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掌握平面向量的基本概念和基本運(yùn)算,能夠求解與平面向量有關(guān)的最值、范圍問(wèn)題.平面向量的數(shù)量積有關(guān)的最值和范圍問(wèn)題是高考的熱點(diǎn)之一,其基本題型是根據(jù)已知條件求某個(gè)變量的范圍、最值,比如向量的模、數(shù)量積、夾角、系數(shù)的范圍等.解決思路是建立目標(biāo)函數(shù)的解析式,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)(二次函數(shù)、三角函數(shù))等的最值或應(yīng)用基本不等式.同時(shí)向量兼顧“數(shù)”與“形”的雙重身份,所以還有一種思路是數(shù)形結(jié)合,應(yīng)用圖形的幾何性質(zhì).一般難度較大.必備知識(shí)1.向量共線定理向量a(a≠0)與b共線的充要條件是:存在唯一一個(gè)實(shí)數(shù)λ,使b=λa.2.對(duì)于任意兩個(gè)向量a,b,都有||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|.3.平面向量基本定理如果e1,e2是同一平面內(nèi)的兩個(gè)不共線向量,那么對(duì)于這一平面內(nèi)的任一向量a,有且只有一對(duì)實(shí)數(shù)λ1,λ2,使a=λ1e1+λ2e2.若e1,e2不共線,我們把{e1,e2}叫做表示這一平面內(nèi)所有向量的一個(gè)基底.4.向量的夾角已知兩個(gè)非零向量a,b,O是平面上的任意一點(diǎn),作eq\o(OA,\s\up6(→))=a,eq\o(OB,\s\up6(→))=b,則∠AOB=θ(0≤θ≤π)叫做向量a與b的夾角.5.平面向量的數(shù)量積已知兩個(gè)非零向量a與b,它們的夾角為θ,我們把數(shù)量|a||b|cosθ叫做向量a與b的數(shù)量積,記作a·b.6.有關(guān)向量夾角的兩個(gè)結(jié)論(1)若a與b的夾角為銳角,則a·b>0;若a·b>0,則a與b的夾角為銳角或0.(2)若a與b的夾角為鈍角,則a·b<0;若a·b<0,則a與b的夾角為鈍角或π.二、必備方法(1)定義法(2)函數(shù)法(3)坐標(biāo)法(4)基向量法(5)幾何法(6)不等式法平面向量數(shù)量積的最值解題步驟:(1)根據(jù)題設(shè)條件引入恰當(dāng)?shù)淖兞?,如長(zhǎng)度、角度等;(2)根據(jù)數(shù)量積的運(yùn)算定義式表示出數(shù)量積;(3)結(jié)合不等式、二次函數(shù)或三角函數(shù)的知識(shí)求最值。例1(2023·全國(guó)·高考真題)已知的半徑為1,直線PA與相切于點(diǎn)A,直線PB與交于B,C兩點(diǎn),D為BC的中點(diǎn),若,則的最大值為(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】由題意作出示意圖,然后分類討論,利用平面向量的數(shù)量積定義可得,或然后結(jié)合三角函數(shù)的性質(zhì)即可確定的最大值.【詳解】如圖所示,,則由題意可知:,由勾股定理可得
當(dāng)點(diǎn)位于直線異側(cè)時(shí)或PB為直徑時(shí),設(shè),則:,則當(dāng)時(shí),有最大值.
當(dāng)點(diǎn)位于直線同側(cè)時(shí),設(shè),則:,,則當(dāng)時(shí),有最大值.綜上可得,的最大值為.故選:A.本題的核心在于能夠正確作出示意圖,然后將數(shù)量積的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)求最值的問(wèn)題,考查了學(xué)生對(duì)于知識(shí)的綜合掌握程度和靈活處理問(wèn)題的能力.【類題演練1】(2024·重慶·模擬預(yù)測(cè))如圖,圓O內(nèi)接邊長(zhǎng)為1的正方形是?。òǘ它c(diǎn))上一點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】連接,設(shè),則,,即可求解.【詳解】如圖,連接.易知,設(shè),則.由已知可得,所以,所以.因?yàn)?,所以,所以,所以,即的取值范圍?故選:B.這類問(wèn)題的解題思路是:第1步:選擇基向量:選定條件中兩個(gè)已知長(zhǎng)度或夾角的不共線向量;第2步:線性表示:根據(jù)平面向量的線性運(yùn)算,將要求數(shù)量積的兩個(gè)向量用基向量表示第3步:轉(zhuǎn)化:根據(jù)數(shù)量積的運(yùn)算性質(zhì)進(jìn)行運(yùn)算,然后運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法如二次函數(shù)、基本不等式的思想、三角函數(shù)等得出結(jié)論.例2(2024·天津·高考真題)在邊長(zhǎng)為1的正方形中,點(diǎn)為線段的三等分點(diǎn),,則;若為線段上的動(dòng)點(diǎn),為中點(diǎn),則的最小值為.【答案】【分析】解法一:以為基底向量,根據(jù)向量的線性運(yùn)算求,即可得,設(shè),求,結(jié)合數(shù)量積的運(yùn)算律求的最小值;解法二:建系標(biāo)點(diǎn),根據(jù)向量的坐標(biāo)運(yùn)算求,即可得,設(shè),求,結(jié)合數(shù)量積的坐標(biāo)運(yùn)算求的最小值.【詳解】解法一:因?yàn)?,即,則,可得,所以;由題意可知:,因?yàn)闉榫€段上的動(dòng)點(diǎn),設(shè),則,又因?yàn)闉橹悬c(diǎn),則,可得,又因?yàn)椋芍寒?dāng)時(shí),取到最小值【類題演練1】(2024·江西鷹潭·二模)在中,角所對(duì)應(yīng)的邊為,,,,是外接圓上一點(diǎn),則的最大值是(
)A.4 B. C.3 D.【答案】A【分析】先判斷外接圓圓心是的中點(diǎn),將化簡(jiǎn)為,再將分解整理得,結(jié)合圖形,利用向量數(shù)量積的定義式進(jìn)行分析,即得的最大值.【詳解】如圖,設(shè)的外心為,則點(diǎn)是的中點(diǎn),由,因,故,而,故當(dāng)且僅當(dāng)與同向時(shí)取等號(hào).故選:A.【類題演練2】(23-2福建泉州·期中)在中,,D為BC的中點(diǎn),點(diǎn)P在斜邊BC的中線AD上,則的取值范圍為()A. B. C. D.【答案】A【分析】先將轉(zhuǎn)化成,再結(jié)合平方差公式和已知條件即可求解.【詳解】由題,所以由點(diǎn)P在斜邊BC的中線AD上得,故,故選:A.【類題演練3】(2024·陜西渭南·二模)已知菱形的邊長(zhǎng)為為菱形的中心,是線段上的動(dòng)點(diǎn),則的最小值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】設(shè),將分別用表示,再結(jié)合數(shù)量積的運(yùn)算律即可得解.【詳解】由題意點(diǎn)為的中點(diǎn),設(shè),則,,故,當(dāng)時(shí),取得最小值.
故選:A.這類問(wèn)題的解題策略為:(1)根據(jù)圖形的特殊性建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系:如等腰三角形、直角梯形等;(2)求出關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)并引入變量設(shè)出動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo);(3)將平面向量的運(yùn)算坐標(biāo)化;(4)運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法如二次函數(shù)、基本不等式的思想求解.例3(2024·北京·三模)已知點(diǎn)在邊長(zhǎng)為2的正八邊形的邊上,點(diǎn)在邊上,則的取值范圍是(
)A. B.C. D.【答案】C【分析】以為原點(diǎn),建立平面直角坐標(biāo)系,表示出點(diǎn)的坐標(biāo),計(jì)算即可.【詳解】以為原點(diǎn),為軸,為軸建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè),則,所以,由于正八邊形的每個(gè)外角都為;則,所以.故選:C【類題演練1】(2024·四川成都·模擬預(yù)測(cè))在矩形中,,點(diǎn)是線段上一點(diǎn),且滿足.在平面中,動(dòng)點(diǎn)在以為圓心,1為半徑的圓上運(yùn)動(dòng),則的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】建立直角坐標(biāo)系,利用向量的坐標(biāo)運(yùn)算即可結(jié)合三角函數(shù)的性質(zhì)求解.【詳解】以為坐標(biāo)原點(diǎn),建立如圖所示的直角坐標(biāo)系,動(dòng)點(diǎn)在以為圓心,1為半徑的圓上運(yùn)動(dòng),故設(shè),則,,其中銳角滿足,故的最大值為,故選:A
【類題演練2】(2024·北京昌平·二模)已知正方形的邊長(zhǎng)為1,點(diǎn)滿足.當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),取得最大值.【答案】/0.5【分析】第一空建立如圖所示坐標(biāo)系,用坐標(biāo)分分別表示出,再計(jì)算數(shù)量積即可;第二空建立如圖所示坐標(biāo)系,用坐標(biāo)表示出,,結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)計(jì)算數(shù)量積的最大值即可.【詳解】根據(jù)題意,建立以為原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系,如圖
則因?yàn)檎叫蔚倪呴L(zhǎng)為1,當(dāng)時(shí),,所以,所以,所以;如圖,
因?yàn)?,所以,所以,,所以,所以?dāng)時(shí),取得最大值.故答案為:;.幾何法的解題策略是:(1)結(jié)合條件進(jìn)行向量關(guān)系推導(dǎo);(2)利用向量之間的關(guān)系確定向量所表達(dá)的點(diǎn)的軌跡;(3)結(jié)合圖形,確定臨界位置的動(dòng)態(tài)分析求出范圍.例4(2024·河北唐山·二模)已知圓:,過(guò)點(diǎn)的直線與軸交于點(diǎn),與圓交于,兩點(diǎn),則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】作出線段的中點(diǎn),將轉(zhuǎn)化為,利用垂徑定理,由圖化簡(jiǎn)得,只需求的范圍即可,故又轉(zhuǎn)化成求過(guò)點(diǎn)的弦長(zhǎng)的范圍問(wèn)題.【詳解】
如圖,取線段的中點(diǎn),連接,則,由,因直線經(jīng)過(guò)點(diǎn),考慮臨界情況,當(dāng)線段中點(diǎn)與點(diǎn)重合時(shí)(此時(shí)),弦長(zhǎng)最小,此時(shí)最長(zhǎng),為,(但此時(shí)直線與軸平行,點(diǎn)不存在);當(dāng)線段中點(diǎn)與點(diǎn)重合時(shí),點(diǎn)與點(diǎn)重合,最短為0(此時(shí)符合題意).故的范圍為.故選:D.本題解題的關(guān)鍵在于結(jié)合圓的弦想到取其中點(diǎn),將轉(zhuǎn)化為,利用垂徑定理,將所求式轉(zhuǎn)化成,而求范圍即求弦的長(zhǎng)的范圍即可.【類題演練】(2024·黑龍江·三模)已知內(nèi)角的對(duì)邊分別為,動(dòng)點(diǎn)位于線段上,則的最小值為(
)A.0 B. C. D.【答案】C【分析】根據(jù)條件,利用數(shù)量積的定義及運(yùn)算,得到,即可求出結(jié)果.【詳解】由題知,而,所以當(dāng)時(shí),有最小值為,故選:C.求向量模的最值(范圍)將平面向量的模用一個(gè)變量表示,再結(jié)合函數(shù)的知識(shí)求最值.例5(2024·湖北黃岡·二模)已知為單位向量,向量滿足,則的最大值為(
)A.9 B.3 C. D.10【答案】C【分析】根據(jù)條件得到,利用二次函數(shù)的性質(zhì),即可求出結(jié)果.【詳解】根據(jù)條件得,得到,所以,即的最大值為,故選:C.【類題演練】(2024·湖北·二模)已知非零向量,的夾角為,,,則的最小值為(
)A.2 B. C.1 D.【答案】C【分析】求出向量乘積,結(jié)合二次函數(shù)求最值即可.【詳解】因?yàn)?,的夾角為,,所以,.故的最小值為1.故選:C解題策略:根據(jù)平面向量模的幾何意義,將模的最值轉(zhuǎn)化為距離問(wèn)題,然后分析動(dòng)點(diǎn)的極端位置,進(jìn)而得到答案.例6(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知圓是圓心為原點(diǎn)的單位圓,是圓上任意兩個(gè)不同的點(diǎn),,則的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】設(shè)為弦的中點(diǎn),則,后由圖形結(jié)合C點(diǎn)在圓內(nèi)部可得答案.【詳解】設(shè)為弦的中點(diǎn),則.因?yàn)閮牲c(diǎn)不重合,則直線AB與圓O相交,所以點(diǎn)在圓內(nèi).考慮點(diǎn)D為圓上或圓內(nèi)一點(diǎn),如圖當(dāng)且僅當(dāng)D,O,M三點(diǎn)共線時(shí),最長(zhǎng)為,因C在圓內(nèi),則;考慮點(diǎn)E為圓上或圓內(nèi)一點(diǎn),如圖當(dāng)且僅當(dāng)O,E,M三點(diǎn)共線時(shí),最短為,因C在圓內(nèi),則.綜上,當(dāng)點(diǎn)在圓內(nèi)時(shí),,則.故選:D.
【類題演練】(2024·廣西來(lái)賓·模擬預(yù)測(cè))設(shè)、、為非零向量,若,則的最大值與最小值的差為(
)A.0 B.1 C.2 D.3【答案】D【分析】由、、分別為、、方向上的單位向量,分別考慮三個(gè)向量同向和兩兩夾角為的情況即可得解.【詳解】、、分別為、、方向上的單位向量,則,當(dāng)且僅當(dāng)、、方向都相同時(shí),等號(hào)成立,作,,,當(dāng)時(shí),如圖所示:以O(shè)A、OB為鄰邊作平行四邊形OAEB,則該四邊形為菱形,且,所以,為等邊三角形,且,又因?yàn)椋?,由圖可知,,即,綜上所述,.故選:D.將向量模的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩點(diǎn)距離、點(diǎn)線距離,再轉(zhuǎn)化為三點(diǎn)共線問(wèn)題、直線與圓的位置關(guān)系求解。例7(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知平面上點(diǎn),,滿足,且,點(diǎn)滿足,動(dòng)點(diǎn)滿足,則的最小值為(
)A. B. C.1 D.1或【答案】A【分析】由題設(shè)三個(gè)條件依次得到,推得點(diǎn)的軌跡是以點(diǎn)為圓心,為半徑的圓,再得點(diǎn),,三點(diǎn)共線,通過(guò)建系將問(wèn)題轉(zhuǎn)化成由點(diǎn)向圓做切線,求原點(diǎn)到該切線的最短距離問(wèn)題.【詳解】由題意,得,所以.因?yàn)?,所以.又,即,所以點(diǎn)的軌跡是以點(diǎn)為圓心,為半徑的圓.如圖,以為坐標(biāo)原點(diǎn),以的方向?yàn)檩S正方向,建立平面直角坐標(biāo)系.易知,,則點(diǎn)的軌跡方程為.由,得點(diǎn),,三點(diǎn)共線.過(guò)點(diǎn)作圓的切線,設(shè)其方程為,即.由點(diǎn)到該切線的距離為,可得,解得或.由圖知,當(dāng)時(shí),最小,切線的方程為,此時(shí)的最小值即為點(diǎn)到切線的距離,即.故選:A.【類題演練】(2024·湖北·模擬預(yù)測(cè))向量,滿足,,且,不等式恒成立.函數(shù)的最小值為(
)A. B.1 C. D.【答案】C【分析】先根據(jù)向量的夾角、模長(zhǎng)及恒成立求出,利用距離和的最值求解的最小值.【詳解】作,,,因?yàn)椴坏仁胶愠闪?,則,即,從而有,故.設(shè),,則.作點(diǎn)E關(guān)于直線OB的對(duì)稱點(diǎn)F,,則,當(dāng)且僅當(dāng)三點(diǎn)共線時(shí)取得等號(hào).故選:C.結(jié)合平面向量的線性運(yùn)算以及不等式可求最值.例8.(23-24高一下·山東德州·階段練習(xí))設(shè),為單位向量,則的最大值為(
)A.1 B.2 C.3 D.4【答案】C【分析】利用向量的性質(zhì)求解即可.【詳解】因?yàn)?,,為單位向量,所?當(dāng)且僅當(dāng)同向時(shí),取到等號(hào).故選:C【類題演練】(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知為單位向量,且,則的最小值為(
)A.2 B. C.4 D.6【答案】B【分析】由,得,可得,由,當(dāng)?shù)忍?hào)成立時(shí)可得最小值.【詳解】為單位向量,有,得,由,得,有,所以,,,,有,則,當(dāng)且僅當(dāng)與方向相反時(shí)“”成立,如取時(shí),可使“”成立.所以.夾角的最值(范圍問(wèn)題)將向量夾角的余弦值用變量表示,結(jié)合不等式或函數(shù)的知識(shí)求出余弦值的范圍,進(jìn)而求出向量夾角的范圍或最值.例9(23-24·重慶·期中)已知平行四邊形,,分別為,中點(diǎn),設(shè)在方向上投影向量為,在方向上投影向量為,已知,則的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】先利用表示,然后利用投影向量的公式求出,計(jì)算化簡(jiǎn)得到,最后根據(jù)及均值不等式求最值.【詳解】在平行四邊形中,,,,又分別為中點(diǎn),則,因?yàn)樵诜较蛏贤队跋蛄繛?,所以,因?yàn)樵诜较蛏贤队跋蛄繛?,所以所以,解得,所以,?dāng)且僅當(dāng),即時(shí)等號(hào)成立,故的最大值為.故選:C.【類題演練】(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知非零向量與的夾角為銳角,為在方向上的投影向量,且,則與的夾角的最大值是.【答案】【詳解】先通過(guò)向量的定義得到,從而,通過(guò)求出,再求出,利用表示夾角,進(jìn)而利用基本不等式求最值.【分析】因?yàn)闉樵诜较蛏系耐队跋蛄?,且與的夾角為銳角,所以,故.因?yàn)椋?,所以.設(shè),則,故.又.設(shè)與的夾角為,所以.因?yàn)椋ó?dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào)),所以,即,故.又,所以.故與的夾角的最大值是.故答案為:.結(jié)合動(dòng)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滿足的條件判斷出動(dòng)點(diǎn)所在軌跡,然后判斷出夾角取最值的位置,進(jìn)而求得答案.例10(2024·福建·模擬預(yù)測(cè))已知O是所在平面內(nèi)一點(diǎn),且,,,則的最大值為()A. B. C. D.【答案】B【分析】根據(jù)題意可得點(diǎn)軌跡是以為圓心,半徑為的圓,再由直線與圓相切可得的最大值為.【詳解】根據(jù),可得,即可得;即可知點(diǎn)軌跡是以為圓心,半徑為的圓,如下圖所示:由圖可知,當(dāng)與圓相切時(shí),取到最大,又,可知此時(shí).故選:B【類題演練】(2024·安徽安慶·二模)已知點(diǎn),,O是坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)B滿足,則與夾角的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】根據(jù)題意,求得點(diǎn)的軌跡是以為圓心,半徑的圓,結(jié)合直線與圓相切,求得切線的傾斜角,即可求解.【詳解】設(shè)點(diǎn),可得,因?yàn)?,可得,即點(diǎn)的軌跡是以為圓心,半徑的圓,如圖所示,設(shè)過(guò)點(diǎn)與圓相切的直線的方程為,即,則圓心到直線的距離等于圓的半徑,可得,解得,設(shè)切線的傾斜角為,則,可得,即與夾角的最大值為.故選:A.
參數(shù)的最值范圍問(wèn)題根據(jù)參數(shù)滿足的關(guān)系,結(jié)合基本不等式、函數(shù)、導(dǎo)數(shù)的知識(shí)求解。例11(2024·內(nèi)蒙古呼和浩特·一模)在中,為線段的一個(gè)三等分點(diǎn),.連接,在線段上任取一點(diǎn),連接,若,則的最小值為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】根據(jù)在線段上得到,結(jié)合已知條件得到,和的關(guān)系式,最后轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)求最小值.【詳解】在線段上,,,為線段的一個(gè)三等分點(diǎn),,,,由平面向量基本定理得,,,當(dāng)時(shí),取得最小值.故選:C.【類題演練1】(23-24高一下·河北滄州·階段練習(xí))如圖,在中,是的中點(diǎn),是的中點(diǎn),過(guò)點(diǎn)作直線分別交于點(diǎn),,且,則的最小值為(
)
A.1 B.2 C.4 D.【答案】A【分析】計(jì)算得,再利用三點(diǎn)共線結(jié)論得系數(shù)和為1,即,再利用基本不等式求出最值即可.【詳解】因?yàn)槭堑闹悬c(diǎn),且,所以.因?yàn)槿c(diǎn)共線,所以,即,所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立.故選:A.【類題演練2】(2024·天津·二模)已知向量,其中且,則的最小值為(
)A. B. C.4 D.【答案】A【分析】根據(jù)兩個(gè)向量平行的充要條件,寫(xiě)出向量的坐標(biāo)之間的關(guān)系,之后得出,利用基本不等式求得其最小值,得到結(jié)果.【詳解】∵,,其中,且,∴,∴,當(dāng)且僅當(dāng)即時(shí)取等號(hào),∴的最小值為.故選:A.【類題演練3】(23-24高二下·浙江·階段練習(xí))已知為坐標(biāo)原點(diǎn),橢圓上兩點(diǎn)滿足,若橢圓上一點(diǎn)滿足,則的最大值是(
)A.1 B. C. D.2【答案】B【分析】設(shè)出點(diǎn)的坐標(biāo),用的坐標(biāo)表示點(diǎn)M的坐標(biāo),再利用點(diǎn)在橢圓上結(jié)合斜率關(guān)系求出,然后求出的最大值作答.【詳解】設(shè),則,由,得,所以,由,得,即,又,因此,而,于是,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),所以的最大值為.故選:B恒成立問(wèn)題例12(2024·上海嘉定·二模)在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)在圓上運(yùn)動(dòng),定點(diǎn)、滿足且,若恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】根據(jù)題意可得向量、是夾角等于的單位向量,因此給出點(diǎn)、的坐標(biāo),設(shè),將表示為關(guān)于的三角函數(shù)表達(dá)式,利用輔助角與正弦函數(shù)的圖象與性質(zhì),算出的最大值,進(jìn)而求出實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】由,則,以為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,可設(shè)、,由點(diǎn)在圓上運(yùn)動(dòng),設(shè),則,,可得,由三角函數(shù)的定義與性質(zhì)可知:當(dāng)時(shí),與均為正數(shù),此時(shí)存在最大值,因?yàn)椋?dāng)時(shí),的最大值為,即有最大值,因?yàn)楹愠闪?,所以,即?shí)數(shù)的取值范圍為.故答案為:.【類題演練】(23-24高一下·重慶·期中)已知平面向量與的夾角為,若恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】設(shè),構(gòu)造平行四邊形,由于恒成立,即恒成立,結(jié)合正弦定理將恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最值問(wèn)題,即可求解.【詳解】設(shè),如圖作平行四邊形,
則,令,由于恒成立,即恒成立,在中,,,,由于恒成立,故,即實(shí)數(shù)的取值范圍為,故答案為:.單項(xiàng)選擇題1.(2023·四川南充·一模)已知正方形的邊長(zhǎng)為1,則(
)A.0 B. C.2 D.【答案】D【分析】根據(jù)向量的運(yùn)算法則及向量的模計(jì)算即可.【詳解】因?yàn)?,,所?故選:.2.(2024·江西·模擬預(yù)測(cè))已知平面向量,,其中,若,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】根據(jù)向量平行,得到,結(jié)合基本不等式即可求.【詳解】由題意,因?yàn)椋?,又,所以,?dāng)且僅當(dāng)即時(shí)等號(hào)成立.故選:A3.(2024·四川內(nèi)江·三模)已知點(diǎn)A、B、C在圓上運(yùn)動(dòng),且,若點(diǎn)的坐標(biāo)為,則的最大值為(
)A.3 B.5 C.7 D.9【答案】C【分析】由題意可得為直徑,且,當(dāng)共線且方向相同時(shí)模長(zhǎng)最長(zhǎng),即可得出答案.【詳解】因?yàn)椋詾橹睆角疫^(guò)原點(diǎn),的中點(diǎn)為原點(diǎn),所以由平行四邊形法則可得:,所以,所以當(dāng)共線且方向相同時(shí)模長(zhǎng)最長(zhǎng),即當(dāng)運(yùn)動(dòng)到時(shí),取得最大值為.故選:C.4.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知為平面直角坐標(biāo)系的原點(diǎn),向量,設(shè)是直線上的動(dòng)點(diǎn),當(dāng)取得最小值時(shí),(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】設(shè)在上求得,計(jì)算當(dāng)取得最小值時(shí),求得即可.【詳解】是直線上的動(dòng)點(diǎn),則可設(shè),則,所以當(dāng)時(shí),取得最小值,此時(shí),故選:A5.(2024·四川遂寧·模擬預(yù)測(cè))在中,點(diǎn)F為線段BC上任一點(diǎn)(不含端點(diǎn)),若,則的最小值為(
)A.3 B.4 C.8 D.9【答案】D【分析】先根據(jù)共線向量基本定理得到,利用基本不等式“1”的妙用求出最小值.【詳解】因?yàn)辄c(diǎn)F為線段BC上任一點(diǎn)(不含端點(diǎn)),所以設(shè),故,即,又,故,故,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí),等號(hào)成立,故的最小值為9.故選:D6.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè))已知是邊長(zhǎng)為的正三角形,點(diǎn)是所在平面內(nèi)的一點(diǎn),且滿足,則的最小值是(
)A.1 B.2 C.3 D.【答案】C【分析】可由重心的性質(zhì)結(jié)合向量運(yùn)算得到點(diǎn)的軌跡,再結(jié)合圓上的點(diǎn)到圓外定點(diǎn)的距離最小值為圓心到定點(diǎn)減半徑得到;亦可建立適當(dāng)平面直角坐標(biāo)系,借助向量的坐標(biāo)運(yùn)算結(jié)合圓的性質(zhì)得解.【詳解】法一:設(shè)的重心為,則,點(diǎn)的軌跡是以為圓心,1為半徑的圓,又,的最小值是.法二:以所在直線為軸,以中垂線為軸建立直角坐標(biāo)系,則,設(shè),即,化簡(jiǎn)得,點(diǎn)的軌跡方程為,設(shè)圓心為,,由圓的性質(zhì)可知當(dāng)過(guò)圓心時(shí)最小,又,故得最小值為.故選:C.7.(2024·河北石家莊·二模)在平行四邊形中,,則的取值范圍是(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】根據(jù)向量的運(yùn)算律及數(shù)量積定義計(jì)算即可.【詳解】設(shè)與同方向的單位向量,與同方向的單位向量,與同方向的單位向量,由題意,所以,所以,即,所以,所以,因?yàn)?,所以,所以,?故選:A8.(2024·湖南·二模)設(shè),對(duì)滿足條件的點(diǎn)的值與無(wú)關(guān),則實(shí)數(shù)的取值范圍為(
)A. B.C. D.【答案】B【分析】先根據(jù)平面向量的坐標(biāo)表示得出C點(diǎn)軌跡,結(jié)合直線與圓的位置關(guān)系計(jì)算即可.【詳解】易知,所以,即C點(diǎn)軌跡為為圓心,為半徑的圓,易知到直線的距離為,即該圓與直線相切,若的值與無(wú)關(guān),則該圓在兩平行直線之間,所以到直線的距離為,
由圖可知.故選:B多項(xiàng)選擇題9.(23-24高一下·四川成都·期中)已知向量滿足:為單位向量,且和相互垂直,又對(duì)任意不等式恒成立,若,則(
)A. B.C.當(dāng)時(shí),最小 D.的最小值為【答案】ABD【分析】根據(jù)條件得到,再數(shù)形結(jié)合,得到,從而判斷出選項(xiàng)A正確;再利用選項(xiàng)A的結(jié)果,得到,利用夾角公式,即可求得,從而得出選項(xiàng)B正確;由得到,即可判斷出選項(xiàng)C和D的正誤,從而得出結(jié)果.【詳解】因?yàn)闉閱挝幌蛄?,且和相互垂直,所以,得到,?duì)于選項(xiàng)A,如圖,設(shè),,則,,又對(duì)任意不等式恒成立,所以,故選項(xiàng)A正確,對(duì)于選項(xiàng)B,由選項(xiàng)A知,,得到,所以,又,所以,所以選項(xiàng)B正確,又因?yàn)?,,,,所以,?dāng)時(shí),,即,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確,故選:ABD.10.(2024·山東濰坊·二模)已知向量,,為平面向量,,,,,則(
)A. B.的最大值為C. D.若,則的最小值為【答案】BCD【分析】對(duì)A,設(shè),根據(jù)可得,從而可得的范圍;對(duì)B,化簡(jiǎn),根據(jù)點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的距離求解最大值即可;對(duì)C,化簡(jiǎn),再結(jié)合滿足圓的方程求范圍即可;對(duì)D,根據(jù)滿足圓的方程進(jìn)行三角換元求解最值即可.【詳解】對(duì)A,設(shè),根據(jù)有,即,為圓心為,半徑為的圓,又的幾何意義為原點(diǎn)到圓上的距離,則,故A錯(cuò)誤;對(duì)B,,則轉(zhuǎn)化為求圓上的點(diǎn)到的距離最大值,為,故B正確;對(duì)C,,因?yàn)?,故,故C正確;對(duì)D,因?yàn)椋?,又因?yàn)椋?,,故?dāng)時(shí),取最小值取最小值,故D正確.故選:BCD11.(2024·江西南昌·二模)已知,為上一點(diǎn),且滿足.
動(dòng)點(diǎn)滿足,為線段上一點(diǎn),滿足,則下列說(shuō)法中正確的是(
)A.若,則為線段BC
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