2021高考数学(福建-理)一轮学案27-平面向量的数量积及其应用.docx

学案27平面对量的数量积及其应用导学目标： 1.理解平面对量数量积的含义及其物理意义.2.了解平面对量的数量积与向量投影的关系.3.把握数量积的坐标表达式，会进行平面对量数量积的运算.4.能运用数量积表示两个向量的夹角，会用数量积推断两个平面对量的垂直关系.5.会用向量方法解决某些简洁的平面几何问题.6.会用向量方法解决简洁的力学问题与其他一些实际问题自主梳理1向量数量积的定义(1)向量数量积的定义：_，其中|a|cosa，b叫做向量a在b方向上的投影(2)向量数量积的性质：假如e是单位向量，则aeea_；非零向量a，b，ab_；aa_或|a|_；cosa，b_；|ab|_|a|b|.2向量数量积的运算律(1)交换律：ab_；(2)支配律：(ab)c_；(3)数乘向量结合律：(a)b_.3向量数量积的坐标运算与度量公式(1)两个向量的数量积等于它们对应坐标乘积的和，即若a(a1，a2)，b(b1，b2)，则ab_；(2)设a(a1，a2)，b(b1，b2)，则ab_；(3)设向量a(a1，a2)，b(b1，b2)，则|a|_，cosa，b_.(4)若A（x1，y1），B（x2，y2），则|_，所以|_.自我检测1.（2010湖南）在RtABC中，C=90,AC=4,则等于 ()A16B8C8D162(2010重庆)已知向量a，b满足ab0，|a|1，|b|2，则|2ab| ()A0B2C4D83(2011福州月考)已知a(1,0)，b(1,1)，(ab)b，则等于 ()A2B2C.D4.平面上有三个点A（-2，y），B（0，），C（x，y），若，则动点C的轨迹方程为_5.（2009天津）若等边ABC的边长为2，平面内一点M满足，则_.探究点一向量的模及夹角问题例1(2011马鞍山月考)已知|a|4，|b|3，(2a3b)(2ab)61.(1)求a与b的夹角；(2)求|ab|；（3）若a，b，求ABC的面积变式迁移1(1)已知a，b是平面内两个相互垂直的单位向量，若向量c满足(ac)(bc)0，则|c|的最大值是 ()A1B2C.D.(2)已知i，j为相互垂直的单位向量，ai2j，bij，且a与b的夹角为锐角，实数的取值范围为_探究点二两向量的平行与垂直问题例2已知a(cos ，sin )，b(cos ，sin )，且kab的长度是akb的长度的倍(k0)(1)求证：ab与ab垂直；(2)用k表示ab；(3)求ab的最小值以及此时a与b的夹角.变式迁移2(2009江苏)设向量a(4cos ，sin )，b(sin ，4cos )，c(cos ，4sin )(1)若a与b2c垂直，求tan()的值；(2)求|bc|的最大值；(3)若tan tan 16，求证：ab.探究点三向量的数量积在三角函数中的应用例3已知向量a，b，且x.(1)求ab及|ab|；(2)若f(x)ab|ab|，求f(x)的最大值和最小值变式迁移3 （2010四川）已知ABC的面积S=3，且cos B，求cos C.1一些常见的错误结论：(1)若|a|b|，则ab；(2)若a2b2，则ab；(3)若ab，bc，则ac；(4)若ab0，则a0或b0；(5)|ab|a|b|；(6)(ab)ca(bc)；(7)若abac，则bc.以上结论都是错误的，应用时要留意2平面对量的坐标表示与向量表示的比较：已知a(x1，y1)，b(x2，y2)，是向量a与b的夹角.向量表示坐标表示向量a的模|a|a|a与b的数量积ab|a|b|cos abx1x2y1y2a与b共线的充要条件Ab(b0)ababx1y2x2y10非零向量a，b垂直的充要条件abab0abx1x2y1y20向量a与b的夹角cos cos 3.证明直线平行、垂直、线段相等等问题的基本方法有：（1）要证AB=CD，可转化证明22或|.（2）要证两线段ABCD，只要证存在唯一实数0，使等式成马上可（3）要证两线段ABCD，只需证0.(满分：75分)一、选择题(每小题5分，共25分)1(2010重庆)若向量a(3，m)，b(2，1)，ab0，则实数m的值为 ()AB.C2D62已知非零向量a，b，若|a|b|1，且ab，又知(2a3b)(ka4b)，则实数k的值为 ()A6 B3C3D63.已知ABC中，a，b，ab0，SABC，|a|3，|b|5，则BAC等于 ()A30B150C150D30或1504(2010湖南)若非零向量a，b满足|a|b|，(2ab)b0，则a与b的夹角为 ()A30B60C120D1505已知a(2,3)，b(4,7)，则a在b上的投影为 ()A.B.C.D.题号12345答案二、填空题(每小题4分，共12分)6(2010湖南长沙一中月考)设a(cos 2，sin )，b(1，2sin 1)，若ab，则sin _.7(2010广东金山中学高三其次次月考)若|a|1，|b|2，cab，且ca，则向量a与b的夹角为_8已知向量m(1,1)，向量n与向量m夹角为，且mn1，则向量n_.三、解答题(共38分)9.(12分)已知(2,5)，(3,1)，(6,3)，在线段OC上是否存在点M，使，若存在，求出点M的坐标；若不存在，请说明理由10(12分)(2011杭州调研)已知向量a(cos()，sin()，b(cos，sin)(1)求证：ab；(2)若存在不等于0的实数k和t，使xa(t23)b，ykatb，满足xy，试求此时的最小值11(14分)(2011济南模拟)已知a(1,2sin x)，b，函数f(x)ab (xR)(1)求函数f(x)的单调递减区间；(2)若f(x)，求cos的值答案 自主梳理1(1)ab|a|b|cosa，b(2)|a|cosa，eab0|a|22.(1)ba(2)acbc(3)(ab)3.(1)a1b1a2b2(2)a1b1a2b20(3)(4)(x2x1，y2y1)自我检测2B|2ab|2.3D由(ab)b0得ab|b|20，120，.4y28x(x0)解析由题意得，又，0，即0，化简得y28x(x0)52解析合理建立直角坐标系，由于三角形是正三角形，故设C(0,0)，A(2，0)，B(，3)，这样利用向量关系式，求得，所以2.课堂活动区例1解(1)(2a3b)(2ab)61，4|a|24ab3|b|261.又|a|4，|b|3，644ab2761，ab6.cos .又0，.(2)|ab|.(3)与的夹角，ABC.又|a|4，|b|3，SABC|sinABC433.变式迁移1(1)C|a|b|1，ab0，开放(ac)(bc)0|c|2c(ab)|c|ab|cos ，|c|ab|cos cos ，|c|的最大值是.(2)0且ab不同向即|i|22|j|20，0)得2.0)(3)由(2)知ab(k)，当k时，等号成立，即k1.k0，k1.此时cos ，而0，.故ab的最小值为，此时.变式迁移2(1)解由于a与b2c垂直，所以a(b2c)4cos sin 8cos cos 4sin cos 8sin sin 4sin()8cos()0.因此tan()2.(2)解由bc(sin cos ，4cos 4sin )，得|bc|4.又当时，等号成立，所以|bc|的最大值为4.(3)证明由tan tan 16得，所以ab.例3解题导引与三角函数相结合考查向量的数量积的坐标运算及其应用是高考热点题型解答此类问题，除了要娴熟把握向量数量积的坐标运算公式，向量模、夹角的坐标运算公式外，还应把握三角恒等变换的相关学问解(1)abcos xcos sin xsin cos 2x，|ab|2|cos x|，x，cos x0，|ab|2cos x.(2)f(x)cos 2x2cos x2cos2x2cos x122.x，cos x1，当cos x时，f(x)取得最小值；当cos x1时，f(x)取得最大值1.变式迁移3解由题意，设ABC的角B、C的对边分别为b、c，则Sbcsin A.bccos A30，A，cos A3sin A.又sin2Acos2A1，sin A，cos A.由题意cos B，得sin B.cos(AB)cos Acos Bsin Asin B.cos Ccos(AB).课后练习区1D由于ab6m0，所以m6.2D由(2a3b)(ka4b)0得2k120，k6.3CSABC|a|b|sinBAC，sinBAC.又ab0，BAC为钝角BAC150.4C由(2ab)b0，得2ab|b|2.cosa，b.a，b0，180，a，b120.5B由于ab|a|b|cosa，b，所以，a在b上的投影为|a|cosa，b.6.解析abcos 22sin2sin ，12sin22sin2sin ，sin .7120解析设a与b的夹角为，cab，ca，ca0，即(ab)a0.a2ab0.又|a|1，|b|2，12cos 0.cos ，0，180即120.8(1,0)或(0，1)解析设n(x，y)，由mn1，有xy1.由m与n夹角为，有mn|m|n|cos ，|n|1，则x2y21.由解得或，n(1,0)或n(0，1)9解 设存在点M，且(6，3) (01)，(26，53)，(36，13)(4分)，(26)(36)(53)(13)0，(8分)即45248110，解得或.M点坐标为(2,1)或.故在线段OC上存在点M，使，且点M的坐标为(2,1)或(，)(12分)10(1)证明abcos()cossinsinsin cos sin cos 0.ab.(4分)(2)解由xy得，xy0，即a(t23)b(katb)0，ka2(t33t)b2tk(t23)ab0，k|a|2(t33t)|b|20.(6分)又|a|21，|b|21，kt33t0，kt33t.(8分)t2t32.(10分)故当t时，有最小值.(12分)11解(1)f(x)ab2cos2sin x2cos xcos 2sin xsin 2sin xcos xsin x2sin.(5分)由2kx2k，kZ，得2kx2k，kZ.所以f(x)的单调递减区间是 (kZ)(8分)(2)由(1)知f(x)2sin.又由于2sin，所以sin，(11分)即sincoscos.所以cos2cos21.(14分)