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预测04 三角函数、解三角形和平面向量(真题回顾+押题预测)2022年高考数学三轮冲刺之重难点必刷题
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预测04 三角函数、解三角形和平面向量
1、近几年高考在对三角恒等变换考查的同时,对三角函数图象与性质的考查力度有所加强,往往将三角恒等变换与三角函数的图象和性质结合考查,先利用三角公式进行化简,然后进一步研究三角函数的性质.其中三角函数的定义域值域、单调性、奇偶性、周期性、对称性以及图象变换是主要考查对象,难度以中档以下为主.
2、高考对正弦定理和余弦定理的考查较为灵活,题型多变,往往以小题的形式独立考查正弦定理或余弦定理,以解答题的形式综合考查定理的综合应用,多与三角形周长、面积有关;有时也会与平面向量、三角恒等变换等结合考查,试题难度控制在中等或以下,主要考查灵活运用公式求解计算能力、推理论证能力、数学应用意识、数形结合思想等.
3、平面向量是高考考查的重点、热点.往往以选择题或填空题的形式出现.常以平面图形为载体,考查线性运算、数量积、夹角、垂直的条件等问题;
1、两角和与差的余弦、正弦、正切公式
cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β (C(α-β))
cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β (C(α+β))
sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β (S(α-β))
sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β (S(α+β))
tan(α-β)= (T(α-β))
tan(α+β)= (T(α+β))
2、二倍角公式
sin 2α=2sin αcos α;
cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;
tan 2α=.
3、函数f(x)=asin α+bcos α(a,b为常数),可以化为f(α)=sin(α+φ)(其中tan φ=)或f(α) =cos(α-φ)(其中tan φ=).
1.正弦定理
===2R(R为△ABC外接圆的半径).
2.余弦定理
a2=b2+c2-2bccos A;
b2=c2+a2-2cacos B;
c2=a2+b2-2abcos C.
3.三角形的面积公式
(1)S△ABC=aha(ha为边a上的高);
(2)S△ABC=absin C=bcsin A=acsin B;
(3)S=r(a+b+c)(r为三角形的内切圆半径).
1、向量共线定理
如果有一个实数λ,使b=λa(a≠0),那么b与a是共线向量;反之,如果b与a(a≠0)是共线向量,那么有且只有一个实数λ,使b=λa.
2、平面向量基本定理
若向量为两个不共线的向量,那么对于平面上任意的一个向量,均存在唯一一对实数,使得。其中成为平面向量的一组基底。(简而言之,不共线的两个向量可以表示所有向量)
3、向量数量积运算,其中为向量的夹角
4、平面向量的坐标表示
设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=x1x2+y1y2,由此得到
(1)若a=(x,y),则|a|2=x2+y2或|a|=.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则A、B两点间的距离|AB|=||=.
(3)设两个非零向量a,b,a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b⇔x1y2-x2y1=0
则a⊥b⇔x1x2+y1y2=0.
一.选择题(共8小题)
1.(2021•新高考Ⅰ)若tanθ=﹣2,则sinθ(1+sin2θ)sinθ+cosθ=( )
A.-65 B.-25 C.25 D.65
【解答】解:由题意可得:sinθ(1+sin2θ)sinθ+cosθ=sinθ(sin2θ+cos2θ+2sinθcosθ)sinθ+cosθ
=sinθsinθ+cosθ⋅sin2θ+cos2θ+2sinθ⋅cosθsin2θ+cos2θ =tanθtanθ+1⋅tanθ2+2tanθ+1tan2θ+1 =25.
故选:C.
2.(2021•乙卷)cos2π12-cos25π12=( )
A.12 B.33 C.22 D.32
【解答】解:cos2π12-cos25π12=cos2π12-sin2π12=cosπ6=32.
故选:D.
3.(2021•甲卷)若α∈(0,π2),tan2α=cosα2-sinα,则tanα=( )
A.1515 B.55 C.53 D.153
【解答】解:由tan2α=cosα2-sinα,得sin2αcos2α=cosα2-sinα,
即2sinαcosα1-2sin2α=cosα2-sinα,
∵α∈(0,π2),∴cosα≠0,
则2sinα(2﹣sinα)=1﹣2sin2α,解得sinα=14,
则cosα=1-sin2α=154,
∴tanα=sinαcosα=14154=1515.
故选:A.
4.(2021•乙卷)函数f(x)=sinx3+cosx3的最小正周期和最大值分别是( )
A.3π和2 B.3π和2 C.6π和2 D.6π和2
【解答】解:∵f(x)=sinx3+cosx3=2sin(x3+π4),
∴T=2π13=6π.
当sin(x3+π4)=1时,函数f(x)取得最大值2;
∴函数f(x)的周期为 6π,最大值2.
故选:C.
5.(2021•新高考Ⅰ)下列区间中,函数f(x)=7sin(x-π6)单调递增的区间是( )
A.(0,π2) B.(π2,π) C.(π,3π2) D.(3π2,2π)
【解答】解:令-π2+2kπ≤x-π6≤π2+2kπ,k∈Z.
则-π3+2kπ≤x≤2π3+2kπ,k∈Z.
当k=0时,x∈[-π3,2π3], (0,π2)⊆[-π3,2π3],
故选:A.
6.(2021•乙卷)把函数y=f(x)图像上所有点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移π3个单位长度,得到函数y=sin(x-π4)的图像,则f(x)=( )
A.sin(x2-7π12) B.sin(x2+π12) C.sin(2x-7π12) D.sin(2x+π12)
【解答】解:∵把函数y=f(x)图像上所有点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,
再把所得曲线向右平移π3个单位长度,得到函数y=sin(x-π4)的图像,
∴把函数y=sin(x-π4)的图像,向左平移π3个单位长度,
得到y=sin(x+π3-π4)=sin(x+π12)的图像;
再把图像上所有点的横坐标变为原来的2倍,纵坐标不变,
可得f(x)=sin(12x+π12)的图像.
故选:B.
7.(2021•甲卷)在△ABC中,已知B=120°,AC=19,AB=2,则BC=( )
A.1 B.2 C.5 D.3
【解答】解:设角A,B,C所对的边分别为a,b,c,
结合余弦定理,可得19=a2+4﹣2×a×2×cos120°,
即a2+2a﹣15=0,解得a=3 (a=﹣5 舍去),
所以BC=3.
故选:D.
8.(压轴)(2021•乙卷)魏晋时期刘徽撰写的《海岛算经》是关于测量的数学著作,其中第一题是测量海岛的高.如图,点E,H,G在水平线AC上,DE和FG是两个垂直于水平面且等高的测量标杆的高度,称为“表高”,EG称为“表距”,GC和EH都称为“表目距”,GC与EH的差称为“表目距的差”,则海岛的高AB=( )
A.表高×表距表目距的差+表高 B.表高×表距表目距的差-表高 C.表高×表距表目距的差+表距 D.表高×表距表目距的差-表距
【解答】解:DEAB=EHAH,FGBA=CGCA,故EHAH=CGCA,即EHAE+EH=CGAE+EG+GC,
解得AE=EH⋅EGCG-EH,AH=AE+EH,
故AB=DE⋅AHEH=DE(AE+EH)EH=DE⋅AEEH+DE⋅EHEH=DE⋅EGCG-EH+DE=表高×表距表目距的差+表高.
另解:如图所示,连接FD并延长交AB于点M,
表目距的差表高=GCFG-EHDE=ACAB-AHAB=CHAB,
表高×表距表目距的差=表距表目距的差表高=EGCHAB=DFCH×AB=BDBH×AB=BMAB×AB=BM,
∴AB=BM+MA=表高×表距表目距的差+表高.
故选:A.
二.多选题(共1小题)
(多选)9.(压轴)(2021•新高考Ⅰ)已知O为坐标原点,点P1(cosα,sinα),P2(cosβ,﹣sinβ),P3(cos(α+β),sin(α+β)),A(1,0),则( )
A.|OP1→|=|OP2→| B.|AP1→|=|AP2→|
C.OA→•OP3→=OP1→•OP2→ D.OA→•OP1→=OP2→•OP3→
【解答】解:法一、∵P1(cosα,sinα),P2(cosβ,﹣sinβ),P3(cos(α+β),sin(α+β)),A(1,0),
∴OP1→=(cosα,sinα),OP2→=(cosβ,﹣sinβ),OP3→=(cos(α+β),sin(α+β)),OA→=(1,0),
AP1→=(cosα-1,sinα),AP2→=(cosβ-1,-sinβ),
则|OP1→|=cos2α+sin2α=1,|OP2→|=cos2β+(-sinβ)2=1,则|OP1→|=|OP2→|,故A正确;
|AP1→|=(cosα-1)2+sin2α=cos2α+sin2α-2cosα+1=2-2cosα,
|AP2→|=(cosβ-1)2+(-sinβ)2=cos2β+sin2β-2cosβ+1=2-2cosβ,
|AP1→|≠|AP2→|,故B错误;
OA→⋅OP3→=1×cos(α+β)+0×sin(α+β)=cos(α+β),
OP1⋅OP2→=cosαcosβ﹣sinαsinβ=cos(α+β),
∴OA→•OP3→=OP1→•OP2→,故C正确;
OA→⋅OP1→=1×cosα+0×sinα=cosα,
OP2→⋅OP3→=cosβcos(α+β)﹣sinβsin(α+β)=cos[β+(α+β)]=cos(α+2β),
∴OA→•OP1→≠OP2→•OP3→,故D错误.
故选:AC.
法二、如图建立平面直角坐标系,
A(1,0),作出单位圆O,并作出角α,β,﹣β,
使角α的始边与OA重合,终边交圆O于点P1,角β的始边为OP1,终边交圆O于P3,
角﹣β的始边为OA,交圆O于P2,
于是P1(cosα,sinα),P3(cos(α+β),sin(α+β)),P2(cosβ,﹣sinβ),
由向量的模与数量积可知,A、C正确;B、D错误.
故选:AC.
三.填空题(共8小题)
10.(2021•甲卷)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)的部分图像如图所示,则f(π2)= -3 .
【解答】解:由图可知,f(x)的最小正周期T=43(13π12-π3)=π,
所以ω=2πT=2,因为f(π3)=0,
所以由五点作图法可得2×π3+φ=π2,解得φ=-π6,
所以f(x)=2cos(2x-π6),
所以f(π2)=2cos(2×π2-π6)=﹣2cosπ6=-3.
故答案为:-3.
11.(2021•乙卷)已知向量a→=(2,5),b→=(λ,4),若a→∥b→,则λ= 85 .
【解答】解:因为a→=(2,5),b→=(λ,4),a→∥b→,
所以8﹣5λ=0,解得λ=85.
故答案为:85.
12.(2021•甲卷)已知向量a→=(3,1),b→=(1,0),c→=a→+kb→.若a→⊥c→,则k= -103 .
【解答】解:因为向量a→=(3,1),b→=(1,0),c→=a→+kb→,
由a→⊥c→,则a→⋅(a→+kb→)=|a→|2+ka→⋅b→=32+12+k•(3×1+1×0)=10+3k=0,
解得k=-103.
故答案为:-103.
13.(2021•甲卷)若向量a→,b→满足|a→|=3,|a→-b→|=5,a→•b→=1,则|b→|= 32 .
【解答】解:由题意,可得(a→-b→)2=a→2-2a→⋅b→+b→2=25,
因为|a→|=3,a→•b→=1,所以9-2×1+b→2=25,
所以b→2=18,|b→|=b→2=32.
故答案为:32.
14.(2021•新高考Ⅱ)已知向量a→+b→+c→=0→,|a→|=1,|b→|=|c→|=2,则a→•b→+b→•c→+c→•a→= -92 .
【解答】解:方法1:由a→+b→+c→=0→得a→+b→=-c→或a→+c→=-b→或b→+c→=-a→,
∴(a→+b→)2=(-c→)2或(a→+c→)2=(-b→)2或(b→+c→)2=(-a→)2,
又∵|a→|=1,|b→|=|c→|=2,∴5+2a→•b→=4,5+2a→⋅c→=4,8+2b→⋅c→=1,
∴a→•b→=-12,a→•c→=-12,b→•c→=-72,∴a→•b→+a→•c→+b→•c→=-92.
故答案为:-92.
方法2:a→•b→+b→•c→+c→•a→=(a→+b→+c→)2-|a→|2-|b→|2-|c→|22=0-1-4-42=-92.
故答案为:-92.
15.(2021•乙卷)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积为3,B=60°,a2+c2=3ac,则b= 22 .
【解答】解:∵△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积为3,B=60°,a2+c2=3ac,
∴12acsinB=3⇒12ac×32=3⇒ac=4⇒a2+c2=12,
又cosB=a2+c2-b22ac⇒12=12-b28⇒b=22,(负值舍)
故答案为:22.
16.(压轴)(2021•甲卷)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)的部分图像如图所示,则满足条件(f(x)﹣f(-7π4))(f(x)﹣f(4π3))>0的最小正整数x为 2 .
【解答】解:由图像可得34T=1312π-π3,即周期为π,
∵(f(x)-f(-7π4))((f(x)-f(4π3))>0,T=π,
∴(f(x)-f(π4))(f(x)-f(π3))>0,
观察图像可知当x>π3,
f(x)<f(π4),f(x)<f(π3),
∵2∈(π3,5π6),且f(5π6)=0,
∴x=2时最小,且满足题意,
故答案为:2.
四.解答题(共2小题)
17.(2021•新高考Ⅱ)在△ABC中,角A,B,C所对的边长为a,b,c,b=a+1,c=a+2.
(1)若2sinC=3sinA,求△ABC的面积;
(2)是否存在正整数a,使得△ABC为钝角三角形?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
【解答】解:(1)∵2sinC=3sinA,
∴根据正弦定理可得2c=3a,
∵b=a+1,c=a+2,
∴a=4,b=5,c=6,
在△ABC中,运用余弦定理可得cosC=a2+b2-c22ab=42+52-622×4×5=18,
∵sin2C+cos2C=1,
∴sinC=1-cos2C=1-(18)2=378,
∴S△ABC=12absinC=12×4×5×378=1574.
(2)∵c>b>a,
∴△ABC为钝角三角形时,角C必为钝角,
cosC=a2+b2-c22ab=a2+(a+1)2-(a+2)22a(a+1)<0,
∴a2﹣2a﹣3<0,
∵a>0,
∴0<a<3,
∵三角形的任意两边之和大于第三边,
∴a+b>c,即a+a+1>a+2,即a>1,
∴1<a<3,
∵a为正整数,
∴a=2.
18.(2021•新高考Ⅰ)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知b2=ac,点D在边AC上,BDsin∠ABC=asinC.
(1)证明:BD=b;
(2)若AD=2DC,求cos∠ABC.
【解答】解:(1)证明:由正弦定理知,bsin∠ABC=csin∠ACB=2R,
∴b=2Rsin∠ABC,c=2Rsin∠ACB,
∵b2=ac,∴b•2Rsin∠ABC=a•2Rsin∠ACB,
即bsin∠ABC=asinC,
∵BDsin∠ABC=asinC,
∴BD=b;
(2)由(1)知BD=b,
∵AD=2DC,∴AD=23b,DC=13b,
在△ABD中,由余弦定理知,cos∠BDA=BD2+AD2-AB22BD⋅AD=b2+(23b)2-c22b⋅23b=13b2-9c212b2,
在△CBD中,由余弦定理知,cos∠BDC=BD2+CD2-BC22BD⋅CD=b2+(13b)2-a22b⋅13b=10b2-9a26b2,
∵∠BDA+∠BDC=π,
∴cos∠BDA+cos∠BDC=0,
即13b2-9c212b2+10b2-9a26b2=0,
得11b2=3c2+6a2,
∵b2=ac,
∴3c2﹣11ac+6a2=0,
∴c=3a或c=23a,
在△ABC中,由余弦定理知,cos∠ABC=a2+c2-b22ac=a2+c2-ac2ac,
当c=3a时,cos∠ABC=76>1(舍);
当c=23a时,cos∠ABC=712;
综上所述,cos∠ABC=712.
☆☆单选题☆☆
1.若tan(α﹣π)=2,则1-2sin2α1+sin2α=( )
A.-13 B.﹣3 C.13 D.3
【解答】解:若tan(α﹣π)=tanα=2,
则1-2sin2α1+sin2α=sin2α+cos2α-2sin2αsin2α+cos2α+2sinαcosα=1-tan2αtan2α+1+2tanα=1-2222+1+2×2=-13.
故选:A.
2.已知α∈(﹣π,0),且3cos2α﹣2sinαcosα﹣3=0,则sinα=( )
A.31010 B.1010 C.-31010 D.-1010
【解答】解:因为3cos2α﹣2sinαcosα﹣3=0,即3(1﹣2sin2α)﹣2sinαcosα﹣3=0,
所以sinα(3sinα+cosα)=0,
因为α∈(﹣π,0),
所以sinα<0,
由于3sinα+cosα=0sin2α+cos2α=1,可得sinα=-1010.
故选:D.
3.已知α∈(3π2,2π),sinα=-35,sin(α+β)=3cosβ,则tanβ=( )
A.﹣3 B.-317 C.3 D.92
【解答】解:∵α∈(3π2,2π),sinα=-35,∴cosα=1-sin2α=45,tanα=sinαcosα=-34,
∵sin(α+β)=3cosβ,∴sinαcosβ+cosαsinβ=3cosβ,即 sinα+cosα•tanβ=3,
∴-35+45•tanβ=3,∴tanβ=92.
故选:D.
4.若α∈(π2,π),sinα=53,则tan(2α+π2)=( )
A.45 B.-45 C.520 D.-520
【解答】解:因为α∈(π2,π),sinα=53,
所以cosα=-1-sin2α=-23,可得tanα=sinαcosα=-52,tan2α=2tanα1-tan2α=45,
则tan(2α+π2)=-1tan2α=-520.
故选:D.
5.为了得到函数y=sin(2x+π3)的图象,可以将函数y=cos(2x+π4)的图象( )
A.向左平移5π24个单位 B.向右平移5π24个单位
C.向左平移π2个单位 D.向右平移π2个单位
【解答】解:将函数y=cos(2x+π4)=sin(2x+3π4)的图象,
向右平移5π24个单位,可得y=sin(2x-5π12+3π4)=sin(2x+π3)的图象,
故选:B.
6.函数f(x)=sin(ωx+φ)(其中(ω>0,|φ|<π2))的图象如图所示,为了得到g(x)=sinωx的图象只要将f(x)的图象( )
A.向右平移π6个单位 B.向右平移π12个单位
C.向左平移π6个单位 D.向左平移π12个单位
【解答】解:根据函数f(x)=sin(ωx+φ)(其中(ω>0,|φ|<π2))的图象,
可得14×2πω=7π12-π3,∴ω=2.
再根据五点法作图,可得2×π3+φ=π,∴φ=π3,∴f(x)=sin(2x+π3).
故只要将f(x)的图象向右平移π6个单位,可得g(x)=sin2x的图象,
故选:A.
7.关于函数f(x)=sinxcos(x-π6)的的叙述中,正确的有( )
①f(x)的最小正周期为2π;
②f(x)在区间[-π6,π3]内单调递增;
③f(x)的图象关于点(π12,0)对称;
④f(x+π3)是偶函数.
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
【解答】解:f(x)=sinxcos(x-π6)=sinx(32cosx+12sinx)=32sinxcosx+12sin2x=34sin2x+12×1-cos2x2
=34sin2x-14cos2x+14=12(32sin2x-12cos2x)+14=12sin(2x-π6)+14,
则①f(x)的最小正周期为2π2=π,故①错误;
②当x∈[-π6,π3]时,2x∈[-π3,2π3],2x-π6∈[-π2,π2],此时f(x)为增函数,∴f(x)在区间[-π6,π3]内单调递增,故②正确;
③当x=π12时,2x-π6=0,此时f(x)=14,即f(x)的图象关于点(π12,14)对称,故③错误;
④f(x+π3)=12sin[2(x+π3)-π6]+14=12sin(2x+π2)+14=12cos2x+14是偶函数,故④正确,
故选:C.
8.设函数f(x)=cos2x-3cos(π2+x)cos(π+x)-12,则下列结论错误的是( )
A.f(x)的一个周期为π
B.y=f(x)的图象关于直线x=4π3对称
C.将函数y=cos2x的图象向左平移π3个单位可以得到函数f(x)的图象
D.f(x)在(0,π3)上单调递减
【解答】解:f(x)=cos2x-3sinxcosx-12=1+cos2x2-32sin2x-12
=12cos2x-32sin2x=cos(2x+π3),
则f(x)的周期T=2π2=π,故A正确,
当x=4π3时,2x+π3=2×4π3+π3=3π,此时f(x)=﹣1,
即y=f(x)的图象关于直线x=4π3对称,故B正确,
将函数y=cos2x的图象向左平移π3个单位得到y=cos2(x+π3)=cos(2x+2π3),
无法得到f(x)的图象,故C错误,
当x∈(0,π3)时,2x+π3∈(π3,π),此时f(x)为减函数,故D正确,
故选:C.
9.在△ABC中,已知D是AB边上的一点,若CD→=13CA→+λCB→,则λ等于( )
A.13 B.23 C.12 D.34
【解答】解:∵A、B、D、三点共线,CD→=13CA→+λCB→,
∴13+λ=1,
∴λ=23.
故选:B.
10.如图,在△ABM中,BM=3CM,AN→=27AM→,若AN→=λAB→+μAC→,则λ+μ=( )
A.-17 B.17 C.-27 D.27
【解答】解:AN→=27AM→=27(AB→+BM→)=27AB→+27×32BC→ =27AB→+37(AC→-AB→)=37AC→-17AB→,
故λ+μ=-17+37=27,
故选:D.
11.已知菱形ABCD的边长为4,∠B=60°,O为BC的中点,点P满足AP→=λAB→,λ∈R,若OP→⋅BD→=24,则λ的值为( )
A.12 B.-12 C.13 D.-13
【解答】解:由题意知,OP→=BP→-BO→=AP→-AB→-BO→=(1﹣λ)BA→-12BC→,
BD→=BA→+BC→,
故OP→•BD→=[(1﹣λ)BA→-12BC→]•(BA→+BC→)=(1﹣λ)BA→2-12BC→2+(12-λ)BA→•BC→
=16(1﹣λ)-12×16+(12-λ)×4×4×12=12﹣24λ=24,
解得λ=-12.
故选:B.
12.已知向量a→与b→的夹角为30°,|a→|=1,|b→|=3,则|a→+2b→|=( )
A.1+23 B.19 C.13+43 D.32
【解答】解:∵(a→+2b→)2=a→2+4b→2+4a→⋅b→=1+3×4+4×1×3×32=19,
∴|a→+2b→|=19.
故选:B.
二.多选题(共4小题)
(多选)13.已知cos(α+β)=-55,cos2α=-45,其中α,β为锐角,则以下命题正确的是( )
A.sin2α=35 B.cos(α﹣β)=255
C.cosαcosβ=310 D.tanαtanβ=13
【解答】解:由0<α<π2,可得0<2α<π,
则sin2α=1-cos22α=1-1625=35,故A正确;
由α,β为锐角,可得0<α+β<π,
则sin(α+β)=1-15=255,
cos(α﹣β)=cos[2α﹣(α+β)]=cos2αcos(α+β)+sin2αsin(α+β)=-45×(-55)+35×255=255,故B正确;
由cosαcosβ+sinαsinβ=255,cosαcosβ﹣sinαsinβ=-55,可得cosαcosβ=510,sinαsinβ=3510,
tanαtanβ=sinαsinβcosαcosβ=3,故C、D均错误.
故选:AB.
(多选)14.已知向量a→=(2,1),b→=(-3,1),e→是与b→同向的单位向量,则下列结论错误的是( )
A.(a→+b→)∥a→
B.向量a→在向量b→上的投影向量为-12e→
C.a→与a→-b→的夹角余弦值为255
D.若c→=(55,-255),则a→⊥c→
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,a→+b→=(﹣1,2),而a→=(2,1),(a→+b→)与a→不共线,A错误;
对于B,向量a→在向量b→上的投影向量a→⋅b→|b→|e→=-102e→,B错误;
对于C,a→-b→=(5,0),a→•(a→-b→)=10,|a→-b→|=5,cos<a→,a→-b→>=a→⋅(a→-b→)|a→||a→-b→|=255,C正确;
对于D,若c→=(55,-255),则a→•c→=0,则有a→⊥c→,D正确;
故选:AB.
(多选)15.关于函数f(x)=2sin(2x+π4),下列说法正确的是( )
A.函数y=f(x)的图像可由函数y=2sin2x的图像向左平移π4个单位得到
B.y=f(x)的图像关于直线x=-3π8对称
C.y=f(x)的表达式可以改写为f(x)=﹣2cos(2x-π4)
D.若函数f(x)在[-π4,m]的值域为[-2,2],则m的取值范围是[π8,π2]
【解答】解:函数y=f(x)的图像可由函数y=2sin2x的图像向左平移π4个单位得到y=2sin2(x+π4)=2cos2x,故A错误;
当x=-3π8时,f(-3π8)=2sin[2×(-3π8)+π4]=2sin(-π2)=﹣2,故B正确;
f(x)=2sin(2x+π4)=2sin(2x+π2-π4)=2cos(2x-π4),故C错误;
∵x∈[-π4,m],∴2x+π4∈[-π4,2m+π4],又f(x)的值域为[-2,2],
∴π2≤2m+π4≤5π4,解得π8≤m≤π2,∴m的取值范围是[π8,π2],故D正确;
故选:BD.
(多选)16.(压轴)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)+1(ω>0,0<φ<π)为偶函数,其图象与直线y=2的两个交点的横坐标分别为x1,x2,若|x1﹣x2|的最小值为π,将f(x)的图象向右平移π6个单位,得到g(x)的图象,则下列说法正确的是( )
A.g(x)=sin(2x+π6)+1
B.(5π6,1)是函数g(x)图象的一个对称中心
C.函数g(x)在(π6,2π3)上单调递减
D.若方程g(x)=m在[0,π2]上有两个不等实根,则32≤m≤2
【解答】解:因为函数f(x)=sin(ωx+φ)+1为偶函数,所以φ=π2+kπ,k∈Z,
又0<φ<π,所以k=0,φ=π2,故f(x)=cosωx+1,
由|x1﹣x2|的最小值为π,知最小正周期T=π=2πω,所以ω=2,
所以f(x)=cos2x+1,g(x)=cos2(x-π6)+1=cos(2x+π6-π2)+1=sin(2x+π6)+1,即选项A正确;
因为g(5π6)=sin(2•5π6+π6)+1=12≠1,所以(5π6,1)不是函数g(x)图象的一个对称中心,即选项B错误;
令2x+π6∈(2kπ+π2,2kπ+3π2),k∈Z,则x∈(kπ+π6,kπ+2π3),k∈Z,当k=0时,g(x)在(π6,2π3)上单调递减,即选项C正确;
因为x∈[0,π2],所以2x+π6∈[π6,7π6],所以sin(2x+π6)∈[-12,1],即g(x)∈[12,2],
若方程g(x)=m在[0,π2]上有两个不等实根,则32≤m<2,即选项D错误.
故选:AC.
三.填空题(共4小题)
17.函数y=cos[π2(x+φ)](0<φ<π)是奇函数,那么常数φ的最大值为 3 .
【解答】解:∵y=cos[π2(x+φ)]=cos(π2x+π2φ)是奇函数,
∴π2φ=kπ+π2,k∈Z,
则φ=2k+1,
∵0<φ<π,
∴当k=0时,φ=1,当k=1时,φ=3,
即φ的最大值为3,
故答案为:3.
18.在△ABC中,∠BAC=90°,AB=33,AC=3,点D在线段BC上,且AD=7,则BD= 4或5 .
【解答】解:在△ABC中,∠BAC=90°,AB=33,AC=3,
∴tanC=ABAC=3,∵0°<C<180°,∴C=60°,∴B=30°,
在△ABD中,由余弦定理有AD2=AB2+BD2﹣2AB•BDcos30°,
∴7=27+BD2﹣9BD,∴CD=1或CD=2,
∴BD=4或5.
故答案为:4或5.
19.设ω>0,若函数y=sinωx在区间[0,2π]上恰有两个零点,则ω的取值范围为 [12,1) .
【解答】解:当x∈[0,2π],则ωx∈[0,2ωπ],则f(0)=0,
要使y=sinωx在区间[0,2π]上恰有两个零点,
则π≤2ωπ<2π,
得12≤ω<1,
即ω的取值范围是[12,1),
故答案为:[12,1).
20.(压轴)如图,在四边形ABCD中,∠BAD=90°,∠ABC=30°,AB=33,若|BC→|=4|AD→|,AD→•BC→=2,则|AD→|= 1 .若点E是线段CD上的动点,则AE→•BE→的最小值为 -3316 .
【解答】
解:由图可知AD→与BC→的夹角为60°,
又|BC→|=4|AD→|,AD→•BC→=2,
则|AD→||BC→|cos60°=2,
则|AD→|=1,
建立如图所示的平面直角坐标系,
则A(0,0),B(33,0),D(0,1),C(33+4cos150°,4sin150°),
即C(3,2),
设E(x,y),
则DE→=λDC→,(0≤λ≤1),
即(x,y﹣1)=(3λ,λ),
即E(3λ,λ+1),
则AE→=(3λ,λ+1),BE→=(3λ-33,λ+1),
则AE→•BE→=3λ(λ﹣3)+(λ+1)2=4λ2﹣7λ+1=4(λ-78)2-3316,
即当λ=78时,AE→•BE→的最小值为-3316,
故答案为:1;-3316.
四.解答题(共6小题)
21.在①c(cosA+sinA)=b,②csinB+bcosC=2b,③sinB+tanCcosB=2sinA这三个条件中任选一个,补充在下面的问题中,并作答.
△ABC的内角A、B、C所对应的边分别为a,b,c,已知 ______,c=2,cosB=35.
(1)求cosA的值;
(2)求△ABC的面积.
【解答】解:若选①:c(cosA+sinA)=b,
由正弦定理得sinCcosA+sinCsinA=sinB,
∵sinB=sin(A+C),
∴sinCcosA+sinCsinA=sinAcosC+cosAsinC,
∴sinCsinA=sinAcosC,∵sinA≠0,∴sinC=cosC,
∴tanC=1,∵C∈(0,π),∴C=π4,
(1)∵cosB=35,B∈(0,π),∴sinB=45,
∴cosA=﹣cos(B+C)=sinBsinC﹣cosBcosC=45×22-35×22=210.
(2)∵A∈(0,π),∴sinA=7210,
由正弦定理得asinA=csinC,∴a=c⋅sinAsinC=725,
∴S△ABC=12acsinB=12×725×2×45=2825.
若选②:csinB+bcosC=2b,
由正弦定理得sinCsinB+sinBcosC=2sinB,
∵sinB≠0,∴sinC+cosC=2,∴2sin(C+π4)=2,
即sin(C+π4)=1,∵C∈(0,π),∴C=π4,
下面步骤同①.
若选③:sinB+tanCcosB=2sinA,则sinBcosC+sinCcosB=2sinAcosC,
∴sin(B+C)=2sinAcosC,∴sinA=2sinAcosC,
∵sinA≠0,∴cosC=22,∵C∈(0,π),∴C=π4,
下面步骤同①.
22.在△ABC中,角A、B、C的对边分别为a、b、c,且bsinB=asinA+(c﹣a)sinC.
(Ⅰ)求∠B的大小;
(Ⅱ)若4cosAcosC﹣1=0,bc=1,求△ABC的周长.
【解答】解:(Ⅰ)△ABC中,角A、B、C的对边分别为a、b、c,且bsinB=asinA+(c﹣a)sinC.
所以:b2=a2+(c﹣a)c,
整理得:cosB=a2+c2-b22ac=12,
由于:0<B<π,
故:B=π3.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得:B=π3,
另:4cosAcosC﹣1=0,
所以:4cosA⋅cos(π-π3-A)=1,
所以:cosA(-12cosA+32sinA)=14,
整理得:3sin2A-cos2A=2,
所以:sin(2A-π6)=1,
解得:A=π3,
故:△ABC为等边三角形.
由于:bc=1,
故a=b=c=1,
则:三角形的周长为3.
23.已知在△ABC中,角A、B、C的对边分别为a,b,c,且cosC=-14,c=4,sinAsinB=23
(I)求a,b的值以及△ABC的面积;
(Ⅱ)记AD为A的角平分线且交BC 于D,求AD的值.
【解答】解:(Ⅰ)△ABC中,cosC=-14,c=4,sinAsinB=23,
由正弦定理得ab=23,∴a=23b;
由余弦定理得c2=a2+b2﹣2abcosC=49b2+b2﹣2×23b×b×(-14)=169b2=16,
解得b=3,∴a=2;
∴△ABC的面积为
S△ABC=12absinC=12×2×3×1-(-14)2=3154;
(Ⅱ)如图所示,
根据角平分线定理得,CDBD=ACAB=34,
∴CD=BC×37=67;
由余弦定理得AD2=AC2+CD2﹣2AC•CD•cosC=32+(67)2-2×3×67×(-14)=54049,
∴AD=6157.
24.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且235sinB=ca,cosB=1114.
(Ⅰ)求角A的大小;
(Ⅱ)设BC边的中点为D,|AD|=74,求△ABC的面积.
【解答】解:(Ⅰ)由cosB=1114,得sinB=5314,
又23asinB=5c,
∴3a=7c,
∴由正弦定理有asinA=csinC,得3sinA=7sinC,
∴3sinA=7sin(A+B),即3sinA=7sinAcosB+7cosAsinB,
∴tanA=-3,可得A=2π3;
(Ⅱ)由余弦定理有AB2+BD2﹣2AB•BDcosB=74,
即c2+(76c)2-2c×76c×1114=74,解得c=6,
∴a=14,
∴S=12acsinB=12×6×14×5314=153.
25.△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知2c﹣a=2bcosA.
(1)求角B的大小;
(2)若b=23,求a+c的最大值.
【解答】解(1)由已知及正弦定理,得2sinC﹣sinA=2sinBcosA.
∵C=180°﹣A﹣B,
∴2sin(A+B)﹣sinA=2sinBcosA.
化简,得sinA•(2cosB﹣1)=0.
∵sinA≠0,
∴cosB=12.
∵0<B<π,
∴B=π3.
(2)由已知及正弦定理,得bsinB=asinA=csinC.
即a=4sinA,c=4sinC.
从而a+c=4sinA+4sinC,
∵A+C=2π3,
∴a+c=4(sinA+sin(2π3-A)),
化简得:a+c=43sin(A+π6),
∵0<A<2π3,
可得π6<A+π6<5π6,
于是12<sin(A+π6)≤1,
当A=π3时,
故得a+c的最大值为:43.
26.已知△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c.
(1)若acosA=bcosB,且sin2A(2﹣cosC)=cos2B+12,求角C的大小;
(2)若△ABC为锐角三角形,且A=π4,a=2,求△ABC面积的取值范围.
【解答】解:(1)∵acosA=bcosB,asinA=bsinB,
∴tanA=tanB,
∴A=B.
∴C=π﹣2A.
∵sin2A(2﹣cosC)=cos2B+12,
∴sin2A(2+cos2A)=cos2A+12,即(1﹣cos2A)(2cos2A+1)=cos2A+12,
解得cos2A=12,
∵A+B+C=π,A=B,∴A<π2,
∴cosA=22,∴A=π4,
C=π﹣2A=π2.
(2)由正弦定理得bsinB=csinC=asinA=22,
∴b=22sinB,c=22sinC=22sin(3π4-B)=2sinB+2cosB.
∴S=12bcsinA=2sin2B+2sinBcosB=sin2B﹣cos2B+1=2sin(2B-π4)+1.
∵△ABC为锐角三角形,
∴0<B<π20<3π4-B<π2,
∴π4<B<π2.
∴π4<2B-π4<3π4,
∴2<2sin(2B-π4)≤1+2.
∴△ABC面积的取值范围是(2,1+2].
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