格物学 第六章 平面向量及其应用6.4 平面向量的应用

向量在几何中的应用举例-6.4 平面向量的应用知识点专题基础自测题解析-重庆市等高二数学必修,平均正确率66.0%

2025-05-27
向量在几何中的应用举例-6.4 平面向量的应用知识点专题基础自测题解析-重庆市等高二数学必修,平均正确率66.0%
1、['函数的最大(小)值', '平面向量的正交分解和坐标表示', '平面向量加法、减法的坐标运算', '向量坐标与向量的数量积', '向量在几何中的应用举例']

正确率40.0%已知$$( 0,+\infty)$$是边长为$${{2}}$$的等边三角形,$$f ( 3-x ) < 0$$为平面$$( 2, 4 )$$内一点,则$$\overrightarrow{P A} \cdot( \overrightarrow{P B}+\overrightarrow{P C} )$$的最小值是$${{(}{)}}$$.

C

A.$${{−}{1}}$$

B.$$- \frac{4} {3}$$

C.$$- \frac{3} {2}$$

D.$${{−}{2}}$$

3、['数量积的运算律', '向量在几何中的应用举例']

正确率60.0%已知$$A, ~ B, ~ C$$是单位圆上互不相同的三点,且满足$$| \overrightarrow{A B} |=| \overrightarrow{A C} |$$,则$$\overrightarrow{A B} \cdot\overrightarrow{A C}$$的最小值为(

B

A.$$- \frac{1} {4}$$

B.$$- \frac{1} {2}$$

C.$$- \frac{3} {4}$$

D.$${{−}{1}}$$

5、['向量在几何中的应用举例', '三角形的面积(公式)', '向量的线性运算']

正确率60.0%在三角形$${{Δ}{A}{B}{C}}$$中,若点$${{P}{、}{Q}}$$满足$$\overrightarrow{A P}=\frac{1} {3} \overrightarrow{A B}+\frac{2} {3} \overrightarrow{A C}, \overrightarrow{A Q}=\frac{3} {4} \overrightarrow{A B}+\frac{1} {4} \overrightarrow{A C},$$则$${{Δ}{A}{P}{Q}}$$与$${{Δ}{A}{B}{C}}$$的面积之比为(

B

A.$${{1}{:}{3}}$$

B.$${{5}{:}{{1}{2}}}$$

C.$${{3}{:}{4}}$$

D.$${{9}{:}{{1}{6}}}$$

6、['平面向量基本定理', '三角形的“四心”', '向量在几何中的应用举例']

正确率40.0%设点$${{O}}$$在$${{△}{A}{B}{C}}$$的内部,且有$$\overrightarrow{O A}+2 \overrightarrow{O B}+3 \overrightarrow{O C}=\overrightarrow{0},$$则$${{△}{A}{O}{B}}$$的面积与$${{△}{A}{B}{C}}$$的面积之比为(

C

A.$$\frac{1} {3}$$

B.$$\frac{5} {3}$$

C.$$\frac{1} {2}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

7、['共线向量基本定理', '平面向量的概念', '向量在几何中的应用举例', '向量的线性运算']

正确率40.0%在四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$中,$$\overrightarrow{A B}=\overrightarrow{a}+2 \overrightarrow{b}$$,$$\overrightarrow{B C}=-4 \overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}$$,$$\overrightarrow{C D}=-5 \overrightarrow{a}-3 \overrightarrow{b}$$,则四边形$${{A}{B}{C}{D}}$$的形状是$${{(}{)}}$$

C

A.矩形

B.平行四边形

C.梯形

D.以上都不对

8、['向量在几何中的应用举例', '向量的线性运算']

正确率40.0%已知$${{Δ}{A}{B}{C}}$$的外接圆的圆心为$${{M}}$$,$${{A}{B}{=}{4}}$$,$${{A}{C}{=}{6}}$$,$${{D}}$$是$${{B}{C}}$$的中点,则$$\overrightarrow{A M} \cdot\overrightarrow{A D}=$$

A

A.$${{1}{3}}$$

B.$${{−}{{1}{3}}}$$

C.$$\frac{1 3} {2}$$

D.$$- \frac{1 3} {2}$$

9、['向量在几何中的应用举例', '空间向量的相关概念']

正确率80.0%下列说法正确的是(

C

A.任何三个不共线的向量可构成空间向量的一个基底

B.空间的基底有且仅有一个

C.两两垂直的三个非零向量可构成空间的一个基底

D.基底$$\{a, b, c \}$$中基向量与基底$$\{e, f, g \}$$基向量对应相等

1. 题目描述不完整,无法解析。

3. 设单位圆圆心为 $$O$$,由 $$| \overrightarrow{AB} |=| \overrightarrow{AC} |$$ 可知 $$AB = AC$$,即三角形 $$ABC$$ 为等腰三角形。设 $$\angle BAC = \theta$$,则 $$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = |AB| \cdot |AC| \cdot \cos \theta$$。由于 $$A, B, C$$ 在单位圆上,$$|AB| = 2 \sin \frac{\theta}{2}$$,因此:

$$\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = (2 \sin \frac{\theta}{2})^2 \cos \theta = 4 \sin^2 \frac{\theta}{2} \cos \theta$$

利用三角恒等式化简:

$$4 \sin^2 \frac{\theta}{2} \cos \theta = 2 (1 - \cos \theta) \cos \theta = 2 \cos \theta - 2 \cos^2 \theta$$

求极值,令导数为零:

$$\frac{d}{d\theta}(2 \cos \theta - 2 \cos^2 \theta) = -2 \sin \theta + 4 \cos \theta \sin \theta = 0$$

解得 $$\cos \theta = \frac{1}{2}$$,此时最小值为:

$$2 \cdot \frac{1}{2} - 2 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2}$$

但题目要求最小值,实际在 $$\theta = 120^\circ$$ 时取得最小值:

$$2 \cdot (-\frac{1}{2}) - 2 \cdot \left(-\frac{1}{2}\right)^2 = -1 - \frac{1}{2} = -\frac{3}{4}$$

因此答案为 $$C$$。

5. 设 $$\overrightarrow{AB} = \mathbf{b}$$,$$\overrightarrow{AC} = \mathbf{c}$$,则:

$$\overrightarrow{AP} = \frac{1}{3} \mathbf{b} + \frac{2}{3} \mathbf{c}$$

$$\overrightarrow{AQ} = \frac{3}{4} \mathbf{b} + \frac{1}{4} \mathbf{c}$$

面积比为叉积的模之比:

$$\frac{|\overrightarrow{AP} \times \overrightarrow{AQ}|}{|\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}|} = \frac{\left|\left(\frac{1}{3} \mathbf{b} + \frac{2}{3} \mathbf{c}\right) \times \left(\frac{3}{4} \mathbf{b} + \frac{1}{4} \mathbf{c}\right)\right|}{|\mathbf{b} \times \mathbf{c}|}$$

展开叉积:

$$\frac{1}{3} \cdot \frac{3}{4} (\mathbf{b} \times \mathbf{b}) + \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{4} (\mathbf{b} \times \mathbf{c}) + \frac{2}{3} \cdot \frac{3}{4} (\mathbf{c} \times \mathbf{b}) + \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{4} (\mathbf{c} \times \mathbf{c})$$

化简后:

$$\frac{\frac{1}{12} - \frac{6}{12}}{1} = \frac{-\frac{5}{12}}{1} = \frac{5}{12}$$

因此答案为 $$B$$。

6. 设 $$\overrightarrow{OA} = \mathbf{a}$$,$$\overrightarrow{OB} = \mathbf{b}$$,$$\overrightarrow{OC} = \mathbf{c}$$,由题意:

$$\mathbf{a} + 2 \mathbf{b} + 3 \mathbf{c} = \mathbf{0}$$

即 $$\mathbf{a} = -2 \mathbf{b} - 3 \mathbf{c}$$。面积比为:

$$\frac{|\mathbf{a} \times \mathbf{b}|}{|\mathbf{a} \times \mathbf{b} + \mathbf{b} \times \mathbf{c} + \mathbf{c} \times \mathbf{a}|}$$

代入 $$\mathbf{a} = -2 \mathbf{b} - 3 \mathbf{c}$$:

$$\frac{|(-2 \mathbf{b} - 3 \mathbf{c}) \times \mathbf{b}|}{|(-2 \mathbf{b} - 3 \mathbf{c}) \times \mathbf{b} + \mathbf{b} \times \mathbf{c} + \mathbf{c} \times (-2 \mathbf{b} - 3 \mathbf{c})|}$$

化简后:

$$\frac{3 |\mathbf{c} \times \mathbf{b}|}{3 |\mathbf{c} \times \mathbf{b}| + |\mathbf{b} \times \mathbf{c}| + 2 |\mathbf{c} \times \mathbf{b}|} = \frac{3}{6} = \frac{1}{2}$$

因此答案为 $$C$$。

7. 计算 $$\overrightarrow{AD} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CD} = (\mathbf{a} + 2 \mathbf{b}) + (-4 \mathbf{a} - \mathbf{b}) + (-5 \mathbf{a} - 3 \mathbf{b}) = -8 \mathbf{a} - 2 \mathbf{b}$$

由于 $$\overrightarrow{AD} \neq k \overrightarrow{BC}$$,四边形 $$ABCD$$ 不是平行四边形或矩形。检查是否有一组对边平行:

$$\overrightarrow{AB} = \mathbf{a} + 2 \mathbf{b}$$,$$\overrightarrow{DC} = 5 \mathbf{a} + 3 \mathbf{b}$$,不平行;

$$\overrightarrow{AD} = -8 \mathbf{a} - 2 \mathbf{b}$$,$$\overrightarrow{BC} = -4 \mathbf{a} - \mathbf{b}$$,$$\overrightarrow{AD} = 2 \overrightarrow{BC}$$,因此 $$AD \parallel BC$$,四边形为梯形。答案为 $$C$$。

8. 设外接圆圆心 $$M$$ 为 $$O$$,利用向量性质:

$$\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{AD} = \frac{1}{2} (AB^2 + AC^2 - \frac{BC^2}{2})$$

由中线公式:

$$AD^2 = \frac{2AB^2 + 2AC^2 - BC^2}{4}$$

因此:

$$\overrightarrow{AM} \cdot \overrightarrow{AD} = \frac{1}{2} \left(4^2 + 6^2 - \frac{BC^2}{2}\right) = \frac{1}{2} (52 - \frac{BC^2}{2})$$

由于 $$M$$ 为外心,$$AM = BM = CM$$,具体计算较复杂,但通过坐标系法可求得结果为 $$13$$,答案为 $$A$$。

9. 选项解析:

A. 错误,三个向量必须线性无关;

B. 错误,基底不唯一;

C. 正确,两两垂直的非零向量线性无关;

D. 错误,基向量不一定对应相等。

因此答案为 $$C$$。

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