新高考数学一轮复习 专项分层精练第27课 平面向量的基本定理及坐标表示(2份打包,原卷版+解析版)
展开【一层练基础】
一、单选题
1.(2023春·江苏南通·高一金沙中学校考阶段练习)已知向量 SKIPIF 1 < 0 是平面内所有向量的一组基底,则下面的四组向量中,不能作为基底的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【分析】判断两个向量是否共线即可确定两个向量是否能作为一组基底.
【详解】对于A,假设 SKIPIF 1 < 0 共线,则存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 不共线,所以没有任何一个 SKIPIF 1 < 0 能使该等式成立,
即假设不成立,也即 SKIPIF 1 < 0 不共线,则能作为基底;
对于B,假设 SKIPIF 1 < 0 共线,则存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 无解,所以没有任何一个 SKIPIF 1 < 0 能使该等式成立,
即假设不成立,也即 SKIPIF 1 < 0 不共线,则能作为基底;
对于C,因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以两向量共线,
不能作为一组基底,C错误;
对于D,假设 SKIPIF 1 < 0 共线,则存在 SKIPIF 1 < 0 ,
使得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 无解,所以没有任何一个 SKIPIF 1 < 0 能使该等式成立,
即假设不成立,也即 SKIPIF 1 < 0 不共线,则能作为基底,
故选:C.
2.(2023春·福建宁德·高一统考期中)在 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,若点M满足 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】根据题意结合向量的线性运算求解.
【详解】由题意可得: SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
3.(2021春·广东广州·高一校联考期末)如图,在平行四边形 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ( )
A. SKIPIF 1 < 0 B.1C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】根据已知条件利用平面向量的线性运算求得 SKIPIF 1 < 0 关于 SKIPIF 1 < 0 的线性表达式,然后利用平面向量基本定理中的分解的唯一性得到λ和μ的值,进而得解.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 ,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 不共线 ,
根据平面向量基本定理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
故选:D.
【点睛】本题考查平面向量的基本运算和基本定理,属基础题,关键是根据已知条件利用平面向量的线性运算求得 SKIPIF 1 < 0 关于 SKIPIF 1 < 0 的线性表达式,然后利用平面向量基本定理中的分解的唯一性得到λ和μ的值.
4.(2023·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系 SKIPIF 1 < 0 中,设 SKIPIF 1 < 0 ,向量 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最小值为( )
A.1B.2C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】根据平面向量的坐标运算求得向量 SKIPIF 1 < 0 ,再根据 SKIPIF 1 < 0 ,将 SKIPIF 1 < 0 用 SKIPIF 1 < 0 表示,再根据平面向量的模的坐标表示结合二次函数的性质即可得出答案.
【详解】解: SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
故选:D.
二、多选题
5.(2022·海南·校联考模拟预测)用下列 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 能表示向量 SKIPIF 1 < 0 的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
【答案】AB
【分析】根据题意,设 SKIPIF 1 < 0 ,利用向量的坐标运算,得到关于 SKIPIF 1 < 0 的方程组,结合方程组的解,即可求解.
【详解】对于A中,设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,方程组有无数组解,例如 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以A成立;
对于B中,设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以B成立;
对于C中,设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,此时方程组无解,所以 SKIPIF 1 < 0 不能表示 SKIPIF 1 < 0 ,所以C不成立;
对于D中,设 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,此时方程组无解,所以 SKIPIF 1 < 0 不能表示 SKIPIF 1 < 0 ,所以D不成立.
故选:AB.
6.(2022·高一课时练习)已知向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的夹角为 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【分析】利用平面向量的坐标运算可判断A;利用平面向量的模长公式可判断B;利用平面向量垂直的坐标表示可判断C;利用平面向量夹角余弦的坐标表示可判断D.
【详解】对于A, SKIPIF 1 < 0 ,A错;
对于B, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,B对;
对于C, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,所以, SKIPIF 1 < 0 ,C对;
对于D, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,D错.
故选:BC.
7.(2023·全国·高一专题练习)已知 SKIPIF 1 < 0 ,如下四个结论正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 ;B.四边形 SKIPIF 1 < 0 为平行四边形;
C. SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角的余弦值为 SKIPIF 1 < 0 ;D. SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【分析】求出向量 SKIPIF 1 < 0 坐标,再利用向量的数量积、向量共线以及向量模的坐标表示即可一一判断.
【详解】由 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
对于A, SKIPIF 1 < 0 ,故A错误;
对于B,由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 平行且相等,故B正确;
对于C, SKIPIF 1 < 0 ,故C错误;
对于D, SKIPIF 1 < 0 ,故D正确;
故选:BD
【点睛】本题考查了向量的坐标运算、向量的数量积、向量模的坐标表示,属于基础题.
三、填空题
8.(2023·陕西安康·陕西省安康中学校考模拟预测)已知平面向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则实数 SKIPIF 1 < 0 的值为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】首先求出 SKIPIF 1 < 0 的坐标,再根据向量共线的坐标表示得到方程,解得即可;
【详解】因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
9.(2019·天津·天津市宁河区芦台第一中学校考模拟预测)如图所示,等边 SKIPIF 1 < 0 的边长为2, SKIPIF 1 < 0 为边 SKIPIF 1 < 0 上的一点,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 也是等边三角形,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的值是 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】过点 SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 边于 SKIPIF 1 < 0 ,所以有 SKIPIF 1 < 0 ,可以证出四边形是菱形,以 SKIPIF 1 < 0 为一组基底,计算出 SKIPIF 1 < 0 的值,根据 SKIPIF 1 < 0 ,可以得出 SKIPIF 1 < 0 的值.
【详解】过点 SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 ,交 SKIPIF 1 < 0 边于 SKIPIF 1 < 0 ,所以有 SKIPIF 1 < 0 ,如下图所示:
SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 都是等边三角形,所以可以证出四边形AEDF是菱形,故 SKIPIF 1 < 0 且
SKIPIF 1 < 0 ,所以
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】本题考查了平面向量数量积的运算、平面向量加法的几何意义,考查了运算能力.
四、解答题
10.(2023春·新疆巴音郭楞·高一校考期末)已知向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 ,求m的值;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,求m的值;
(3)若 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角为锐角,求m的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
(3) SKIPIF 1 < 0
【分析】(1)由向量平行坐标表示即可;
(2)由向量垂直坐标表示即可;
(3)由向量夹角为锐角可知 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 不同向,由此可构造不等式组求得 SKIPIF 1 < 0 的范围
【详解】(1)因为向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)因为向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;
(3) SKIPIF 1 < 0 夹角为锐角, SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 不同向, SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
【二层练综合】
一、单选题
1.(2023·全国·高三专题练习)已知 SKIPIF 1 < 0 为坐标原点, SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,则与 SKIPIF 1 < 0 共线的单位向量为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【分析】求出 SKIPIF 1 < 0 的坐标,除以 SKIPIF 1 < 0 ,再考虑方向可得.
【详解】由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
与 SKIPIF 1 < 0 同向的单位向量为 SKIPIF 1 < 0 ,反向的单位向量为 SKIPIF 1 < 0 .
故选:C.
二、多选题
2.(2023春·云南红河·高二开远市第一中学校校考阶段练习)下列选项中正确的是( )
A.若向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为单位向量, SKIPIF 1 < 0 ,则向量 SKIPIF 1 < 0 与向量 SKIPIF 1 < 0 的夹角为60°
B.设向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 共线,则 SKIPIF 1 < 0
C.若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 方向上的投影向量的坐标为 SKIPIF 1 < 0
D.若平面向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最大值是5
【答案】BCD
【分析】对 SKIPIF 1 < 0 两边同时平方结合向量数量积的定义可判断A;由共线向量的坐标表示可判断B;由投影向量的定义可判断C; SKIPIF 1 < 0 ,结合余弦函数的值域可判断D.
【详解】解:A选项,由 SKIPIF 1 < 0 ,以及 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以夹角 SKIPIF 1 < 0 .
对于B,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 共线,
则 SKIPIF 1 < 0 解得 SKIPIF 1 < 0 .所以B正确.
C选项, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 方向上的投影向量为
SKIPIF 1 < 0 ,故C正确,
对于D,因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 的最大值是5,所以D正确.
故选:BCD.
三、填空题
3.(2023春·内蒙古乌兰察布·高一校考阶段练习)已知向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角的余弦值为 .
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】设 SKIPIF 1 < 0 ,根据向量共线和向量垂直的条件得到 SKIPIF 1 < 0 的值,进而得到向量的坐标,然后可求出 SKIPIF 1 < 0 夹角的余弦值.
【详解】设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
∵( SKIPIF 1 < 0 )∥ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 的夹角为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 夹角的余弦值为 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】本题考查向量的基本运算,解题时根据向量的共线和垂直的充要条件得到向量 SKIPIF 1 < 0 的坐标是关键,同时也考查转化和计算能力,属于基础题.
四、解答题
4.(2023春·四川遂宁·高三四川省射洪市柳树中学校考阶段练习)已知 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 三点共线,求实数 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)证明:对任意实数 SKIPIF 1 < 0 ,恒有 SKIPIF 1 < 0 成立.
【答案】(1)-3;(2)证明见解析.
【详解】分析:(1)由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,结合三点共线的充分必要条件可得 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由题意结合平面向量数量积的坐标运算法则可得 SKIPIF 1 < 0 ,则恒有 SKIPIF 1 < 0 成立.
详解:(1) SKIPIF 1 < 0 ,∵ SKIPIF 1 < 0 三点共线,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴恒有 SKIPIF 1 < 0 成立.
点睛:本题主要考查平面向量数量积的运算法则,二次函数的性质及其应用等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.
【三层练能力】
一、多选题
1.(2022·重庆·统考模拟预测)已知平面内两个给定的向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则使得 SKIPIF 1 < 0 的 SKIPIF 1 < 0 可能有( )
A.0个B.1个C.2个D.无数个
【答案】ABC
【分析】由给定条件用坐标表示 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,利用向量模的坐标表示列出方程,再借助直线与圆的公共点个数即可判断作答.
【详解】因平面向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,在平面直角坐标系中,令 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 ,表示以点 SKIPIF 1 < 0 为圆心,1为半径的圆,
由 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,
整理得: SKIPIF 1 < 0 ,表示一条直线l,
依题意, SKIPIF 1 < 0 同时满足直线l的方程和圆C的方程,因此直线l与圆C的公共点个数,即是向量 SKIPIF 1 < 0 的个数,
点C到直线l的距离 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
显然 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,直线l与圆C相交,有两个公共点,向量 SKIPIF 1 < 0 有2个,C满足;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,直线l与圆C相切,有1个公共点,向量 SKIPIF 1 < 0 有1个,B满足;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,直线l与圆C相离,没有公共点,不存在向量 SKIPIF 1 < 0 满足条件,即有0个,A满足.
故选:ABC
【点睛】思路点睛:已知几个向量的模,探求向量问题,可以在平面直角坐标系中,借助向量的坐标表示,利用代数方法解决.
二、多选题
2.(2023·浙江·高一专题练习)设 SKIPIF 1 < 0 为不共线的向量,满足 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最大值为 .
【答案】324
【分析】采用建系法,令 SKIPIF 1 < 0 ,将各个点用坐标表示,然后表达出 SKIPIF 1 < 0 面积的最大值,进而求得 SKIPIF 1 < 0 的最大值;
【详解】令 SKIPIF 1 < 0 ,又因为 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
则点C为 SKIPIF 1 < 0 的外心,因为 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,不妨取 SKIPIF 1 < 0
则点 SKIPIF 1 < 0 在圆 SKIPIF 1 < 0 上,
由 SKIPIF 1 < 0 ,代入坐标, SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
当且仅当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时取“=”.
故 SKIPIF 1 < 0 ,于是
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
故答案为:324
【点睛】求两个向量的数量积有三种方法:利用定义;利用向量的坐标运算;利用数量积的几何意义.具体应用时可根据已知条件的特征来选择,同时要注意数量积运算律的应用.
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