人教版2022届一轮复习打地基练习 用数量积判断两直线垂直
展开1.设a→,b→是非零向量,则“a→⊥b→”是“|a→+2b→|=|a→−2b→|”的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
2.已知向量m→=(λ+1,1),n→=(λ+2,2),若(2m→+n→)⊥(m→−n→),则λ=( )
A.﹣1B.−113C.−83D.2
3.已知向量a→=(3,4),b→=(x,﹣5),若a→⊥(2a→+b→),则x=( )
A.0B.﹣2C.6D.﹣10
4.已知向量a→=(1,3),向量b→=(x,﹣1),若a→⊥b→,则实数x的值为( )
A.﹣3B.3C.﹣1D.1
5.已知向量a→=(1,m),b→=(3,−1),若a→⊥b→,则m=( )
A.−13B.13C.3D.﹣3
6.已知a→+b→=(1,2),c→=(−3,−4),且b→⊥c→,则a→在c→方向上的投影是( )
A.115B.﹣11C.−115D.11
7.设非零向量a→,b→的夹角为θ.若|b→|=2|a→|,且(a→+2b→)⊥(3a→−b→),则θ等于( )
A.30°B.60°C.120°D.150°
8.已知向量a→=(1,2),b→=(x,﹣2),且a→⊥b→,则|a→+b→|=( )
A.5B.5C.42D.31
9.已知向量a→=(1,2),b→=(﹣4,m),若a→与b→垂直,则实数m=( )
A.2B.﹣2C.﹣8D.8
10.已知a→=(1,3),b→=(2,2),c→=(n,﹣1),若(a→−c→)⊥b→,则n等于( )
A.3B.4C.5D.6
11.已知向量m→=(2a,﹣1),n→=(3,a+2),若m→⊥n→,则a=( )
A.1B.35C.13D.25
12.已知平面向量a→=(1,m),b→=(0,2),若b→⊥(3a→−mb→),则实数m=( )
A.﹣1B.0C.1D.2
13.在△ABC中,∠A=90°,AB→=(2−k,2),AC→=(2,3),则k的值是( )
A.5B.﹣5C.32D.−32
二.填空题(共10小题)
14.已知非零向量a→,b→,|a→|=2,向量a→在向量b→上的投影为﹣1,a→⊥(a→+2b→),则|b→|= .
15.在直角坐标系xOy中,已知OA→=(﹣1,t),OB→=(2,2),若△OAB是直角三角形,则实数t的值为 .
16.在△ABC中,a,b,c分别是内角A,B,C的对边,且a=2,b=3,m→=(csC,sinC),n→=(2,−233),若m→⊥n→,则c= .
17.已知向量a→=(1,3),b→=(3,4),若(a→−λb→)⊥b→,则λ= .
18.已知向量a→=(3,﹣2),b→=(1,m),若a→⊥(a→−b→),则m= .
19.已知a→=(1,x),b→=(x,4),若(a→+b→)⊥(2a→−b→),则x的值是 .
20.已知向量a→=(2,3),b→=(﹣1,m),且a→与a→+b→垂直,则m= .
21.已知向量a→=(1,2),向量b→=(x,−2),且a→⊥(a→−b→),则实数x等于 .
22.已知|a→|=2,|b→|=2,a→与b→的夹角为45°,且λb→−a→与a→垂直,则实数λ= .
23.已知非零向量a→,b→满足|a→|=4|b→|,且b→⊥(a→+2b→),则a→与b→的夹角为 .
三.解答题(共5小题)
24.已知向量a→与b→的夹角为60°,|a→|=2,b→=(1,0).
(1)求|a→−2b→|;
(2)若(a→+tb→)⊥(2a→−b→),求实数t的值.
25.设e1→,e2→是两个相互垂直的单位向量,且a→=e1→+2e2→,b→=3e1→+λe2→.
(1)若a→∥b→,求λ的值;
(2)若a→⊥b→,求λ的值.
26.已知a→=(1,0),b→=(2,1).
(1)当m为何值时,a→+b→与a→+mb共线?
(2)当m为何值时,12a→+b→与a→+mb→垂直?
(3)当m为何值时,12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角?
27.已知向量a→=(1,3),b→=(x,2).
(1)若(2a→−b→)⊥b→时,求x的值;
(2)若向量a→与向量b→的夹角为锐角,求实数x的取值范围.
28.平面内给定三个向量a→=(1,2),b→=(−1,1),c→=(3,3).
(1)若(a→+kc→)∥(b→−a→),求实数k;
(2)若(a→+kc→)⊥(a→+2b→),求实数k.
人教版2022届一轮复习打地基练习 用数量积判断两直线垂直
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.设a→,b→是非零向量,则“a→⊥b→”是“|a→+2b→|=|a→−2b→|”的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
【分析】根据向量数量积的应用,结合充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
【解答】解:若“|a→+2b→|=|a→−2b→|,
则平方得|a→|2+4|b→|2+4a→•b→=|a→|2+4|b→|2﹣4a→•b→,
即4a→•b→=−4a→•b→,
得a→•b→=0,即a→⊥b→,
则“a→⊥b→”是“|a→+2b→|=|a→−2b→|的充要条件,
故选:C.
2.已知向量m→=(λ+1,1),n→=(λ+2,2),若(2m→+n→)⊥(m→−n→),则λ=( )
A.﹣1B.−113C.−83D.2
【分析】利用平面向量坐标运算法则求出2m→+n→=(3λ+4,4),m→−n→=(﹣1,﹣1),再由(2m→+n→)⊥(m→−n→),能求出λ的值.
【解答】解:∵向量m→=(λ+1,1),n→=(λ+2,2),
∴2m→+n→=(3λ+4,4),m→−n→=(﹣1,﹣1),
∵(2m→+n→)⊥(m→−n→),
∴(2m→+n→)•(m→−n→)=(﹣1)×(3λ+4)+4×(﹣1)=0,
解得λ=−83.
故选:C.
3.已知向量a→=(3,4),b→=(x,﹣5),若a→⊥(2a→+b→),则x=( )
A.0B.﹣2C.6D.﹣10
【分析】由已知先求出2a→+b→,然后结合向量数量积的性质的坐标表示可求.
【解答】解:因为a→=(3,4),b→=(x,﹣5),
所以2a→+b→=(6+x,3),
若a→⊥(2a→+b→),则3(6+x)+12=0,
故x=﹣10.
故选:D.
4.已知向量a→=(1,3),向量b→=(x,﹣1),若a→⊥b→,则实数x的值为( )
A.﹣3B.3C.﹣1D.1
【分析】根据a→⊥b→即可得出a→⋅b→=0,进行数量积的坐标运算即可求出x的值.
【解答】解:∵a→⊥b→,
∴a→⋅b→=x−3=0,
∴x=3.
故选:B.
5.已知向量a→=(1,m),b→=(3,−1),若a→⊥b→,则m=( )
A.−13B.13C.3D.﹣3
【分析】根据a→⊥b→即可得出a→⋅b→=0,进行数量积的坐标运算即可求出m的值.
【解答】解:∵a→⊥b→;
∴a→⋅b→=3−m=0;
∴m=3.
故选:C.
6.已知a→+b→=(1,2),c→=(−3,−4),且b→⊥c→,则a→在c→方向上的投影是( )
A.115B.﹣11C.−115D.11
【分析】由a→+b→=(1,2),c→=(−3,−4),且b→⊥c→列式求出a→⋅c→=−11,求出|c→|后可得|a→|cs<a→,c→>=a→⋅c→|c→|=−115.
【解答】解:∵a→+b→=(1,2),c→=(−3,−4),且b→⊥c→,
∴b→⋅c→=0,
∴(a→+b→)⋅c→=a→⋅c→+b→⋅c→=−3−8=−11
∴a→⋅c→=−11.
又a→⋅c→=|a→||c→|cs<a→,c→>,|c→|=(−3)2+(−4)2=5.
∴a→在c→方向上的投影是
|a→|cs<a→,c→>=a→⋅c→|c→|=−115.
故选:C.
7.设非零向量a→,b→的夹角为θ.若|b→|=2|a→|,且(a→+2b→)⊥(3a→−b→),则θ等于( )
A.30°B.60°C.120°D.150°
【分析】由题意利用两个向量垂直的性质,两个向量数量积的定义,求得csθ 的值,可得θ的值.
【解答】解:∵非零向量a→,b→的夹角为θ,若|b→|=2|a→|,且(a→+2b→)⊥(3a→−b→),
∴(a→+2b→)•(3a→−b→)=3a→2+5a→⋅b→−2b→2=3a→2+5|a→|•|2a→|csθ﹣8a→2=0,
∴csθ=12,∴θ=60°,
故选:B.
8.已知向量a→=(1,2),b→=(x,﹣2),且a→⊥b→,则|a→+b→|=( )
A.5B.5C.42D.31
【分析】根据平面向量的坐标表示与运算性质,列出方程求出x的值,再求模长.
【解答】解:向量a→=(1,2),b→=(x,﹣2),
且a→⊥b→,
∴x+2×(﹣2)=0,
解得x=4;
∴a→+b→=(5,0),
∴|a→+b→|=5.
故选:A.
9.已知向量a→=(1,2),b→=(﹣4,m),若a→与b→垂直,则实数m=( )
A.2B.﹣2C.﹣8D.8
【分析】根据a→与b→垂直即可得出a→⋅b→=0,然后进行向量坐标的数量积运算即可求出m的值.
【解答】解:∵a→⊥b→,∴a→⋅b→=−4+2m=0,解得m=2.
故选:A.
10.已知a→=(1,3),b→=(2,2),c→=(n,﹣1),若(a→−c→)⊥b→,则n等于( )
A.3B.4C.5D.6
【分析】先求出a→−c→=(1﹣n,4).再由(a→−c→)⊥b→,能求出n.
【解答】解:∵a→=(1,3),b→=(2,2),c→=(n,﹣1),
∴a→−c→=(1﹣n,4).
∵(a→−c→)⊥b→,
∴(a→−c→)⋅b→=(1﹣n)×2+4×2=0,
解得n=5.
故选:C.
11.已知向量m→=(2a,﹣1),n→=(3,a+2),若m→⊥n→,则a=( )
A.1B.35C.13D.25
【分析】由已知结合向量数量积的坐标表示即可直接求解.
【解答】解:由题意得m→⋅n→=2a×3﹣(a+2)=0,
解得a=25.
故选:D.
12.已知平面向量a→=(1,m),b→=(0,2),若b→⊥(3a→−mb→),则实数m=( )
A.﹣1B.0C.1D.2
【分析】可求出3a→−mb→=(3,m),然后根据b→⊥(3a→−mb→)可得出b→⋅(3a→−mb→)=0,然后进行向量坐标的数量积的运算,即可求出m的值.
【解答】解:∵3a→−mb→=(3,m),b→=(0,2),且b→⊥(3a→−mb→),
∴b→⋅(3a→−mb→)=2m=0,解得m=0.
故选:B.
13.在△ABC中,∠A=90°,AB→=(2−k,2),AC→=(2,3),则k的值是( )
A.5B.﹣5C.32D.−32
【分析】由题意利用两个向量的数量积公式、两个向量垂直的性质,求出k的值.
【解答】解:△ABC中,∵∠A=90°,AB→=(2−k,2),AC→=(2,3),
∴AB→⋅AC→=2(2﹣k)+3×2=0,求得k=5,
故选:A.
二.填空题(共10小题)
14.已知非零向量a→,b→,|a→|=2,向量a→在向量b→上的投影为﹣1,a→⊥(a→+2b→),则|b→|= 2 .
【分析】由于a→⊥(a→+2b→),所以a→•(a→+2b→)=a→2+2a→•b→=0,已知|a→|=2,可求出a→•b→的值;再根据向量a→在向量b→上的投影为﹣1,代入公式a→⋅b→|b→|=−1,求出即可.
【解答】解:∵a→⊥(a→+2b→),∴a→•(a→+2b→)=a→2+2a→•b→=0,∴a→•b→=−12a→2=−12|a→|2=﹣2,由向量a→在向量b→上的投影为﹣1,知,a→⋅b→|b→|=−1,∴|b→|=−a→•b→=2.
故答案为:2.
15.在直角坐标系xOy中,已知OA→=(﹣1,t),OB→=(2,2),若△OAB是直角三角形,则实数t的值为 1或5 .
【分析】先求出AB→=(3,2﹣t),再分别考查∠AOB为直角,∠ABO为直角,∠BAO为直角的情况,分别利用向量垂直的性质求解.
【解答】解:∵OA→=(﹣1,t),OB→=(2,2),
∴AB→=(3,2﹣t),
当∠AOB为直角时,
∴OA→⋅OB→=−2+2t=0.解得t=1.
当∠ABO为直角时,
AB→⋅OB→=6+4﹣2t=0,解得t=5,
当∠BAO为直角时,
AB→⋅OA→=−3+t(2﹣t)=0,无解,
综上,t的值为1或5.
故答案为:1或5.
16.在△ABC中,a,b,c分别是内角A,B,C的对边,且a=2,b=3,m→=(csC,sinC),n→=(2,−233),若m→⊥n→,则c= 7 .
【分析】根据m→⊥n→即可得出m→⋅n→=0,进行数量积的坐标运算即可得出tanC=3,由0<C<π即可求出C=π3,又知道a=2,b=3,这样根据余弦定理即可求出c的值.
【解答】解:∵m→⊥n→;
∴m→⋅n→=2csC−233sinC=0;
∴tanC=3;
∵0<C<π;
∴C=π3;
又a=2,b=3;
∴由余弦定理得,c2=a2+b2﹣2abcsC=4+9﹣6=7;
∴c=7.
故答案为:7.
17.已知向量a→=(1,3),b→=(3,4),若(a→−λb→)⊥b→,则λ= 35 .
【分析】利用向量的坐标运算求得a→−λb→=(1﹣3λ,3﹣4λ),再由(a→−λb→)⊥b→,可得(a→−λb→)•b→=0,即可求解λ的值.
【解答】解:因为向量a→=(1,3),b→=(3,4),
则a→−λb→=(1﹣3λ,3﹣4λ),
又(a→−λb→)⊥b→,
所以(a→−λb→)•b→=3(1﹣3λ)+4(3﹣4λ)=15﹣25λ=0,
解得λ=35.
故答案为:35.
18.已知向量a→=(3,﹣2),b→=(1,m),若a→⊥(a→−b→),则m= ﹣5 .
【分析】根据平面向量的坐标运算与数量积的定义,列方程求出m的值.
【解答】解:向量a→=(3,﹣2),b→=(1,m),则a→−b→=(2,﹣m﹣2),
又a→⊥(a→−b→),所以a→•(a→−b→)=0,
即3×2﹣2×(﹣m﹣2)=0,解得m=﹣5.
故答案为:﹣5.
19.已知a→=(1,x),b→=(x,4),若(a→+b→)⊥(2a→−b→),则x的值是 ﹣7或2 .
【分析】由题意利用两个向量坐标形式的运算,求得(a→+b→)和(2a→−b→)的坐标,再利用两个向量垂直的性质,两个向量的数量积公式,求得x的值.
【解答】解:已知a→=(1,x),b→=(x,4),若(a→+b→)⊥(2a→−b→),
则 (a→+b→)=(1+x,x+4),(2a→−b→)=(2﹣x,2x﹣4),
∴(a→+b→)•(2a→−b→)=(1+x,x+4)•(2﹣x,2x﹣4)=(1+x)(2﹣x)+(x+4)(2x﹣4)
=x2+5x﹣14=0,
∴x=﹣7,或x=2,
故答案为:﹣7 或2.
20.已知向量a→=(2,3),b→=(﹣1,m),且a→与a→+b→垂直,则m= −113 .
【分析】由向量的坐标运算求出a→+b→,再由两向量垂直数量积为0可得关于m的方程,即可求解.
【解答】解:∵向量a→=(2,3),b→=(﹣1,m),
∴a→+b→=(1,3+m),
∵a→与a→+b→垂直,∴2+3(3+m)=0,解得m=−113.
故答案为:−113.
21.已知向量a→=(1,2),向量b→=(x,−2),且a→⊥(a→−b→),则实数x等于 9 .
【分析】利用两个向量共线,它们的坐标满足x1y2﹣x2y1=0,解方程求得x的值.
【解答】解:∵向量a→=(1,2),向量b→=(x,−2),
∴a→−b→=(1﹣x,4).
∴a→⊥(a→−b→),
∴a→⋅(a→−b→)=(1,2)•(1﹣x,4)=1﹣x+8=0,
∴x=9,
故答案为 9.
22.已知|a→|=2,|b→|=2,a→与b→的夹角为45°,且λb→−a→与a→垂直,则实数λ= 2 .
【分析】根据条件即可求出a→⋅b→=22,a→2=4,而根据λb→−a→与a→垂直即可得出(λb→−a→)⋅a→=0,进行数量积的运算即可求出λ.
【解答】解:∵a→⋅b→=22,a→2=4,
又λb→−a→与a→垂直,
∴(λb→−a→)⋅a→=λa→⋅b→−a→2=22λ−4=0,
∴λ=2.
故答案为:2.
23.已知非零向量a→,b→满足|a→|=4|b→|,且b→⊥(a→+2b→),则a→与b→的夹角为 2π3 .
【分析】由题意求出a→•b→=−2|b→|2,计算csθ的值,从而求得a→与b→的夹角θ.
【解答】解:由|a→|=4|b→|≠0,且b→⊥(a→+2b→),
所以b→•(a→+2b→)=a→•b→+2b→2=0,
求得a→•b→=−2|b→|2,
所以csθ=a→⋅b→|a→|×|b→|=−2|b→|24|b→|×|b→|=−12,
又θ∈[0,π],
所以a→与b→的夹角为2π3.
故答案为:2π3.
三.解答题(共5小题)
24.已知向量a→与b→的夹角为60°,|a→|=2,b→=(1,0).
(1)求|a→−2b→|;
(2)若(a→+tb→)⊥(2a→−b→),求实数t的值.
【分析】(1)根据条件可求出|b→|=1,进而求出a→⋅b→=1,然后根据|a→−2b→|=(a→−2b→)2进行向量数量积的运算即可求出|a→−2b→|的值;
(2)根据(a→+tb→)⊥(2a→−b→)可得出(a→+tb→)⋅(2a→−b→)=0,然后进行数量积的运算即可求出t的值.
【解答】解:(1)∵<a→,b→>=60°,|a→|=2,|b→|=1,
∴a→⋅b→=1,
∴|a→−2b→|=(a→−2b→)2=a→2−4a→⋅b→+4b→2=4−4+4=2;
(2)∵(a→+tb→)⊥(2a→−b→),
∴(a→+tb→)⋅(2a→−b→)=2a→2+(2t−1)a→⋅b→−tb→2=8+(2t﹣1)﹣t=0,解得t=﹣7.
25.设e1→,e2→是两个相互垂直的单位向量,且a→=e1→+2e2→,b→=3e1→+λe2→.
(1)若a→∥b→,求λ的值;
(2)若a→⊥b→,求λ的值.
【分析】(1)由题意利用两个向量平行的性质,求得λ的值.
(2)由题意利用利用两个向量垂直的性质、两个向量的数量积公式,求得λ.
【解答】解:(1)∵e1→,e2→是两个相互垂直的单位向量,且a→=e1→+2e2→,b→=3e1→+λe2→.
若a→∥b→,则有31=λ2,∴λ=6.
(2)若a→⊥b→,由于e1→•e2→=0,
则a→⋅b→=3e1→2+(λ﹣6)e1→•e2→+2λe2→2=3+0+2λ=0,
∴λ=−32.
26.已知a→=(1,0),b→=(2,1).
(1)当m为何值时,a→+b→与a→+mb共线?
(2)当m为何值时,12a→+b→与a→+mb→垂直?
(3)当m为何值时,12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角?
【分析】(1)分别求出a→+b→=(3,1),a→+mb→=(1+2m,m),由a→+b→与a→+mb共线,列出方程,能求出当m为1时,a→+b→与a→+mb共线.
(2)分别求出12a→+b→=(52,1),a→+mb→=(1+2m,m),由12a→+b→与a→+mb→垂直,列出方程能求出当m为−512时,12a→+b→与a→+mb→垂直.
(3)求出12a→+b→=(52,1),a→+mb→=(1+2m,m),由12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角,列出不等式能求出当m>−512时,12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角.
【解答】解:(1)a→=(1,0),b→=(2,1).
a→+b→=(3,1),a→+mb→=(1+2m,m),
∵a→+b→与a→+mb共线,
∴1+2m3=m1,
解得1+2m=3m,解得m=1.
∴当m为1时,a→+b→与a→+mb共线.
(2)12a→+b→=(52,1),a→+mb→=(1+2m,m),
∵12a→+b→与a→+mb→垂直,
∴(12a→+b→)•(a→+mb→)=52(1+2m)+m=0,
解得m=−512.
∴当m为−512时,12a→+b→与a→+mb→垂直.
(3)∵12a→+b→=(52,1),a→+mb→=(1+2m,m),12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角,
∴(12a→+b→)•(a→+mb→)=52(1+2m)+m>0,且1+2m52≠m1,
解得m>−512,且m≠2.
∴当−512<m<2或m>2时,12a→+b→与a→+mb→夹角为锐角.
27.已知向量a→=(1,3),b→=(x,2).
(1)若(2a→−b→)⊥b→时,求x的值;
(2)若向量a→与向量b→的夹角为锐角,求实数x的取值范围.
【分析】(1)可求出2a→−b→=(2−x,4),然后根据(2a→−b→)⊥b→可得出(2a→−b→)⋅b→=0,然后进行数量积的坐标运算即可求出x的值;
(2)根据题意可知,a→⋅b→>0且a→,b→不共线,然后可得出x+6>03x≠2,然后解出x的范围即可.
【解答】解:(1)∵向量a→=(1,3),b→=(x,2),
∴2a→−b→=(2−x,4),
∵(2a→−b→)⊥b→,∴(2a→−b→)⋅b→=0,∴x2﹣2x﹣8=0,
解得x=﹣2或x=4;
(2)∵向量a→与向量b→的夹角为锐角,
∴a→⋅b→>0,且向量a→与向量b→不共线,
∴x+6>03x≠2,解得x>﹣6,且x≠23,
∴x的取值范围为{x|x>−6,且x≠23}.
28.平面内给定三个向量a→=(1,2),b→=(−1,1),c→=(3,3).
(1)若(a→+kc→)∥(b→−a→),求实数k;
(2)若(a→+kc→)⊥(a→+2b→),求实数k.
【分析】(1)利用向量坐标运算法则求出a→+kc→,b→−a→,再由(a→+kc→)∥(b→−a→),列方程能求出实数k.
(2)利用向量坐标运算法则求出a→+kc→,a→+2b→,再由(a→+kc→)⊥(a→+2b→),能求出实数k.
【解答】解:(1)∵向量a→=(1,2),b→=(−1,1),c→=(3,3).
∴a→+kc→=(1+3k,2+3k),b→−a→=(﹣2,﹣1),
∵(a→+kc→)∥(b→−a→),
∴−21+3k=−12+3k,
解得实数k=﹣1.
(2)∵a→+kc→=(1+3k,2+3k),a→+2b→=(﹣1,4),
(a→+kc→)⊥(a→+2b→),
∴(a→+kc→)•(a→+2b→)=﹣1×(1+3k)+4×(2+3k)=0,
解得实数k=−79.
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