- 平面向量的综合应用
- 共1136题
已知向量a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),且a,b满足|ka+b|=|a-kb|(k>0),
(1)求a与b的数量积用k表示的解析式f(k);
(2)a能否和b垂直?a能否和b平行?若不能,请说明理由;若能,请求出相应的k值;
(3)求向量a与向量b的夹角的最大值.
正确答案
(1)由题,||=|
|=1且|k
+
|=
|
-k
|,
所以(k+
)2=3(
-k
)2,
化简可得4k•
=k2+1,
∴f(k)=•
=
(k>0);
(2)若⊥
,则
•
=
=0,而
=0无解,因此
和
不可能垂直;
若∥
,则|
•
|=|
||
|即
=1,解得k=2±
,
综上,和
不可能垂直;
当和
平行时,k=2±
;
(3)设与
夹角为θ,
则cosθ==
=
+
=(
)2+(
)2
=(-
)2+
≥
因此,当且仅当=
即k=1时,cosθ有最小值为
,此时,向量
与
的夹角有最大值为60°.
已知向量=(2cosx,sinx),
=(cosx,2
cosx),函数f(x)=
•
+1.
(1)求函数f(x)的单调递增区间.
(2)在△ABC中,a,b,c分别是角A、B、C的对边,a=1且f(A)=3,求△ABC面积S的最大值.
正确答案
(本题满分14分)
(1)因为 f(x)=•
=2cosx2+2
sinx.cosx+1
=cos2x+sin2x+2------(2分)
=2sin(2x+)+2--------(3分)
∴2kπ-≤2x+
≤2kπ+
,(k∈Z)--------(5分)
解得:kπ-≤x≤kπ+
所以f(x)的单调增区间为[kπ-,kπ+
](k∈Z)-------(7分)
(2)f(A)=3,∴sin(2A+)=10<A<π,
∴2A+=
,∴A=
-----------(9分)
a2=b2+c2-2bccosA,b2+c2≥2bc∴bc≤1-------------(12分)
∴S=bcsinA≤
∴S的最大值为
---------(14分)
已知=(c,0)(c>0),
=(n,n)(n∈R),|
|的最小值为1,若动点P同时满足下列三个条件:
①||=
|
|(a>c>0);
②=λ
(其中
=(
,t),λ≠0,t∈R);
③动点P的轨迹C经过点B(0,-1).
(Ⅰ)求c的值;
(Ⅱ)求曲线C的方程;
(Ⅲ)是否存在方向向量为a=(1,k)(k≠0)的直线l,使l与曲线C交于两个不同的点M、N,且||=|
|?若存在,求出k的范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ):||=
=
,
当n=时,|
|min=
=1,所以c=
.(3分)
(Ⅱ)∵=λ
(λ≠0),∴PE⊥直线x=
,又|
|=
|
|(a>c>0).
∴点P在以F为焦点,x=为准线的椭圆上.(5分)
设P(x,y),则有=
|
-x|,点B(0-1)代入,解得a=
.
∴曲线C的方程为 +y2=1 (7分)
(Ⅲ)假设存在方向向量为a0=(1,k)(k≠0)的直线l满足条件,则可设l:y=kx+m(k≠0),
与椭圆+y2=1联立,消去y得(1+3k2)x2+6kmx+3m2-3=0.(10分)
由判别式△>0,可得m2<3k2+1.①
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点P(x0,y0),由|BM|=|BN|,则有BP⊥MN.
由韦达定理代入kBP=-,可得到m=
②
联立①②,可得到 k2-1<0,(12分)
∵k≠0,∴-1<k<0或0<k1.
即存在k∈(-1,0)∪(0,1),使l与曲线C交于两个不同的点M、N,且||=|
|.(14分)z
已知:△ABC为直角三角形,∠C为直角,A(0,-8),顶点C在x轴上运动,M在y轴上,=
(
+
),设B的运动轨迹为曲线E.
(1)求B的运动轨迹曲线E的方程;
(2)过点P(2,4)的直线l与曲线E相交于不同的两点Q、N,且满足=
,求直线l的方程.
正确答案
(1)由=
(
+
)可得M为BC的中点(2分)
设B(x,y),则M(0,y),C(-x,0)(4分)
∵C为直角,故•
=0
∵=(2x,y),
=(x,-8)
∴2x2-8y=0即x2=4y(5分)
B的轨迹曲线E的方程为x2=4y((x≠0)6分)
(2)∵=
P是QN的中点
设Q(x1,y1),N(x2,y2),线段QN的 中点P(2,4)
设L:y-4=k(x-2)
方法一:则x12=4y1,x22=4y2
两式相减可得,4(y1-y2)=(x1-x2)(x1+x2)(8分)
∴直线l的斜率k==
=1(11分)
直线l的方程为y-4=x-2即x-y+2=0
方法二:联立直线与曲线方程可得x2-4kx+8k-16=0(*)
△=16(k2-2k+4)>0,显然方程(*)有2个不相等的实数根(8分)
∴x1+x2=4k=4
∴k=1
∴直线L的方程为x-y+2=0(12分)
若=(-2,1)是直线l的一个法向量,则l的倾斜角的大小为______(结果用反三角函数值表示).
正确答案
∵=(-2,1)是直线l的一个法向量
∴可知直线l的一个方向向量为(1,2),直线l的倾斜角为α得,tanα=2
∴α=arctan2
故答案为:arctan2
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