的基本运算
6. 向量平行(共线)的判定.
7. 三点共线的判定及应用.
8. 平面向量数量积的运算
9. 利用数量积解决求模问题
10. 两向量的夹角和垂直问题
考点一 向量的概念
例1.关于向量,,,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,,则
C.若,则 D.若,则
【答案】C
【分析】利用向量相等、向量共线的条件、向量模的定义,逐一对各个选项分析判断即可得出结果.
【详解】选项A,因为,只说明两向量的模长相等,但方向不一定相同,故选项A错误;
选项B,当时,有,,但可以和不平行,故选项B错误;
选项C,若,由向量相等的条件知:,故选项C正确;
选项D,因向量不能比较大小,只有模长才能比较大小,故选项D错误.
故选:C
例2.若向量与向量不相等,则与一定(  )
A.不共线 B.长度不相等
C.不都是单位向量 D.不都是零向量
【答案】D
【分析】向量相等为长度和方向都相同,所以若向量与向量不相等,则说明向量与向量的方向和长度至少有一个不同,分析选项可得结果.
【详解】若向量与向量不相等,则说明向量与向量的方向和长度至少有一个不同,
所以与有可能共线,有可能长度相等,也有可能都是单位向量,
所以A,B,C都是错误的,
但是与一定不都是零向量.
故选:D.
【变式探究】1设点O是正三角形ABC的中心,则向量,,是( )
A.相同的向量 B.模相等的向量
C.共线向量 D.共起点的向量
【答案】B
【分析】根据正三角形的中心到三个顶点的距离相等,得到这三个向量的模长相等,即可判断得解
【详解】是正的中心,向量分别是以三角形的中心和顶点为起点和终点的向量,
到三个顶点的距离相等,但向量,,不是相同向量,也不是共线向量,也不是起点相同的向量.
故选:B
2. 如图,在四边形ABCD中,若,则图中相等的向量是( )

A.与 B.与 C.与 D.与
【答案】C
【分析】由条件可得四边形ABCD是平行四边形,然后逐一判断即可.
【详解】因为,所以四边形ABCD是平行四边形,
所以,,,,故ABD错误,C正确.
故选:C.
点二 向量的线性运算
例3.化简得( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用向量的加减运算法则化简即可.
【详解】.
故选:D
例4.在中,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据向量的线性运算即可求解.
【详解】∵,∴,
故选:C.
【变式探究】1. 已知向量,那么等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据向量混合运算即可.
【详解】,
故选:C.
2. 化简向量等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据向量的加减法运算法则直接求解即可.
【详解】.
故选:D.
考点三 平面向量坐标的基本运算
例5.已知向量,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用向量加法的坐标表示,求出的坐标
【详解】.
故选:B.
例6.已知,则 .
【答案】
【分析】根据向量坐标的线性运算可得答案.
【详解】因为,所以.
故答案为:.
【变式探究】已知向量,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用平面向量的坐标运算即可得解.
【详解】因为,,
所以.
故选:D.
考点四 向量平行(共线)的判定
例7.已知向量,若,则 .
【答案】
【分析】根据向量平行关系得到方程,求出答案.
【详解】因为,所以,故.
故答案为:-5
例8.已知向量.若,则实数的值为 .
【答案】/
【分析】根据向量平行的坐标运算即可.
【详解】因为,
所以.
又,
所以,解得.
故答案为:.
【变式探究】设向量,若,则( )
A. B. C.4 D.2
【答案】B
【分析】根据,可得,再根据共线向量的坐标公式即可得解.
【详解】因为向量,,所以,
所以,解得.
故选:B.
考点四 平面向量的数量积运算
例9.已知向量满足,则( )
A. B. C.0 D.2
【答案】C
【分析】根据数量积的定义及运算律计算即可.
【详解】因为,
所以,
所以.
故选:C.
例10.在中,,,则 .
【答案】
【分析】根据向量数量积的定义进行计算即可.
【详解】根据题意易得为等腰直角三角形,
,
则,
故答案为:
【变式探究】1. 向量a=(2,-1),b=(-1,2),则(2a+b)·a=( A )
A.6 B.5
C.1 D.-6
【解析】 由题意知2a+b=(3,0),∴(2a+b)·a=(3,0)·(2,-1)=6,故选A.
2. 已知是夹角为的单位向量,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据平面向量数量积公式求解即可.
【详解】由题意得,是夹角为,
则.
故选:D.
考点五 利用数量积解决求模问题
例11.已知向量满足则( )
A.3 B.49 C.6 D.7
【答案】D
【分析】根据公式直接计算可得.
【详解】.
故选:D
例12.已知向量,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】运用平面向量减法和模的坐标运算公式求解即可.
【详解】由题意知,,所以.
故选:A.
【变式探究】1. 已知平面向量满足与的夹角为,则( )
A. B.1 C. D.
【答案】D
【分析】利用向量数量积运算法则得到,从而得到.
【详解】,
所以,
故选:D
2. 已知,为共线向量,且,,则( )
A. B. C.40 D.
【答案】A
【分析】利用共线向量的坐标表示及模的公式求解即可.
【详解】∵,为共线向量,∴,即,
∴,.
故选:A.
考点六 两向量的夹角和垂直问题
例13.已知向量,,且,则( )
A. B. C.12 D.
【答案】B
【分析】根据向量垂直的坐标公式直接计算求解.
【详解】因为向量,,且,
所以,解得.
故选:B
例14.已知向量,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用向量的夹角公式即可求解.
【详解】因为,
所以.
故选:C.
例15.已知向量,,,若,则 .
【答案】
【分析】根据向量的坐标运算即可求解.
【详解】由可得,∴,∴.
故答案为:
【变式探究】1. 已知向量,若与的夹角的余弦值为,则实数的值为( )
A. B. C.3 D.
【答案】A
【分析】根据平面向量夹角的坐标公式计算即可.
【详解】依题意,,解得.
故选:A.
2. 已知向量,则与的夹角是(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据平面向量的夹角公式的坐标运算,即可求出结果.
【详解】由题意可知,,
所以与的夹角是.
故选C.
1.已知( )
A.(4,2) B.(-8,2)
C.(-4,2) D.(84,2)
解析:B,
故选B.
2.已知则m= .
解析:
3.已知向量,,则( )
A. B.
C. D.
解析:D,
4. 已知= .
解析:
5.向量=(3,2), =(m-1,2m+1),若向量与相互垂直,则m= .
【答案】
【解析】
6.若 。
【答案】2
【解析】
7.设其中为三角形ABC内角,若
【答案】
【解析】
8.设向量=(4,2), =(x,1), 且∥ ,则 x=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】A
【解析】,故选A.
9.已知( )
A、 B、 C、 6 D、-6
【答案】B
【解析】
10.ΔABC为等边三角形,则的夹角为 。
【答案】
【解析】的夹角为B的补角,所以为
11.已知向量,,,,且,∥,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】,故选D.
12.已知向量,,则 .
【答案】
【解析】
13.设向量,,且,则 .
【答案】
【解析】
14.设向量,,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】,故选B.
15.设,且,则等于( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】,故选B.
16.设,,则__________.
【答案】
【解析】
17.“”是“”的( ).
A. 必要不充分条件 B. 充分不必要条件
C. 充分且必要条件 D. 既不充分又不必要条件
【答案】A
【解析】,,所以选A.
18. (2014年)下列各组向量互相垂直的是( ).
A. B.
C. D.
【答案】C
17. 已知正方形的边长为1,则( )
A.0 B. C. D.4
【答案】C
【分析】利用向量运算法则得到.
【详解】,
因为正方形的边长为1,所以,
故.
故选:C
18. 如图,在正六边形中,点为其中点,则下列判断错误的是( )

A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据正六边形的性质逐项判断后可得正确的选项.
【详解】对于A,由正六边形的性质可得四边形为平行四边形,故,故A正确.
对于B,因为,故,故B正确.
对于C,由正六边形的性质可得,故,故C正确.
对于D,因为交于,故不成立,故D错误,
故选:D.
19. 若平面四边形满足:,,则该四边形一定是( )
A.梯形 B.菱形 C.矩形 D.正方形
【答案】B
【分析】根据得到,,所以四边形为平行四边形,由得到,故四边形为菱形.
【详解】因为,所以,
即,,
所以四边形为平行四边形,
因为,
所以,即平行四边形的对角线互相垂直,
所以四边形为菱形.
故选:B
20. 已知平面向量a,b不共线,,,则(  )
A.A,B,D三点共线 B.A,B,C三点共线
C.B,C,D三点共线 D.A,C,D三点共线
【答案】D
【分析】根据平面向量共线的定义一一判断求解.
【详解】对A,与不共线,A错误;
对B,则与不共线,B错误;
对于C,则与不共线,C错误;
对于D,,
即,又线段AC与CD有公共点C,所以A,C,D三点共线,D正确.
故选:D.
21. 已知向量,若,则实数的值为( )
A. B.1 C. D.2
【答案】A
【分析】先得到,根据向量平行得到方程,求出答案.
【详解】,
又,故,解得.
故选:A
22. 已知点,则 ││( )
A.3 B.5 C.9 D.25
【答案】B
【分析】计算平面向量的模,一般先算向量的坐标,再计算模长.
【详解】由可得,则.
故选:B.
23. 已知向量满足,,且与夹角为30°,那么等于(  )
A.1 B. C.3 D.
【答案】C
【分析】直接利用平面向量的数量积公式,即可求得本题答案.
【详解】,
故选:C
24. 已知是单位向量,若,则( )
A. B. C.8 D.
【答案】B
【分析】根据,求出,然后求解.
【详解】,即,,
故选:B.
25. 已知向量与的夹角为,且,则 .
【答案】
【分析】根据平面向量数量积定义即可得到答案.
【详解】,则,
.
故答案为:.专题06 平面向量
1. 向量的有关概念
(1)向量:既有大小又有方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度(或称模).
(2)零向量:长度为0的向量叫做零向量,其方向是任意的,零向量记作0 .
(3)单位向量:长度等于1个单位的向量.
(4)平行向量:方向相同或相反的非零向量;平行向量又叫共线向量.规定:0与任一向量平行.
(5)相等向量:长度相等且方向相同的向量.
(6)相反向量:长度相等且方向相反的向量.
2.向量的线性运算
向量运算 定义 法则(或几何意义) 运算律
加法 求两个向量和的运算 三角形 法则 平行四边形 法则 (1)交换律: a+b= b+a ; (2)结合律: (a+b)+c= a+(b+c) 
减法 向量a加上向量b的 相反向量 叫做a与b的差,即a+(-b)=a-b 三角形 法则 a-b=a+(-b)
数乘 实数λ与向量a的积是一个 向量 记作λa (1)模:|λa|=|λ||a| ; (2)方向: 当λ>0时,λa与a的方向 相同 ; 当λ<0时,λa与a的方向 相反 ; 当λ=0时,λa=0 设λ,μ是实数. (1) λ(μa) =(λμ)a (2)(λ+μ)a= λa+μa  (3)λ(a+b)= λa+λb .
3.共线向量定理
向量a(a≠0)与b共线,当且仅当存在唯一一个实数λ,使 b=λa .
4. 平面向量的基本定理、平面向量的坐标表示
如果e1,e2是同一平面内的两个 不共线 向量,那么对这一平面内的任一向量a,有且只有一对实数λ1,λ2使a= λ1e1+λ2e2 .
在直角坐标系内,分别取与 x轴,y轴正方向相同 的两个单位向量i,j作为基底,对任一向量a,有唯一一对实数x,y,使得:a=xi+yj, (x,y) 叫做向量a的直角坐标,记作a=(x,y),显然i= (1,0) ,j=(0,1),0= (0,0) .
5.平面向量的坐标运算
(1)向量加法、减法、数乘向量及向量的模
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b= (x1-x2,y1-y2) ,λa= (λx1,λy1) ,|a|=.
(2)向量坐标的求法
①若向量的起点是坐标原点,则终点坐标即为向量的坐标.
②设A(x1,y1),B(x2,y2),则= (x2-x1,y2-y1) ,||=  .
6.向量共线的坐标表示
若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b x1y2-x2y1=0 .
7. 中点坐标公式
若P1,P2的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),线段P1P2的中点P的坐标为(x,y),则此公式为线段P1P2的中点坐标公式.
8.向量的夹角
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 [0,π] .
a与b的夹角为  时,则a与b垂直,记作a⊥b.
9.平面向量的数量积
(1)定义:已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,则数量|a||b|cos θ叫做a与b的数量积(或内积),记作a·b,即a·b= |a||b|cos θ ,规定零向量与任一向量的数量积为0,即0·a=0.
(2)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.
10.平面向量数量积的性质及其坐标表示
(1)设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量a,b的夹角.
①数量积:a·b=|a||b|cos θ= x1x2+y1y2 .
②模:|a|==  .
③设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点间的距离|AB|=||=.
④夹角:cos θ=  =.
⑤已知两非零向量a与b,a⊥b a·b=0 x1x2+y1y2=0.
(2)平面向量数量积的运算律
①a·b=b·a(交换律).
②λa·b=λ(a·b)=a·(λb)(结合律).
③(a+b)·c=a·c+b·c(分配律).
1. 向量相等、向量共线
2. 向量加减法运算律的应用
3. 向量的线性运算
4. 共线向量定理及其应用
5. 平面向量坐标的基本运算
6. 向量平行(共线)的判定.
7. 三点共线的判定及应用.
8. 平面向量数量积的运算
9. 利用数量积解决求模问题
10. 两向量的夹角和垂直问题
考点一 向量的概念
例1.关于向量,,,下列命题中正确的是( )
A.若,则 B.若,,则
C.若,则 D.若,则
例2.若向量与向量不相等,则与一定(  )
A.不共线 B.长度不相等
C.不都是单位向量 D.不都是零向量
【变式探究】1设点O是正三角形ABC的中心,则向量,,是( )
A.相同的向量 B.模相等的向量
C.共线向量 D.共起点的向量
2. 如图,在四边形ABCD中,若,则图中相等的向量是( )

A.与 B.与 C.与 D.与
点二 向量的线性运算
例3.化简得( )
A. B. C. D.
例4.在中,,则( )
A. B. C. D.
【变式探究】1. 已知向量,那么等于( )
A. B. C. D.
2. 化简向量等于( )
A. B. C. D.
考点三 平面向量坐标的基本运算
例5.已知向量,,则( )
A. B. C. D.
例6.已知,则 .
【变式探究】已知向量,,则( )
A. B. C. D.
考点四 向量平行(共线)的判定
例7.已知向量,若,则 .
例8.已知向量.若,则实数的值为 .
【变式探究】设向量,若,则( )
A. B. C.4 D.2
考点四 平面向量的数量积运算
例9.已知向量满足,则( )
A. B. C.0 D.2
例10.在中,,,则 .
【变式探究】1. 向量a=(2,-1),b=(-1,2),则(2a+b)·a=( A )
A.6 B.5
C.1 D.-6
2. 已知是夹角为的单位向量,则( )
A. B. C. D.
考点五 利用数量积解决求模问题
例11.已知向量满足则( )
A.3 B.49 C.6 D.7
例12.已知向量,,则( )
A. B. C. D.
【变式探究】1. 已知平面向量满足与的夹角为,则( )
A. B.1 C. D.
2. 已知,为共线向量,且,,则( )
A. B. C.40 D.
考点六 两向量的夹角和垂直问题
例13.已知向量,,且,则( )
A. B. C.12 D.
例14.已知向量,则( )
A. B. C. D.
例15.已知向量,,,若,则 .
【变式探究】1. 已知向量,若与的夹角的余弦值为,则实数的值为( )
A. B. C.3 D.
2. 已知向量,则与的夹角是(  )
A. B. C. D.
1. (2022年)已知( )
A.(4,2) B.(-8,2)
C.(-4,2) D.(84,2)
2. (2022年)已知则m= .
3. (2021年)已知向量,,则( )
A. B.
C. D.
4. (2021年)已知= .
5.(2020年)向量=(3,2), =(m-1,2m+1),若向量与相互垂直,则m= .
6.(2019年)若 。
7.(2019年)设其中为三角形ABC内角,若
8.(2019年).设向量=(4,2), =(x,1), 且∥ ,则 x=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
9.(2018年) 已知( )
A、 B、 C、 6 D、-6
10. (2018年)ΔABC为等边三角形,则的夹角为 。
11.(2017年) 已知向量,,,,且,∥,则( )
A. B.
C. D.
12.(2017年) 已知向量,,则 .
13.(2016年)设向量,,且,则 .
14.(2016年)设向量,,且,则( )
A. B. C. D.
15. (2015年) 设,且,则等于( )
A. B.
C. D.
16. (2015年)设,,则__________.
17. (2014年)“”是“”的( ).
A. 必要不充分条件 B. 充分不必要条件
C. 充分且必要条件 D. 既不充分又不必要条件
18. (2014年)下列各组向量互相垂直的是( ).
A. B.
C. D.
17. 已知正方形的边长为1,则( )
A.0 B. C. D.4
18. 如图,在正六边形中,点为其中点,则下列判断错误的是( )

A. B.
C. D.
19. 若平面四边形满足:,,则该四边形一定是( )
A.梯形 B.菱形 C.矩形 D.正方形
20. 已知平面向量a,b不共线,,,则(  )
A.A,B,D三点共线 B.A,B,C三点共线
C.B,C,D三点共线 D.A,C,D三点共线
21. 已知向量,若,则实数的值为( )
A. B.1 C. D.2
22. 已知点,则 ││( )
A.3 B.5 C.9 D.25
23. 已知向量满足,,且与夹角为30°,那么等于(  )
A.1 B. C.3 D.
24. 已知是单位向量,若,则( )
A. B. C.8 D.
25. 已知向量与的夹角为,且,则 .

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