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    第8章 平面向量(章节压轴题专练)-2021-2022学年高一数学下册期末考试高分直通车(沪教版2020必修第二册)

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    第8章 平面向量(章节压轴题专练)-2021-2022学年高一数学下册期末考试高分直通车(沪教版2020必修第二册)

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    这是一份第8章 平面向量(章节压轴题专练)-2021-2022学年高一数学下册期末考试高分直通车(沪教版2020必修第二册),文件包含第8章平面向量章节压轴题专练解析版docx、第8章平面向量章节压轴题专练原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共44页, 欢迎下载使用。
    第8章 平面向量章节压轴题专练
    一、单选题
    1.(2020·上海市行知中学高二月考)已知A、B是单位圆O上的两点(O为圆心),∠AOB=120°,点C是线段AB上不与A、B重合的动点.MN是圆O的一条直径,则的取值范围是
    A.[,0) B.[,0] C.[,1) D.[,1]
    【答案】A
    【详解】建立如图所示的坐标系,



    到直线的距离,
    则,
    的取值范围是,
    故选A.
    2.(2018·上海闵行区·闵行中学高二期中)已知向量,,满足,,,,分别是线段,的中点,若,则向量与的夹角为
    A. B. C. D.
    【答案】B
    【详解】依题意,四边形为平行四边形,因此,因此,,因此,可得,又,因此,故选B.
    3.(2020·上海交通大学附属中学嘉定分校高二月考)已知、、是平面向量,是单位向量.若非零向量与的夹角为,向量满足,则的最小值是
    A. B. C.2 D.
    【答案】A
    【分析】先确定向量、所表示的点的轨迹,一个为直线,一个为圆,再根据直线与圆的位置关系求最小值.
    【详解】设,
    则由得,
    由得
    因此,的最小值为圆心到直线的距离减去半径1,为选A.
    【点睛】以向量为载体求相关变量的取值范围,是向量与函数、不等式、三角函数、曲线方程等相结合的一类综合问题.通过向量的坐标运算,将问题转化为解方程、解不等式、求函数值域或直线与曲线的位置关系,是解决这类问题的一般方法.
    4.(2019·宝山区·上海交大附中高二月考)凸四边形就是没有角度数大于的四边形,把四边形任何一边向两方延长,其他各边都在延长所得直线的同一旁,这样的四边形叫做凸四边形,如图,在凸四边形中,,,,,当变化时,对角线的最大值为

    A.3 B.4 C. D.
    【答案】C
    【分析】设,,利用余弦定理与正弦定理,表示出与
    ,在中,由余弦定理求得的表达式,根据三角函数值的有界性即可求得最大值.
    【详解】设,
    在中,由余弦定理可得
    所以,即
    在中,由正弦定理可得 ,则,
    在中,由余弦定理可得
    而由条件可知,,
    所以

    结合,代入化简可得
    所以当时,取得最大值为
    此时取得最大值为
    所以选C
    【点睛】本题考查了正弦定理与余弦定理在解三角形中的应用,涉及的计算、化简较为复杂,要求熟练掌握三角函数式的变形,属于中档题.
    5.(2019·上海市新川中学高二月考)已知点P为ABC内一点,,则△APB,△APC,△BPC的面积之比为( )
    A. B. C. D.
    【答案】D
    【分析】先将已知向量式化为两个向量共线的形式,再利用平行四边形法则及向量数乘运算的几何意义,三角形面积公式确定面积之比
    【详解】解:,,如图:



    、、三点共线,且,为三角形的中位线


    ,,的面积之比等于
    故选:.
    【点睛】本题考查了向量式的化简,向量加法的平行四边形法则,向量数乘运算的几何意义等向量知识,充分利用向量共线是解决本题的关键
    6.(2018·上海市七宝中学)如图,点是半径为1的扇形圆弧上一点,,,若,则的最小值是(  )

    A. B. C. D.
    【答案】B
    【分析】对两边同时平方可得出的关系,通过三角换元即可求解.
    【详解】由题:,点是半径为1的扇形圆弧上一点,则,
    则,
    即,,
    化简得:,令,

    因为,,,先增大后减小,
    所以的最小值为较小值,
    即的最小值为,
    所以的最小值为1.
    故选:B
    【点睛】此题考查通过向量线性关系求参数取值范围,此题常见处理办法可以平方处理然后三角换元,可以建立直角坐标系用坐标求解,还可根据等和线定理数形结合求解.
    7.(2020·宝山区·上海交大附中高一期末)是平面上一定点,是平面上不共线的三个点,动点满足,,则点的轨迹一定经过的( )
    A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心
    【答案】B
    【分析】先根据、分别表示向量、方向上的单位向量,确定的方向与的角平分线一致,再由可得到,可得答案.
    【详解】解:、分别表示向量、方向上的单位向量,
    的方向与的角平分线一致,
    又,

    向量的方向与的角平分线一致
    点的轨迹一定经过的内心.
    故选:B.
    【点睛】本题考查平面向量的线性运算和向量的数乘,以及对三角形内心的理解,考查化简运算能力.
    8.(2019·上海市七宝中学高二期中)已知O是所在平面上的一点,若(其中P是所在平面内任意一点),则O点是的( )
    A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心
    【答案】B
    【分析】将所给向量表达式进行变形,表示成与方向上的单位向量的形式,由向量加法运算的性质即可知O在角平分线上,即可得解.
    【详解】因为
    则,即
    移项可得


    因为
    所以
    化简可得,即
    设为方向上的单位向量,为方向上的单位向量
    所以,


    所以
    则在的角平分线上
    同理可知 在的角平分线上
    因而为的内心
    故选:B
    【点睛】本题考查了向量线性运算的化简及应用,三角形内心的向量表示形式,化简过程较为复杂,属于中档题.
    二、填空题
    9.(2020·上海市向明中学高二月考)已知与相交于点,线段是圆的一条动弦,且,则的最小值是___________.
    【答案】
    【分析】由两直线方程可知两直线垂直,且分别过定点(3,1)、(1,3),所以点P的轨迹为以两定点连线段为直径的圆,方程为(x﹣2)2+(y﹣2)2=2。因为要求的最小值,可作垂直线段CD⊥AB,根据向量的运算可得,,根据条件求得CD的长度为1,所以点D的轨迹为。根据两圆方程可知点P的轨迹与点D的轨迹外离,故的最小值为两圆的圆心距减去两圆的半径。
    【详解】∵l1:mx﹣y﹣3m+1=0与l2:x+my﹣3m﹣1=0,
    ∴l1⊥l2,l1过定点(3,1),l2过定点(1,3),
    ∴点P的轨迹方程为圆(x﹣2)2+(y﹣2)2=2,
    作垂直线段CD⊥AB,CD==1,
    所以点D的轨迹为,
    则,
    因为圆P和圆D的圆心距为,
    所以两圆外离,
    所以|PD|最小值为,
    所以的最小值为4﹣2.
    故答案为:4﹣2.
    【点睛】平面向量具有代数与几何双重身份,是沟通代数与几何的桥梁。平面向量模的最值问题一般以选择题或填空题的形式出现。解决此类问题关键在于正确运用相关知识,进行合理转化,常用方法有(1)利用向量基本知识转化为函数最值问题;(2)利用坐标进行转化,结合图形求最值;(3)利用向量模的性质求解;(4)利用几何意义,数形结合求解。
    10.(2018·上海复旦附中高二期中)如图,边长为4的正方形中,半径为1的动圆Q的圆心Q在边CD和DA上移动(包含端点A,C,D),P是圆Q上及其内部的动点,设,则的取值范围是_____________.

    【答案】
    【分析】建立如图所示平面直角坐标系,可得,=( 4,0),.由图可知,当动圆Q的圆心经过点D时,P.此时m+n取得最大值:4m+4n=8+,可得m+n=2+ .当动圆Q的圆心为点C或点A时,利用三角函数求m+n的最小值.
    【详解】
    解:如图所示,边长为4的长方形ABCD中,动圆Q的半径为1,圆心Q在边CD和DA上移动(包含端点A,C,D),P是圆Q上及内部的动点,
    向量 (m,n为实数),
    =(0,4),=( 4,0),可得 =( 4m,4n).
    当动圆Q的圆心经过点D时,如图:P.
    此时m+n取得最大值:4m+4n=8+ ,可得m+n=2+ .
    当动圆Q的圆心为点C时,BP与⊙C相切且点P在x轴的下方时,=(4+cosθ,sinθ),
    此时,4m+4n=4﹣ sin(θ+ ),
    m+n取得最小值为:1﹣,此时P( 4﹣ ,﹣).
    同理可得,当动圆Q的圆心为点A时,BP与⊙A相切且点P在y轴的左方时,
    m+n取得最小值为:1﹣,此时P(-,4﹣).
    ∴则m+n的取值范围为
    故答案为.
    【点睛】本题考查了向量的坐标运算、点与圆的位置关系,考查了分类讨论思想方法,考查了推理能力与计算能力.
    11.(2019·上海闵行区·高二期中)在直角中,,,,是内一点,且,若(),则的最大值为________
    【答案】
    【分析】将两边同时平方,展开计算可得到关于的等式,进而结合基本不等式可求出的最大值.
    【详解】由题意,,,,.
    将两边同时平方得:,
    则,所以,当且仅当时取等号.
    则,
    即,
    故的最大值为.
    故答案为:.
    【点睛】本题考查了向量的数量积的运用,利用基本不等式求最值是解决本题的一个较好方法.
    12.(2018·上海闵行区·闵行中学高二期中)已知为单位圆的一条弦,为单位圆上的点,若()的最小值为,当点在单位圆上运动时,的最大值为,则线段的长度为________
    【答案】
    【分析】设,则,即为点到直线的距离,再根据弦长公式求解即可
    【详解】设,则,
    ,点在直线上,
    为点到直线的距离,且,

    故答案为:
    【点睛】本题考查弦长公式的应用,考查线性运算,考查直线与圆的位置关系,考查数形结合思想与转化思想
    13.(2018·上海市民办文绮中学高二期中)如图,等腰直角中,点为的重心,过点的直线与两边分别交于两点,且,则的最小值为______

    【答案】
    【分析】根据重心的性质可得,,又,可得,根据三点共线,可得,再根据基本不等式的知识,即求出的最小值.
    【详解】设为线段的中点,因为点为的重心,所以
    ,而,
    即有,根据三点共线,可得,
    因为,当且仅当时取等号,
    所以的最小值为.
    故答案为:.
    【点睛】本题主要考查三角形重心的性质、向量中点公式、共线定理的推论的应用以及利用基本不等式求最值,意在考查学生逻辑推理和数学运算能力.
    14.(2020·上海浦东新区·华师大二附中高二期末)在△中,,,则的最大值为_______.
    【答案】
    【分析】根据向量的数量积运算和余弦定理得,再由正弦定理和三角函数的恒等变换得,,可求得最值.
    【详解】
    在△中,,,由正弦定理得, ,
    ∴,
    , ,


    , ,
    所以的最大值为,
    故答案为:.
    【点睛】此题考查了正弦定理,余弦定理和三角形的面积公式,以及向量的数量积运算,熟练掌握正弦定理进行三角形的边角互化,运用三角函数求最值是解本题的关键,属于中档题.
    15.(2020·上海浦东新区·华师大二附中高二月考)已知点在以为圆心的圆弧上运动,且,若,则的取值范围为________.
    【答案】
    【分析】设为直角坐标系的x轴,建立平面直角坐标系.记与夹角为,求出三个向量坐标,进而利用同角三角函数的平方关系,可得到(其中),结合三角函数的图象和性质,可得答案.
    【详解】
    设为直角坐标系的x轴,建立平面直角坐标系如下图所示,记与夹角为,
    则,,代入,有,
    ∴,∴,故(其中),
    ,,而,,
    当时,取最大值,当,即时,取最小值2,
    ∴的取值范围为,
    故答案为: .

    【点睛】本题考查向量的线性关系,运用三角函数的恒等变换和性质求最值,关键在于建立合适的平面直角坐标系,将所求的式子转化为关于角的三角函数,属于中档题.
    16.(2019·上海浦东新区·华师大二附中高二月考)已知内一点是其外心,,且,则的最大值为________.
    【答案】
    【分析】如图所示,延长交于,令,由三点共线,得,将问题转化为求的最大值,利用解三角形知识,即可得答案.
    【详解】如图所示,延长交于,
    令,
    ∵三点共线,∴,
    ∴取最大值时,取最大值,
    ∴,∵为外接圆的半径定值,
    ∴当取得最小时,取最大值,此时,
    ∴为等腰三角形,且,∴,

    ∵,,
    ∴.
    故答案为:.

    【点睛】本题考查向量在三角形中的运用、同角三角函数基本关系、倍角公式、解三角形,考查函数与方程思想、转化与化归思想、数形结合思想,考查逻辑推理能力和运算求解能力,综合性较强.
    17.(2020·上海杨浦区·复旦附中高一期末)三角形蕴涵大量迷人性质,例如:若点在内部,用分别代表、、的面积,则有.现在假设锐角三角形顶点所对的边长分别为为其垂心,的单位向量分别为,则_________.

    【答案】
    【分析】由可得,根据相似三角形可得,,即,即可得
    【详解】由可得

    根据可得,同理可得,
    所以,
    所以
    故答案为:
    【点睛】本题以三角形中的结论为载体,考查了垂心的性质,涉及三角形面积公式、相似三角形的性质,属于难题.
    18.(2020·上海市实验学校高二期中)在△中,,,点为△内(包括边界)任意一点,若,则的取值范围为________
    【答案】
    【分析】记,可得出,设直线交于点,设,证明出,设,可得出,然后过点作的平行线交于点,进而得出,求出的最大值和最小值,进而可得出的取值范围.
    【详解】记,从而,
    在直线上任取一点,设,
    由于,则存在实数,使得,即,
    ,则,
    设直线交直线于点,过点作直线的平行线交直线于点,
    则,设,则,
    且,即,
    由于、不共线,则,,
    由于与方向相反,则且,
    过点作直线的平行线交于点,
    当点与点重合时,此时取得最小值,此时,即;
    当点与点重合时,此时取得最大值,
    设直线交于点,直线交于点,
    易证,可得,
    ,可得,所以,为线段的中点,
    ,则,
    ,则,
    取的中点,连接,则,且,从而,
    ,则,所以,,
    所以,的最大值为,即.
    综上所述,的取值范围是.

    故答案为:.
    【点睛】本题考查利用平面向量的基本定理求含参代数式的取值范围,考查了等和线性质的应用,考查数形结合思想以及计算能力,属于难题.
    三、解答题
    19.(2019·上海浦东新区·高二期末)在直角坐标平面内,、分别是与x轴、y轴正方向同向的单位向量,对任意正整数n, .
    (1) 若实数,求;
    (2) 设 , 证明点在直线上.
    【答案】(1)= (2)见解析
    【分析】(1)将代入,由,即可求出答案;(2)由,可知,结合,得到,,进而可以求出的坐标,即可证明点在直线上.
    【详解】
    (1),=
    (2)设,则,
    所以;
    即满足方程,所以点在直线上.
    【点睛】本题考查了向量的坐标表示及运算,考查了点与直线的位置关系,属于基础题,解题时要认真审题,注意挖掘题中的条件.
    20.(2019·上海市进才中学高二月考)平面直角坐标系xOy内,点,动点和Q关于原点O对称,,.
    (1)以原点O和点A为顶点作等腰直角三角形ABO,使,求向量坐标;
    (2)若且P、M、A三点共线,求的最小值;
    (3)若,且,,求直线AQ的解析式.
    【答案】(1)或;(2);(3)
    【分析】(1)设出点B坐标,利用等腰直角三角形的两腰相等且两腰相互垂直,结合平面向量的坐标表示建立方程组求解即可;
    (2)根据与共线,利用坐标运算列出方程得到,利用模长公式表示,结合二次函数的性质即可求出最小值;
    (3)将,且,,表示为坐标的形式,列出方程组,求出点Q的坐标,再求出对应的斜率,利用点斜式写出方程即可.
    【详解】
    (1)设,则,
    由题意可得:
    解得: 或
    则向量坐标为或
    (2) ,
    因为与共线,所以
    得:

    当 时,取最小值
    (3)因为,所以
    设 ,则,,

    因为,且,
    所以, ,
    解得 或
    即或
    当时,,所以直线AQ的方程为,即
    当时,,所以直线AQ的方程为,即
    综上所述,直线AQ的解析式为
    【点睛】本题主要考查了平面向量的坐标运算、向量垂直的坐标表示、直线的方程以及模长公式,题目较为综合,着重考查了学生的计算和求解能力,属于难题.
    21.(2018·上海市川沙中学高二期中)设x轴、y轴正方向上的单位向量分别是、,坐标平面上点列分别满足下列两个条件:①且;②且;
    (1)写出及的坐标;
    (2)求的坐标;
    (3)若△的面积是,求的表达式.
    【答案】(1),;(2);(3)
    【分析】(1)由向量的加法,可得解;
    (2)由向量的减法,再累加求和即可;
    (3)由向量的减法得,再累加求和得,
    再求三角形面积即可.
    【详解】解:(1)由==,
    =;
    (2)因为,所以,
    所以=,
    故,
    (3)由,则,

    ==,
    则△的面积为,
    故.
    【点睛】本题考查了向量加法、减法的运算及累加法求通项公式,重点考查了运算能力,属中档题.
    22.(2018·南汇县泥城中学高二月考)在中,,BN与CM交于点E,记,试用和表示向量.
    【答案】
    【分析】利用平面向量基本定理进行转化与求解,关键要确定点E在AC上的具体位置,可以利用待定系数法设出两向量的倍数关系,选取为基底,用两种不同方法表示出,利用表示法唯一确定出点E的准确位置.
    【详解】解:由已知得,

    设,则,
    而,


    同理,设,
    则,


    由与是不共线向量,得,
    解得,

    即.
    【点睛】此题所涉及的量较多,且向量与向量之间的关系较为复杂,因此对学生来说确有一定困难.通过共线向量,增加辅助量来理清向量之间关系是“探索”之所在,即对基本定理的深化及应用.考查学生对平面向量基本定理的认识和理解.
    23.(2018·上海市民办文绮中学高二期中)平面直角坐标系中,为坐标原点,射线与轴正半轴重合,射线在第一象限,且与轴正半轴的夹角为,在上有点列,在上有点,已知,
    (1)求点和的坐标;
    (2)求的坐标;
    (3)求面积的最大值,并求出此时的值.
    【答案】(1)点的坐标为,点的坐标为(2)的坐标为,的坐标为(3)的面积最大为,此时或.
    【分析】(1)由和即可求出点的坐标,由射线在第一象限,且与轴正半轴的夹角为,可求出;
    (2)设,则可由得到,根据等比数列的知识即可求出的坐标,由以及等差数列知识可求出,再根据三角函数的定义即可求出的坐标;
    (3)由的坐标分别求出,再根据三角形的面积公式即可表示出面积,再判断该式的单调性即可求出最大值以及此时的值.
    【详解】
    (1)由得,,因为,所以,即点的坐标为.
    由射线在第一象限,且与轴正半轴的夹角为,,根据三角函数的定义可知,点的坐标为即.
    (2)设,则可由得到,所以为等比数列,
    ,故的坐标为.
    由可知,为等差数列,因为,所以,
    三角函数的定义即可求出的坐标为即.
    (3)由的坐标为,的坐标为,所以,的面积为 ,
    设,令,解得,
    所以 ,故的面积最大为,此时或.
    【点睛】本题主要考查向量与数列的综合,涉及到向量数乘的运算、等差数列、等比数列通项公式的求法,以及三角函数定义和数列单调性的应用,意在考查学生综合运用知识的能力.
    24.(2018·上海市复兴高级中学高二期中)在中,已知,M是BC的中点.
    (1)若,求向量与向量的夹角的余弦值;
    (2)若O是线段AM上任意一点,且,求的最小值;
    (3)若点P是边BC上的一点,且,求的最小值.
    【答案】(1);(2);(3).
    【分析】(1)利用向量夹角公式即可求出向量与向量的夹角的余弦值;
    (2)根据已知条件求出线段AM的长,利用平行四边形法则得到,,
    表示成关于的二次函数,求二次函数的最小值,即可求出结果;
    (3)先用数量积定义把转化为的三角函数的表达式,再利用基本不等式求的最小值,从而得所求.
    【详解】
    (1)设向量与向量的夹角为,
    由,
    (),
    =
    ,同理
    ,
    向量与向量的夹角的余弦值.
    (2),设,
    则,而,
    =
    ==
    当时,的最小值是;
    (3)设,则



    =



    当且仅当时,等号成立,
    的最小值为.
    【点睛】本题考查向量的夹角,数量积的最值以及模长的最值,是向量的综合应用;考查计算能力,推理能力,属于难度大的题目.
    25.(2017·上海杨浦区·复旦附中高二期中)在中,,点为所在平面上一点,满足,(且).
    (1)试用表示;
    (2)若点为的外心,求的值;
    (3)若点在的角平分线上,当时,求的取值范围.
    【答案】(1) ;(2) (3).
    【分析】(1)可化简,化简后可用表示.
    (2)由点为的外心可得,,利用这两个关系式可求的值.
    (3)设为的平分线,则,利用平面向量基本定理和共线向量定理可得:,再根据平面向量基本定理可得,求出的范围后利用数量积可得,从而可得的取值范围.
    【详解】
    (1)因为,所以,
    化简后可得即.
    (2)如图,设、的中点为,连接,则,.

    又,同理,
    所以即,
    同理,整理得到,
    解得.
    (3)如图,为的平分线,则.
    设,.
    故,
    因不共线,故,所以,
    因为,故.
    又,
    故,所以.
    故的取值范围为.

    【点睛】本题考查平面向量基本定理、向量的数量积,解题时注意根据外心、角平分线等几何性质实现向量计算时的转化,本题属于难题.
    26.(2019·上海市南洋模范中学高二月考)设轴、轴正方向的单位向量分别为,坐标平面上的点满足条件:,.
    (1)若数列的前项和为,且,求数列的通项公式.
    (2)求向量的坐标,若的面积构成数列,写出数列的通项公式.
    (3)若,指出为何值时,取得最大值,并说明理由.
    【答案】;;当或时,取得最大值为.
    【分析】(1)运用平面向量数量积的坐标表示,结合平面向量垂直的条件,可得,再由与的关系,即可求得数列的通项公式; 
    (2)运用平面向量的多边形法则,以及等比数列的求和公式,得到的坐标,再由三角形的面积公式即可得到的面积,即为数列的通项公式; 
    (3)利用增减数列的定义,通过判断的符号,判断数列的单调性,即可求数列最大值.
    【详解】
    由题意知,  ,
    因为,,
    所以 ①,所以当时,, 
    当时,② ,
    由 ①-②得:, 
    又当时,符合题意,所以 ;               
    因为



    所以,
    由当时,的顶点坐标分别为: 

    , 
    所以;             
    因为,由知,,
    所以, 
    当时,,, 
    ∴当时,数列是递增数列,时,数列是递减数列, 

    ∴当或时,取得最大值为.
    【点睛】本题考查平面向量数量积的坐标表示、数列通项和前项和的关系及数列的单调性的运用;考查学生的运算能力和知识整合能力;属于综合型强、难度大型试题.
    27.(2020·上海徐汇区·位育中学高二月考)已知中,过重心G的直线交边于P,交边于Q,设的面积为,的面积为,,.
    (1)求;
    (2)求证:.
    (3)求的取值范围.
    【答案】(1);(2)证明见解析;(3)
    【分析】(1)延长交于D,则D为BC中点,可得,,即可求出;
    (2)设,可得,,可得,即可建立关系求得;
    (3)可得,再根结合的范围求出.
    【详解】
    (1)延长交于D,则D为BC中点,

    ,
    G是重心,,

    (2)设,
    ,,
    ,,
    三点共线,
    则存在,使得,即,
    即,
    ,整理得,
    即,即,即;
    (3)由(2),,

    ,,可知,

    ,,
    则当时,取得最小值,当时,取得最大值,
    ,则的取值范围为.
    【点睛】本题考查平面向量的线性运算,考查基本定理和共线定理的应用,考查面积公式的应用,属于较难题.
    28.(2020·上海市控江中学高二期中)已知在平面直角坐标系中,点、点(其中、为常数,且),点为坐标原点.

    (1)设点为线段靠近点的三等分点,,求的值;
    (2)如图,设点是线段的等分点,,其中,,,,求当时,求的值(用含、的式子表示)
    (3)若,,求的最小值.
    【答案】(1);(2);(3).
    【分析】(1)利用向量的线性运算,将代入,再由求解.
    (2)易得对任意正整数,,且,有,,从而求解.
    (3)当时,设线段上存在一点,使得,,且存在点,,然后转化为,利用线段和最小求解.
    【详解】
    (1)因为,
    而点为线段上靠近点的三等分点,
    所以,
    所以,
    所以.
    (2)由题意得,

    所以,
    事实上,对任意正整数,,且,
    有,

    所以
    所以,
    (3)当时,线段上存在一点,
    使得,,
    且存在点,,
    则,

    所以,
    即线段上存在一点,到点和点的距离之和,
    如图所示:

    作点关于线段的对称点,
    则最小值为.
    【点睛】方法点睛:在直线l上存在点P,使得最小和最大问题:
    当点A,B在直线l的异侧时,连接AB与直线l的交点P,使得最小;
    作A点关于直线l的对称点,连接与直线l的交点P,使得最大;
    当点A,B在直线l的同侧时,连接AB与直线l的交点P,使得最大;
    作A点关于直线l的对称点,连接与直线l的交点P,使得最小;
    29.(2020·徐汇区·上海中学高二期中)如图,,定义平面坐标系为仿射坐标系,在该仿射坐标系中,任意一点的斜坐标这样定义:、分别为与轴、轴正方向同向的单位向量,若,则规定点的斜坐标为.

    (1)求以为圆心,半径为1的圆在该仿射坐标系中的方程;
    (2)已知点的斜坐标为,点的斜坐标为,求直线在该仿射坐标系中的方程.
    【答案】(1);(2)
    【分析】(1)先设出直角坐标下沿轴,轴的方向向量,再根据仿射坐标系的定义,写出,转化为直角坐标,并利用坐标变换以及圆在直角坐标下的方程即可求出;
    (2)利用向量共线即可求出.
    【详解】解:(1)设在直角坐标系下,沿轴,轴的方向向量分别为,,
    又在仿射坐标系中,,
    ,,
    又,
    即在直角坐标系下的坐标为,
    又圆心坐标为,半径为,

    即,
    即,
    在仿射坐标系中圆的方程为;
    (2),,
    ,,

    设为直线上任意一点,
    则,
    又,
    故,使,
    即,
    即 ,
    消去得:,
    故直线在该仿射坐标系中的方程为:.
    【点睛】方法点睛:“新定义”主要是指即时定义新概念、新公式、新定理、新法则、新运算五种,然后根据此新定义去解决问题,有时还需要用类比的方法去理解新的定义,这样有助于对新定义的透彻理解.但是,透过现象看本质,它们考查的还是基础数学知识,所以说“新题”不一定是“难题”,掌握好三基,以不变应万变才是制胜法宝

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