2024年新高考数学一轮复习题型归类与强化测试专题33平面向量基本定理及坐标表示(学生版)
展开【考纲要求】
1.了解平面向量基本定理及其意义.
2.掌握平面向量的正交分解及其坐标表示.
3.会用坐标表示平面向量的加法、减法与数乘运算.4.理解用坐标表示的平面向量共线的条件.
【考点预测】
1.平面向量基本定理
(1)定理:如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a,有且只有一对实数λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2.
(2)基底:不共线的向量e1,e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.
2.平面向量的坐标运算
(1)向量加法、减法、数乘向量及向量的模
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则
a+b=(x1+x2,y1+y2),a-b=(x1-x2,y1-y2),
λa=(λx1,λy1),|a|=eq \r(xeq \\al(2,1)+yeq \\al(2,1)).
(2)向量坐标的求法
①若向量的起点是坐标原点,则终点坐标即为向量的坐标;
②设A(x1,y1),B(x2,y2),则eq \(AB,\s\up6(→))=(x2-x1,y2-y1),
|eq \(AB,\s\up6(→))|=eq \r((x2-x1)2+(y2-y1)2).
3.平面向量共线的坐标表示
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),a∥b⇔x1y2-x2y1=0.
【常用结论】
1.平面内不共线向量都可以作为基底,反之亦然.
2.若a与b不共线,λa+μb=0,则λ=μ=0.
3.向量的坐标与表示向量的有向线段的起点、终点的相对位置有关系.两个相等的向量,无论起点在什么位置,它们的坐标都是相同的.
4.已知P为线段AB的中点,若A(x1,y1),B(x2,y2),则点P的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x1+x2,2),\f(y1+y2,2)));已知△ABC的顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),则△ABC的重心G的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x1+x2+x3,3),\f(y1+y2+y3,3))).
【方法技巧】
1.应用平面向量基本定理表示向量的实质是利用平行四边形法则或三角形法则进行向量的加、减或数乘运算.
2.用平面向量基本定理解决问题的一般思路是:先选择一个基底,并运用该基底将条件和结论表示成向量的形式,再通过向量的运算来解决.
3.向量的坐标表示把点与数联系起来,引入平面向量的坐标可以使向量运算代数化,成为数与形结合的载体.
4.平面向量共线的坐标表示问题的解题策略
(1)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b≠0,则a∥b的充要条件是x1y2=x2y1.
(2)在求与一个已知向量a共线的向量时,可设所求向量为λa(λ∈R).
二、【题型归类】
【题型一】平面向量基本定理的应用
【典例1】在△ABC中,点D,E分别在边BC,AC上,且eq \(BD,\s\up6(→))=2eq \(DC,\s\up6(→)),eq \(CE,\s\up6(→))=3eq \(EA,\s\up6(→)),若eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AC,\s\up6(→))=b,则eq \(DE,\s\up6(→))等于( )
A.eq \f(1,3)a+eq \f(5,12)b B.eq \f(1,3)a-eq \f(13,12)b
C.-eq \f(1,3)a-eq \f(5,12)b D.-eq \f(1,3)a+eq \f(13,12)b
【典例2】在△ABC中,点P是AB上一点,且eq \(CP,\s\up6(→))=eq \f(2,3)eq \(CA,\s\up6(→))+eq \f(1,3)eq \(CB,\s\up6(→)),Q是BC的中点,AQ与CP的交点为M,又eq \(CM,\s\up6(→))=teq \(CP,\s\up6(→)),则t的值为________.
【典例3】在梯形ABCD中,AB∥CD,AB=2CD,M,N分别为CD,BC的中点.若eq \(AB,\s\up6(→))=λeq \(AM,\s\up6(→))+μeq \(AN,\s\up6(→)),则λ+μ等于( )
A.eq \f(1,5) B.eq \f(2,5) C.eq \f(3,5) D.eq \f(4,5)
【题型二】平面向量的坐标运算
【典例1】已知a=(5,-2),b=(-4,-3),若a-2b+3c=0,则c等于( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(13,3),\f(8,3))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(13,3),-\f(8,3)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(13,3),\f(4,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(13,3),-\f(4,3)))
【典例2】如图,在直角梯形ABCD中,AB∥DC,AD⊥DC,AD=DC=2AB,E为AD的中点,若eq \(CA,\s\up6(→))=λeq \(CE,\s\up6(→))+μeq \(DB,\s\up6(→))(λ,μ∈R),则λ+μ的值为( )
A.eq \f(6,5) B.eq \f(8,5) C.2 D.eq \f(8,3)
【典例3】向量a,b,c在正方形网格中的位置如图所示,若c=λa+μb(λ,μ∈R),则eq \f(λ,μ)等于( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【题型三】利用向量共线求参数
【典例1】已知向量a=(2,1),b=(x,-1),且a-b与b共线,则x的值为________.
【典例2】已知向量eq \(OA,\s\up6(→))=(k,12),eq \(OB,\s\up6(→))=(4,5),eq \(OC,\s\up6(→))=(-k,10),且A,B,C三点共线,则k的值是( )
A.-eq \f(2,3) B.eq \f(4,3)
C.eq \f(1,2) D.eq \f(1,3)
【题型四】利用向量共线求向量或点的坐标
【典例1】在△ABC中,已知点O(0,0),A(0,5),B(4,3),eq \(OC,\s\up6(→))=eq \f(1,4)eq \(OA,\s\up6(→)),eq \(OD,\s\up6(→))=eq \f(1,2)eq \(OB,\s\up6(→)),AD与BC交于点M,则点M的坐标为________.
【典例2】已知点A(4,0),B(4,4),C(2,6),O为坐标原点,则AC与OB的交点P的坐标为________.
三、【培优训练】
【训练一】已知在Rt△ABC中,A=eq \f(π,2),AB=3,AC=4,P为BC上任意一点(含B,C),以P为圆心,1为半径作圆,Q为圆上任意一点,设eq \(AQ,\s\up6(→))=aeq \(AB,\s\up6(→))+beq \(AC,\s\up6(→)),则a+b的最大值为( )
A.eq \f(13,12) B.eq \f(5,4)
C.eq \f(17,12) D.eq \f(19,12)
【训练二】(多选)已知向量e1,e2是平面α内的一组基向量,O为α内的定点,对于α内任意一点P,当eq \(OP,\s\up6(→))=xe1+ye2时,则称有序实数对(x,y)为点P的广义坐标.若点A,B的广义坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),关于下列命题正确的是( )
A.线段AB的中点的广义坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x1+x2,2),\f(y1+y2,2)))
B.A,B两点间的距离为eq \r((x1-x2)2+(y1-y2)2)
C.向量eq \(OA,\s\up6(→))平行于向量eq \(OB,\s\up6(→))的充要条件是x1y2=x2y1
D.向量eq \(OA,\s\up6(→))垂直于eq \(OB,\s\up6(→))的充要条件是x1x2+y1y2=0
【训练三】已知△ABC中,AB=2,AC=1,∠BAC=120°,AD为角平分线.
(1)求AD的长度;
(2)过点D作直线交AB,AC的延长线于不同两点E,F,且满足eq \(AE,\s\up6(→))=xeq \(AB,\s\up6(→)),eq \(AF,\s\up6(→))=yeq \(AC,\s\up6(→)),求eq \f(1,x)+eq \f(2,y)的值,并说明理由.
【训练四】如图,G是△OAB的重心,P,Q分别是边OA,OB上的动点,且P,G,Q三点共线.
(1)设eq \(PG,\s\up6(→))=λeq \(PQ,\s\up6(→)),将eq \(OG,\s\up6(→))用λ,eq \(OP,\s\up6(→)),eq \(OQ,\s\up6(→))表示;
(2)设eq \(OP,\s\up6(→))=xeq \(OA,\s\up6(→)),eq \(OQ,\s\up6(→))=yeq \(OB,\s\up6(→)),求证:eq \f(1,x)+eq \f(1,y)是定值.
【训练五】如图,在△OBC中,点A是线段BC的中点,点D是线段OB上一个靠近点B的三等分点,设eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AO,\s\up6(→))=b.
(1)用向量a与b表示向量eq \(OC,\s\up6(→)),eq \(CD,\s\up6(→));
(2)若eq \(OE,\s\up6(→))=eq \f(3,5)eq \(OA,\s\up6(→)),判断C,D,E三点是否共线,并说明理由.
【训练六】如图,在同一个平面内,三个单位向量eq \(OA,\s\up6(→)),eq \(OB,\s\up6(→)),eq \(OC,\s\up6(→))满足条件:eq \(OA,\s\up6(→))与eq \(OC,\s\up6(→))的夹角为α,且tan α=7,eq \(OB,\s\up6(→))与eq \(OC,\s\up6(→))的夹角为45°.若eq \(OC,\s\up6(→))=meq \(OA,\s\up6(→))+neq \(OB,\s\up6(→))(m,n∈R),求m+n的值.
四、【强化测试】
【单选题】
1. 已知向量a,b满足a-b=(1,-5),a+2b=(-2,1),则b=( )
A.(1,2) B.(1,-2)
C.(-1,2) D.(-1,-2)
2. 设向量e1,e2是平面内的一组基底,若向量a=-3e1-e2与b=e1-λe2共线,则λ=( )
A.eq \f(1,3) B.-eq \f(1,3)
C.-3 D.3
3. 已知OB是平行四边形OABC的一条对角线,O为坐标原点,eq \(OA,\s\up6(→))=(2,4),eq \(OB,\s\up6(→))=(1,3),若点E满足eq \(OC,\s\up6(→))=3eq \(EC,\s\up6(→)),则点E的坐标为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2,3),-\f(2,3))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,3),-\f(1,3))) C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3),\f(1,3))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),\f(2,3)))
4. 已知在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=1,AC=2,D是△ABC内一点,且∠DAB=60°,设eq \(AD,\s\up6(→))=λeq \(AB,\s\up6(→))+μeq \(AC,\s\up6(→))(λ,μ∈R),则eq \f(λ,μ)=( )
A.eq \f(2\r(3),3) B.eq \f(\r(3),3)
C.3 D.2eq \r(3)
5. 设向量a=(m,2),b=(1,m+1),且a与b的方向相反,则实数m的值为( )
A.-2 B.1
C.-2或1 D.m的值不存在
6. 如图,已知eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(AC,\s\up6(→))=b,eq \(BC,\s\up6(→))=4eq \(BD,\s\up6(→)),eq \(CA,\s\up6(→))=3eq \(CE,\s\up6(→)),则eq \(DE,\s\up6(→))=( )
A.eq \f(3,4)b-eq \f(1,3)a B.eq \f(5,12)a-eq \f(3,4)b
C.eq \f(3,4)a-eq \f(1,3)b D.eq \f(5,12)b-eq \f(3,4)a
7. 已知等边三角形ABC的边长为4,O为三角形内一点,且eq \(OA,\s\up6(→))+eq \(OB,\s\up6(→))+2eq \(OC,\s\up6(→))=0,则△AOB的面积是( )
A.4eq \r(3) B.eq \f(8\r(3),3)
C.eq \f(4\r(3),3) D.2eq \r(3)
8. 在矩形ABCD中,AB=4,AD=3,M,N分别是AB,AD上的动点,且满足2|eq \(AM,\s\up6(→))|+|eq \(AN,\s\up6(→))|=1,设eq \(AC,\s\up6(→))=xeq \(AM,\s\up6(→))+yeq \(AN,\s\up6(→)),则2x+3y的最小值为( )
A.48 B.49 C.50 D.51
【多选题】
9. 已知向量eq \(OA,\s\up6(→))=(1,-3),eq \(OB,\s\up6(→))=(2,-1),eq \(OC,\s\up6(→))=(m+1,m-2),若点A,B,C能构成三角形,则实数m可以是( )
A.-2 B.eq \f(1,2)
C.1 D.-1
10. 已知等边三角形ABC内接于⊙O,D为线段OA的中点,则eq \(BD,\s\up6(→))=( )
A.eq \f(2,3)eq \(BA,\s\up6(→))+eq \f(1,6)eq \(BC,\s\up6(→)) B.eq \f(4,3)eq \(BA,\s\up6(→))-eq \f(1,6)eq \(BC,\s\up6(→))
C.eq \(BA,\s\up6(→))+eq \f(1,3)eq \(AE,\s\up6(→)) D.eq \f(2,3)eq \(BA,\s\up6(→))+eq \f(1,3)eq \(AE,\s\up6(→))
11. 设a是已知的平面向量且a≠0,关于向量a的分解,有如下四个命题(向量b,c和a在同一平面内且两两不共线),则真命题是( )
A.给定向量b,总存在向量c,使a=b+c
B.给定向量b和c,总存在实数λ和μ,使a=λb+μc
C.给定单位向量b和正数μ,总存在单位向量c和实数λ,使a=λb+μc
D.给定正数λ和μ,总存在单位向量b和单位向量c,使a=λb+μc
12. 如图,B是AC的中点,eq \(BE,\s\up6(→))=2eq \(OB,\s\up6(→)),P是平行四边形BCDE内(含边界)的一点,且eq \(OP,\s\up6(→))=xeq \(OA,\s\up6(→))+yeq \(OB,\s\up6(→))(x,y∈R),则下列结论中正确的是( )
A.当x=0时,y∈[2,3]
B.当P是线段CE的中点时,x=-eq \f(1,2),y=eq \f(5,2)
C.若x+y为定值1,则在平面直角坐标系中,点P的轨迹是一条线段
D.当P在C点时,x=1,y=2
【填空题】
13. 设e1,e2是平面内一组基向量,且a=e1+2e2,b=-e1+e2,则向量e1+e2可以表示为另一组基向量a,b的线性组合,即e1+e2=________a+________b.
14. 已知点A(2,3),B(4,5),C(7,10),若eq \(AP,\s\up6(→))=eq \(AB,\s\up6(→))+λeq \(AC,\s\up6(→))(λ∈R),且点P在直线x-2y=0上,则λ的值为________.
15. 在△AOB中,eq \(AC,\s\up6(→))=eq \f(1,5)eq \(AB,\s\up6(→)),D为OB的中点,若eq \(DC,\s\up6(→))=λeq \(OA,\s\up6(→))+μeq \(OB,\s\up6(→)),则λμ的值为________.
16. 已知O为坐标原点,向量eq \(OA,\s\up6(→))=(1,2),eq \(OB,\s\up6(→))=(-2,-1),若2eq \(AP,\s\up6(→))=eq \(AB,\s\up6(→)),则|eq \(OP,\s\up6(→))|=________.
【解答题】
17. 已知a=(1,0),b=(2,1),
(1)当k为何值时,ka-b与a+2b共线;
(2)若eq \(AB,\s\up6(→))=2a+3b,eq \(BC,\s\up6(→))=a+mb且A,B,C三点共线,求m的值.
18. 已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设eq \(AB,\s\up6(→))=a,eq \(BC,\s\up6(→))=b,eq \(CA,\s\up6(→))=c,且eq \(CM,\s\up6(→))=3c,eq \(CN,\s\up6(→))=-2b.
(1)求3a+b-3c;
(2)求满足a=mb+nc的实数m,n;
(3)求M,N的坐标及向量eq \(MN,\s\up6(→))的坐标.
19. 如图,在△ABC中,eq \(AM,\s\up6(→))=eq \f(3,4)eq \(AB,\s\up6(→))+eq \f(1,4)eq \(AC,\s\up6(→)).
(1)求△ABM与△ABC的面积之比;
(2)若N为AB中点,eq \(AM,\s\up6(→))与eq \(CN,\s\up6(→))交于点P,且eq \(AP,\s\up6(→))=xeq \(AB,\s\up6(→))+yeq \(AC,\s\up6(→))(x,y∈R),求x+y的值.
20. 如图,已知平面内有三个向量eq \(OA,\s\up6(→)),eq \(OB,\s\up6(→)),eq \(OC,\s\up6(→)),其中eq \(OA,\s\up6(→))与eq \(OB,\s\up6(→))的夹角为120°,eq \(OA,\s\up6(→))与eq \(OC,\s\up6(→))的夹角为30°,且|eq \(OA,\s\up6(→))|=|eq \(OB,\s\up6(→))|=1,|eq \(OC,\s\up6(→))|=2eq \r(3).若eq \(OC,\s\up6(→))=λeq \(OA,\s\up6(→))+μeq \(OB,\s\up6(→))(λ,μ∈R),求λ+μ的值.
21. 已知点O为坐标原点,A(0,2),B(4,6),eq \(OM,\s\up6(→))=t1eq \(OA,\s\up6(→))+t2eq \(AB,\s\up6(→)).
(1)求点M在第二或第三象限的充要条件;
(2)求证:当t1=1时,不论t2为何实数,A,B,M三点共线.
22. 已知点A,B为单位圆O上的两点,点P为单位圆O所在平面内的一点,且eq \(OA,\s\up6(→))与eq \(OB,\s\up6(→))不共线.
(1)在△OAB中,点P在AB上,且eq \(AP,\s\up6(→))=2eq \(PB,\s\up6(→)),若eq \(AP,\s\up6(→))=req \(OB,\s\up6(→))+seq \(OA,\s\up6(→)),求r+s的值;
(2)已知点P满足eq \(OP,\s\up6(→))=meq \(OA,\s\up6(→))+eq \(OB,\s\up6(→))(m为常数),若四边形OABP为平行四边形,求m的值.
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