数学苏教版选修2 1作业 第3章3 1 5空间向量的数量积

发布 2022-06-27 01:41:28 阅读 7051

[基础达标]

对于向量a,b,c和实数λ,下列命题中真命题是___填序号).

若a·b=0,则a=0或b=0;

若λa=0,则λ=0或a=0;

若a2=b2,则a=b或a=-b;

若a·b=a·c,则b=c.

解析:①中若a⊥b,则有a·b=0,不一定有a=0或b=0.

中当|a|=|b|时,a2=b2,此时不一定有a=b或a=-b.

中当a=0时,a·b=a·c,不一定有b=c.

答案:②已知向量a,b满足条件:|a|=2,|b|=,且a与2b-a互相垂直,则a与b的夹角为___

解析:因为a与2b-a互相垂直,所以a·(2b-a)=0.

即2a·b-a2=0.所以2|a||b|cos〈a,b〉-|a|2=0,所以cos〈a,b〉=,所以a与b的夹角为45°.

答案:45°

已知a,b均为单位向量,它们的夹角为60°,那么|a+3b

解析:|a+3b|2=(a+3b)2=a2+6a·b+9b2=13.

答案:已知单位向量e1,e2的夹角为60°,则|2e1-e2

解析:|2e1-e2|2=4e-4e1·e2+e=4-4×1×1×cos 60°+1=3,∴|2e1-e2|=.

答案:若向量a与b不共线,a·b≠0,且c=a-()b,则向量a与c的夹角为。

解析:a·c=a·[a-()b]=a·a-()b·a=a·a-a·a=0,∴a⊥c.

答案:90°

已知空间向量a、b、c满足a+b+c=0,|a|=3,|b|=1,|c|=4,则a·b+b·c+c·a的值为___

解析:∵a+b+c=0,∴(a+b+c)2=0,a2+b2+c2+2(a·b+b·c+c·a)=0,a·b+b·c+c·a=-=13.

答案:-13

已知a=(x,2,0),b=(3,2-x,x2),且a与b的夹角为钝角,则x的取值范围是。

解析:cos〈a,b〉=,夹角为钝角,∴cos〈a,b〉<0,且a,b不共线,3x+2(2-x)<0,∴x<-4.

答案:x<-4

设a,b,c是单位向量,且a·b=0,则(a-c)·(b-c)的最小值为。

解析:a·b=0,且a,b,c均为单位向量,|a+b|=,c|=1,(a-c)·(b-c)=a·b-(a+b)·c+c2.

设a+b与c的夹角为θ,则(a-c)·(b-c)=1-|a+b||c|cos θ=1-cos θ.

故(a-c)·(b-c)的最小值为1-.

答案:1-如图所示,已知空间四边形abcd的每条边和对角线长都等于1,点e、f分别是ab、ad的中点,计算:

解:(1)·=

||·cos〈,〉

×1×1×cos 60°=.

||·cos〈,〉

×1×1×cos 120°=-

已知如图所示的空间四边形oabc中,∠aob=∠boc=∠aoc,且oa=ob=分别是oa,bc的中点,g是mn的中点.求证:og⊥bc.

证明:由线段中点公式得:

(++又=-,2-·-2-·)

(·-2-||2),·cos∠aoc,=|cos∠aob,且aob=∠aoc,·=0,即og⊥bc.

能力提升]已知a,b是平面内两个互相垂直的单位向量,若向量c满足(a-c)·(b-c)=0,则|c|的最大值是___

解析:法一:由已知,|a|=|b|=1,a·b=0,由此可知|a+b|=.

将(a-c)·(b-c)=0展开得a·b-a·c-c·b+c2=0.

设a+b与c的夹角为θ,则。

c|2=(a+b)·c=|a+b|·|c|·cos θ,即|c|=cos θ.故当cos θ=1时,|c|取最大值。

法二:因为(a-c)·(b-c)=0,所以a-c与b-c互相垂直.又因为a⊥b,所以a,b,a-c,b-c构成的四边形是圆内接四边形,c是此四边形的一条对角线.当c是直径时,|c|达到最大值,此时圆内接四边形是以a,b为邻边的正方形,所以|c|的最大值为。

法三:因为a,b是平面内两个互相垂直的单位向量,所以可以以a,b为基底建立直角坐标系,a=(1,0),b=(0,1),设c=(x,y),则a-c=(1-x,-y),b-c=(-x,1-y).

由(a-c)·(b-c)=0得(1-x)(-x)-y(1-y)=0,所以x2+y2=x+y≤,从而≤,当且仅当x=y=1时取等号.

又|c|=,故|c|的最大值为。

答案:在△abc中,已知=(2,4,0),=1,3,0),则∠abc

解析:∵=2,-4,0),=1,3,0),·2-12+0=-10,|=2,|=

cos〈,〉

∠abc=135°.

答案:135°

如图,已知e是正方体abcd-a1b1c1d1的棱c1d1的中点,试求向量与的夹角的余弦值.

解:设正方体的棱长为m,a,=b,=c,则|a|=|b|=|c|=m,a·b=b·c=a·c=0,又∵=+a+b,+=c+a,·=a+b)·(c+a)=m2,又∵|a1c1|=m,||cos〈,〉

创新题)已知空间三点a(0,2,3),b(-2,1,6),c(1,-1,5).

1)求以,为邻边的平行四边形的面积;

2)若|a|=,且a与,均垂直,求向量a的坐标.

解:(1)由题意,可得:=(2,-1,3),=1,-3,2),cos〈,〉

sin〈,〉

所以,以,为邻边的平行四边形的面积为。

s=||sin〈,〉14×=7.

2)设a=(x,y,z).

由题意,得。

解得或。a=(1,1,1)或a=(-1,-1,-1).

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