向量的应用检测试题(有答案)

编辑: 逍遥路 关键词: 高二 来源: 高中学习网


1.有以下命题:①如果向量 与任何向量不能构成空间向量的一组基底,那么 的关系是不共线;② 为空间四点,且向量 不构成空间的一个基底,那么点 一定共面;③已知向量 是空间的一个基底,则向量 ,也是空间的一个基底。其中正确的命题是( )
①② ①③ ②③ ①②③
2.下列命题正确的是( )
若 与 共线, 与 共线,则 与 共线;
向量 共面就是它们所在的直线共面;
零向量没有确定的方向;
若 ,则存在唯一的实数 使得 ;
3.如图:在平行六面体 中, 为 与 的交点。若 , , ,则下列向量中与 相等的向量是( )
4.已知: 且 不共面.若 ∥ ,求 的值.
5.(1)已知两个非零向量 =(a1,a2,a3), =(b1,b2,b3),它们平行的充要条件是(  )
A. : = :             B.a1?b1=a2?b2=a3?b3
C.a1b1+a2b2+a3b3=0            D.存在非零实数k,使 =k
(2)已知向量 =(2,4,x), =(2,y,2),若 =6, ⊥ ,则x+y的值是(  )
A. -3或1      B.3或-1      C. -3      D.1
(3)下列各组向量共面的是(  )
A. =(1,2,3), =(3,0,2), =(4,2,5)
B. =(1,0,0), =(0,1,0), =(0,0,1)
C. =(1,1,0), =(1,0,1), =(0,1,1)
D. =(1,1,1), =(1,1,0), =(1,0,1)
例6.已知空间三点A(-2,0,2),B(-1,1,2),C(-3,0,4)。设 = , = ,(1)求 和 的夹角 ;(2)若向量k + 与k -2 互相垂直,求k的值.
7.(1)设向量 与 的夹角为 , , ,
则      .
8.(1)已知a、b、c为正数,且a+b+c=1,求证: + + ≤4 。
(2)已知F1=i+2j+3k,F2=-2i+3j-k,F3=3i-4j+5k,若F1,F2,F3共同作用于同一物体上,使物体从点1(1,-2,1)移到点2(3,1,2),求物体合力做的功。
9.如图,直三棱柱 中, 求证:
10.过△ABC的重心任作一直线分别交AB,AC于点D、E.若 , , ,则 的值为( )
(A)4 (B)3 (C)2 (D)1
13.已知a=( , ),b=( , ),a与b之间有关系式ka+b= a-kb,其中k>0.
(1)用k表示a、b;
(2)求a?b的最小值,并求此时,a与b的夹角 的大小.
由已知 .
14.. 已知 , , , 。
(1)求 ;
(2)设∠BAC=θ,且已知cos(θ+x)= , ,求sinx
1.有以下命题:①如果向量 与任何向量不能构成空间向量的一组基底,那么 的关系是不共线;② 为空间四点,且向量 不构成空间的一个基底,那么点 一定共面;③已知向量 是空间的一个基底,则向量 ,也是空间的一个基底。其中正确的命题是( )
①② ①③ ②③ ①②③
解析:对于①“如果向量 与任何向量不能构成空间向量的一组基底,那么 的关系一定共线”;所以①错误。②③正确。
点评:该题通过给出命题的形式考察了空间向量能成为一组基的条件,为此我们要掌握好空间不共面与不共线的区别与联系
2.下列命题正确的是( )
若 与 共线, 与 共线,则 与 共线;
向量 共面就是它们所在的直线共面;
零向量没有确定的方向;
若 ,则存在唯一的实数 使得 ;
解析:A中向量 为零向量时要注意,B中向量的共线、共面与直线的共线、共面不一样,D中需保证 不为零向量
答案C。
点评:零向量是一个特殊的向量,时刻想着零向量这一特殊情况对解决问题有很大用处。像零向量与任何向量共线等性质,要兼顾
题型2:空间向量的基本运算
3.如图:在平行六面体 中, 为 与 的交点。若 , , ,则下列向量中与 相等的向量是( )
解析:显然 ;
答案为A。
点评:类比平面向量表达平面位置关系过程,掌握好空间向量的用途。用向量的方法处理立体几何问题,使复杂的线面空间关系代数化,本题考查的是基本的向量相等,与向量的加法.考查学生的空间想象能力
4.已知: 且 不共面.若 ∥ ,求 的值.
解: ∥ ,,且 即
又 不共面,
点评:空间向量在运算时,注意到如何实施空间向量共线定理。
题型3:空间向量的坐标
5.(1)已知两个非零向量 =(a1,a2,a3), =(b1,b2,b3),它们平行的充要条件是(  )
A. : = :             B.a1?b1=a2?b2=a3?b3
C.a1b1+a2b2+a3b3=0            D.存在非零实数k,使 =k
(2)已知向量 =(2,4,x), =(2,y,2),若 =6, ⊥ ,则x+y的值是(  )
A. -3或1      B.3或-1      C. -3      D.1
(3)下列各组向量共面的是(  )
A. =(1,2,3), =(3,0,2), =(4,2,5)
B. =(1,0,0), =(0,1,0), =(0,0,1)
C. =(1,1,0), =(1,0,1), =(0,1,1)
D. =(1,1,1), =(1,1,0), =(1,0,1)
解析:(1)D;点拨:由共线向量定线易知;
(2)A 点拨:由题知 或 ;
(3)A 点拨:由共面向量基本定理可得
点评:空间向量的坐标运算除了数量积外就是考察共线、垂直时参数的取值情况
6.已知空间三点A(-2,0,2),B(-1,1,2),C(-3,0,4)。设 = , = ,(1)求 和 的夹角 ;(2)若向量k + 与k -2 互相垂直,求k的值.
思维入门指导:本题考查向量夹角公式以及垂直条件的应用,套用公式即可得到所要求的结果.
解:∵A(-2,0,2),B(-1,1,2),C(-3,0,4), = , = ,
∴ =(1,1,0), =(-1,0,2).
(1)cos = = - ,
∴ 和 的夹角为- 。
(2)∵k + =k(1,1,0)+(-1,0,2)=(k-1,k,2),
k -2 =(k+2,k,-4),且(k + )⊥(k -2 ),
∴(k-1,k,2)?(k+2,k,-4)=(k-1)(k+2)+k2-8=2k2+k-10=0。
则k=- 或k=2。
点拨:第(2)问在解答时也可以按运算律做。( + )(k -2 )=k2 2-k ? -2 2=2k2+k-10=0,解得k=- ,或k=2。
题型4:数量积
7.(1)设向量 与 的夹角为 , , ,
则      .
.解:设向量 与 的夹角为 且 ∴ ,则 = .
(2)设空间两个不同的单位向量 =(x1,y1,0), =(x2,y2,0)与向量 =(1,1,1)的夹角都等于 。(1)求x1+y1和x1y1的值;(2)求< , >的大小(其中0<< , ><π 。
解析
(2)解:(1)∵ = =1,∴x +y =1,∴x =y =1.
又∵ 与 的夹角为 ,∴ ? = cos = = .
又∵ ? =x1+y1,∴x1+y1= 。
另外x +y =(x1+y1)2-2x1y1=1,∴2x1y1=( )2-1= .∴x1y1= 。
(2)cos< , >= =x1x2+y1y2,由(1)知,x1+y1= ,x1y1= .∴x1,y1是方程x2- x+ =0的解.
∴ 或 同理可得 或
∵ ≠ ,∴ 或
∴cos< , >= ? + ? = + = .
∵0≤< , >≤π,∴< , >= 。
评述:本题考查向量数量积的运算法则
题型5:空间向量的应用
8.(1)已知a、b、c为正数,且a+b+c=1,求证: + + ≤4 。
(2)已知F1=i+2j+3k,F2=-2i+3j-k,F3=3i-4j+5k,若F1,F2,F3共同作用于同一物体上,使物体从点1(1,-2,1)移到点2(3,1,2),求物体合力做的功。
解析:(1)设 =( , , ), =(1,1,1),
则 =4, = .
∵ ? ≤ ? ,
∴ ? = + + ≤ ? =4 .
当 = = 时,即a=b=c= 时,取“=”号。
(2)解:W=F?s=(F1+F2+F3)? =14。
点评:若 =(x,y,z), =(a,b,c),则由 ? ≤ ? ,得(ax+by+cz)2≤(a2+b2+c2)(x2+y2+z2).此式又称为柯西不等式(n=3)。本题考查 ? ≥ ? 的应用,解题时要先根据题设条件构造向量 , ,然后结合数量积性质进行运算。空间向量的数量积对应做功问题
9.如图,直三棱柱 中, 求证:
证明:
同理

设 为 中点,则

点评:从上述例子可以看出,利用空间向量来解决位置关系问题,要用到空间多边形法则,向量的运算,数量积以及平行,相等和垂直的条件
10.过△ABC的重心任作一直线分别交AB,AC于点D、E.若 , , ,则 的值为( )
(A)4 (B)3 (C)2 (D)1
解析:取△ABC为正三角形易得 =3.选B.
评析:本题考查向量的有关知识,如果按常规方法就比较难处理,但是用特殊值的思想就比较容易处理,考查学生灵活处理问题的能力.
11.如图,设P、Q为△ABC内的两点,且 ,
= + ,则△ABP的面积与△ABQ的面积之比为
A. B. C. D.
如下图,设 , ,则 .
由平行四边形法则,知NP∥AB,所以 = ,
同理可得 .故 ,选B.
3. 是平面内不共线两向量,已知 ,若 三点共线,则 的值是
A.2B. C. D.
A ,又A、B、D三点共线,则 .即 ,∴ ,故选 .
【总结点评】本题主要考查共线向量的定义和平面向量基本定理的运用. 要求我们熟记公式,掌握常见变形技巧与方法.
12、已知平面向量 =( ,?1), = ( ).
(1)求 ;
(2)设 , (其中 ),若 ,试求函数关系式 并解不等式 .(1) ;
(2)由 得, ,
所以 ;
变形得: ,解得 .
13.已知a=( , ),b=( , ),a与b之间有关系式ka+b= a-kb,其中k>0.
  (1)用k表示a、b;
  (2)求a?b的最小值,并求此时,a与b的夹角 的大小.
由已知 .
∵  ,∴  .∴  .
∵ k>0, ∴  .
  此时  ∴  . ∴  =60°.
14.. 已知 , , , 。
(1)求 ;
(2)设∠BAC=θ,且已知cos(θ+x)= , ,求sinx
解:(1)由已知

∵ ∴CD⊥AB,在Rt△BCD中BC2=BD2+CD2,
又CD2=AC2-AD2, 所以BC2=BD2+AC2-AD2=49,……4分
所以 ……6分
(2)在△ABC中, ∴ ……8分
而 如果 ,


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