- 平面向量的综合应用
- 共1136题
如图,已知E、F为平面上的两个定点|EF|=6,|FG|=10,且2=
,
•
=0(G为动点,P是HP和GF的交点).
(Ⅰ)建立适当的平面直角坐标系求出点P的轨迹方程;
(Ⅱ)若点P的轨迹上存在两个不同的点A、B,且线段AB的中垂线与直线EF相交于一点C,证明|OC|<(O为EF的中点).
正确答案
(Ⅰ)以EF所在的直线为x轴,EF的中垂线为y轴,建立平面直角坐标系.
由题设2=
,
•
=0,
∴|PG|=|PE|,而|PF|+|PE|=|PG|=2a.
∴点P是以E、F为焦点、长轴长为10的椭圆.
故点P的轨迹方程是+
=1.…(4分)
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x0,0).
∴x1≠x2,且|CA|=|CB|,即(x1-x0)2+y12=(x2-x0)2+y22.
又A、B在轨迹上,∴+
=1,
+
=1.
即y12=16-x12,y22=16-
x22.
代入整理,得2(x2-x1)•x0=(x22-x12).
∵x1≠x2,∴x0=.
∵-5≤x1≤5,-5≤x2≤5,∴-10≤x1+x2≤10.
∵x1≠x2,∴-10<x1+x2<10.
∴-<x0<
,即|OC|<
.…(13分)
平面内给定三个向量=(3,2),
=(-1,2),
=(a,1).
(1)求向量3+
-2
的坐标;
(2)若(+k
)∥(2
-
),求实数k的值;
(3)设=(p,0),且(
+
)⊥(
-
),求
.
正确答案
(6)∵=(3,2),
=(-6,2),
=(4,6).
∴3+2
-2
=3×(3,2)+(-6,2)-2×(4,6)=(9,6)+(-6,2)-(8,2)=(0,6).…(3分)
(2)+k
=(3+4k,2+k),2
-
=(-5,2).…(6分)
因为(+k
)∥(2
-
),所以2(3+4k)-(-5)(2+k)=0,解得k=-
.…(9分)
(3)+
=(2,4),
-
=(t-4,-6).…(62分)
因为(+
)⊥(
-
),所以2×(t-4)+4×(-6)=0,解得t=6.…(65分)
故d=(6,0).…(66分)
如图所示,直角梯形ACDE与等腰直角△ABC所在平面互相垂直,F为BC的中点,
∠BAC=∠ACD=90°,AECD,DC=AC=2AE=2.
(I)求证:AF平面BDE;
(Ⅱ)求二面角B﹣DE﹣C的余弦值.
正确答案
解:(I)取BD的中点P,连接EP,FP,则PF,
∵,∴EA
PF,
∴四边形AFPE是平行四边形,∴AFEP,
又∵EP面BDE,AF
平面BDE,
∴AF面BDE.
(Ⅱ)以CA,CD所在直线分别作为x轴,z轴,以过C点和AB平行的直线作为y轴,
建立如图所示的空间直角坐标系,由DC=AC=2AE=2,
得A(2,0,0),B(2,2,0),E(2,0,1),D(0,0,2),
则,
,
∵面ACDE⊥面ABC,面ACDE∩面ABC=AC,AB⊥AC,
∴AB⊥面ACDE,
∴是平面CDE的一个法向量,
设面BDE的一个法向量=(x,y,z),则
,
∴,即
,整理,得
,
令y=1,则z=2,x=1,
∴是平面CDE的一个法向量,
故=
=
=
,
由图形知二面角B﹣DE﹣C的平面角,
所以二面角B﹣DE﹣C的余弦值为.
如图,三定点A(2,1),B(0,-1),C(-2,1);三动点D,E,M满足=t
,
=t
,
=t
,t∈[0,1].
(Ⅰ)求动直线DE斜率的变化范围;
(Ⅱ)求动点M的轨迹方程.
正确答案
解法一:如图,(Ⅰ)设D(x0,y0),E(xE,yE),M(x,y).
由=t
,
=t
,知(xD-2,yD-1)=t(-2,-2).
∴同理
.
∴kDE==
=1-2t.
∵t∈[0,1],∴kDE∈[-1,1].
(Ⅱ)∵=t
∴(x+2t-2,y+2t-1)=t(-2t+2t-2,2t-1+2t-1)=t(-2,4t-2)=(-2t,4t2-2t).
∴,
∴y=,即x2=4y.
∵t∈[0,1],x=2(1-2t)∈[-2,2].
即所求轨迹方程为:x2=4y,x∈[-2,2]
解法二:(Ⅰ)同上.
(Ⅱ)如图,=
+
=
+t
=
+t(
-
)=(1-t)
+t
,
=
+
=
+t
=
+t(
-
)=(1-t)
+t
,
=
+
=
+t
=
+t(
-
)=(1-t)
+t
=(1-t2)+2(1-t)t
+t2
.
设M点的坐标为(x,y),由=(2,1),
=(0,-1),
=(-2,1)得
消去t得x2=4y,
∵t∈[0,1],x∈[-2,2].
故所求轨迹方程为:x2=4y,x∈[-2,2]
已知向量=(3cosα,1),
=(-2,3sinα),且
⊥
,其中α∈(0,
)
(1)求sinα和cosα的值;
(2)若5sin(α+β)=3cosβ,β∈(0,π),求角β的值.
正确答案
(1)∵⊥
,∴
•
=-6cosα+3sinα=0,即sinα=2cosα,
又∵sin2α+cos2α=1,∴cos2α=,sin2α=
,∴sin2θ=
,
又α∈(0,),∴sinα=
,cosα=
.
(2)∵5sin(α+β)=5(sinαcosβ+cosαsinβ)=2cosβ+
sinβ=3
cosβ,
∴cosβ=sinβ,即tanβ=1,
∵β∈(0,π),∴β=
:答sinα和cosα的值为sinα=,cosα=
;角β的值为β=
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