格物学

投影向量(投影)-向量的数量积知识点专题进阶自测题解析-湖南省等高二数学必修,平均正确率57.99999999999999%

2025-05-06
投影向量(投影)-向量的数量积知识点专题进阶自测题解析-湖南省等高二数学必修,平均正确率57.99999999999999%
1、['平面向量坐标运算的综合应用', '投影向量(投影)']

正确率60.0%已知向量$${{a}{,}{b}}$$满足$${{a}{⋅}{b}{=}{{1}{0}}{,}}$$且$${{b}{=}{(}{6}{,}{−}{8}{)}{,}}$$则向量$${{a}}$$在向量$${{b}}$$上的投影向量为(

D

A.$${{(}{−}{6}{,}{8}{)}}$$

B.$${{(}{6}{,}{−}{8}{)}}$$

C.$$\left(-\frac{3} {5}, \ \frac{4} {5} \right)$$

D.$$\left( \frac{3} {5}, ~-\frac{4} {5} \right)$$

2、['向量减法的定义及运算法则', '投影向量(投影)', '向量数乘的定义与运算律']

正确率60.0%已知向量$${{a}{,}{b}}$$满足$${{|}{a}{|}{=}{1}{,}{a}{⊥}{b}{,}}$$则向量$${{a}{−}{2}{b}}$$在向量$${{a}}$$上的投影向量为(

A

A.$${{a}}$$

B.$$\frac{\sqrt{7}} {7} a$$

C.$${{−}{a}}$$

D.$$\frac{2 \sqrt{7}} {7} a$$

3、['数量积的运算律', '向量垂直', '投影向量(投影)']

正确率60.0%已知$${{|}{{a}^{→}}{|}{=}{1}{,}{|}{{b}^{→}}{|}{=}{\sqrt {2}}}$$,且$${{a}^{→}{⊥}{(}{{a}^{→}}{−}{{b}^{→}}{)}{,}}$$则向量$${{a}^{→}}$$在$${{b}^{→}}$$方向上的正射影的数量为$${{(}{)}}$$

D

A.$${{1}}$$

B.$${\sqrt {2}}$$

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

D.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

4、['向量的数量积的定义', '投影向量(投影)', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%若向量$${{a}{⃗}{,}{{b}^{⃗}}}$$满足$${{|}{{a}{⃗}}{|}{=}{|}{2}{{a}{⃗}}{+}{{b}^{⃗}}{|}{=}{2}}$$,则$${{a}{⃗}}$$在$${{b}^{⃗}}$$方向上投影的最大值是(

D

A.$${\sqrt {6}}$$

B.$${{−}{\sqrt {6}}}$$

C.$${\sqrt {3}}$$

D.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

5、['向量的模', '向量的数量积的定义', '投影向量(投影)']

正确率60.0%已知向量$${{a}^{→}{=}{(}{1}{,}{\sqrt {3}}{)}{,}}$$向量$${{b}^{→}{=}{(}{\sqrt {3}}{,}{x}{)}{,}}$$若向量$${{b}^{→}}$$在向量$${{a}^{→}}$$方向上的投影为$${{−}{\sqrt {3}}}$$,则实数$${{x}}$$等于(

D

A.$${{3}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{−}{3}}$$

6、['数量积的性质', '数量积的运算律', '向量的数量积的定义', '投影向量(投影)']

正确率40.0%已知平面向量$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}{,}{{c}^{→}}{,}}$$满足$$\frac{\overrightarrow{a}} {| \overrightarrow{a} |}+\frac{\overrightarrow{b}} {| \overrightarrow{b} |}=\frac{\overrightarrow{c}} {| \overrightarrow{c} |},$$且$${{|}{{a}^{→}}{|}{+}{|}{{b}^{→}}{|}{+}{|}{{c}^{→}}{|}{=}{4}}$$,则$${{c}^{→}{⋅}{(}{{a}^{→}}{+}{{b}^{→}}{)}}$$的最大值为(

B

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

7、['向量的模', '向量的数量积的定义', '投影向量(投影)']

正确率60.0%已知$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}}$$满足$${{|}{{a}^{→}}{|}{=}{2}{,}{|}{{b}^{→}}{|}{=}{3}{,}{{a}^{→}}{⋅}{{b}^{→}}{=}{−}{6}}$$,则$${{a}^{→}}$$在$${{b}^{→}}$$上的投影为$${{(}{)}}$$

A

A.$${{−}{2}}$$

B.$${{−}{1}}$$

C.$${{−}{3}}$$

D.$${{2}}$$

9、['数量积的运算律', '投影向量(投影)']

正确率40.0%向量$$\overrightarrow{a}=\left( 1, 0 \right), \; \; \left\vert\overrightarrow{b} \right\vert=\sqrt{2}, \; \; \overrightarrow{a}$$和$${{b}^{→}}$$夹角为$$\frac{\pi} {4},$$若$${{c}^{→}{=}{{a}^{→}}{+}{{b}^{→}}{,}{{d}^{→}}{=}{{a}^{→}}{−}{{b}^{→}}{,}}$$则$${{c}^{→}}$$在$${{d}^{→}}$$上的投影为(

D

A.$$\frac{\sqrt{5}} {5}$$

B.$$- \frac{\sqrt{5}} {5}$$

C.$${{1}}$$

D.$${{−}{1}}$$

10、['向量的模', '数量积的运算律', '投影向量(投影)', '投影的数量']

正确率60.0%已知向量$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}}$$满足$${{|}{{a}^{→}}{|}{=}{2}{,}{|}{{a}^{→}}{−}{3}{{b}^{→}}{|}{=}{5}{,}{|}{{a}^{→}}{+}{3}{{b}^{→}}{|}{=}{1}}$$,则$${{a}^{→}}$$在$${{b}^{→}}$$方向上的投影为$${{(}{)}}$$

C

A.$${{−}{1}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{2}}$$

1. 向量 $$a$$ 在向量 $$b$$ 上的投影向量公式为 $$\left( \frac{a \cdot b}{|b|^2} \right) b$$。已知 $$a \cdot b = 10$$,$$b = (6, -8)$$,则 $$|b| = \sqrt{6^2 + (-8)^2} = 10$$。因此,投影向量为 $$\left( \frac{10}{100} \right) (6, -8) = \left( \frac{3}{5}, -\frac{4}{5} \right)$$。正确答案是 D。

2. 由于 $$a \perp b$$,$$a \cdot b = 0$$。向量 $$a - 2b$$ 在 $$a$$ 上的投影向量为 $$\left( \frac{(a - 2b) \cdot a}{|a|^2} \right) a = \left( \frac{|a|^2 - 2b \cdot a}{|a|^2} \right) a = \left( \frac{1}{1} \right) a = a$$。正确答案是 A。

3. 由 $$a \perp (a - b)$$,得 $$a \cdot (a - b) = 0$$,即 $$|a|^2 - a \cdot b = 0$$,所以 $$a \cdot b = 1$$。向量 $$a$$ 在 $$b$$ 方向上的正射影数量为 $$\frac{a \cdot b}{|b|} = \frac{1}{\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}$$。正确答案是 D。

4. 设 $$|a| = 1$$,$$|2a + b| = 2$$,展开得 $$4|a|^2 + 4a \cdot b + |b|^2 = 4$$,即 $$4 + 4a \cdot b + |b|^2 = 4$$,故 $$4a \cdot b + |b|^2 = 0$$。投影为 $$\frac{a \cdot b}{|b|}$$。设 $$a \cdot b = x$$,$$|b| = y$$,则 $$4x + y^2 = 0$$,即 $$x = -\frac{y^2}{4}$$。投影为 $$\frac{x}{y} = -\frac{y}{4}$$。由 $$|2a + b| = 2$$ 和 $$|a| = 1$$,可得 $$y \leq 4$$,因此投影最大值为 $$1$$(当 $$y = 2$$ 时)。但选项中没有 1,重新推导:由 $$4x + y^2 = 0$$,投影为 $$\frac{x}{y} = -\frac{y}{4}$$,当 $$y$$ 最小时投影最大。由 $$|2a + b| = 2$$ 和 $$|a| = 1$$,$$y$$ 的最小值为 $$0$$,此时投影为 $$0$$。但题目可能有其他隐含条件,重新分析:设 $$a \cdot b = |a||b|\cos \theta = |b|\cos \theta$$,代入 $$4|b|\cos \theta + |b|^2 = 0$$,得 $$\cos \theta = -\frac{|b|}{4}$$。投影为 $$|a|\cos \theta = -\frac{|b|}{4}$$。由 $$|2a + b| = 2$$,$$|b|$$ 的范围为 $$0 \leq |b| \leq 4$$,因此投影范围为 $$-1 \leq \text{投影} \leq 0$$。题目可能要求绝对值最大,即 $$1$$,但选项无 1,可能题目有其他限制。进一步推导:由 $$|2a + b| = 2$$,平方得 $$4 + 4a \cdot b + |b|^2 = 4$$,即 $$a \cdot b = -\frac{|b|^2}{4}$$。投影为 $$\frac{a \cdot b}{|b|} = -\frac{|b|}{4}$$。当 $$|b|$$ 最大时,投影最小。由 $$|2a + b| \geq |2|a| - |b||$$,即 $$2 \geq |2 - |b||$$,得 $$0 \leq |b| \leq 4$$。因此投影最大值为 $$0$$($$|b| = 0$$),最小值为 $$-1$$($$|b| = 4$$)。题目可能要求绝对值最大,即 $$1$$,但选项无 1,可能题目有其他条件。重新审视题目描述,可能为 $$|a| = 1$$,$$|2a + b| = 2$$,求 $$a$$ 在 $$b$$ 上投影的最大值。由 $$a \cdot b = -\frac{|b|^2}{4}$$,投影为 $$-\frac{|b|}{4}$$。当 $$|b|$$ 最小时投影最大,$$|b|$$ 的最小值为 $$0$$,此时投影为 $$0$$。但题目选项无 0,可能题目有其他隐含条件或笔误。假设题目为 $$|a| = 1$$,$$|2a + b| = 2$$,且 $$a \cdot b$$ 最大,则投影最大为 $$\sqrt{3}$$(选项 C)。但推导不明确,可能题目有其他限制。

5. 向量 $$b$$ 在 $$a$$ 方向上的投影为 $$\frac{a \cdot b}{|a|} = -\sqrt{3}$$。已知 $$a = (1, \sqrt{3})$$,$$b = (\sqrt{3}, x)$$,则 $$a \cdot b = 1 \cdot \sqrt{3} + \sqrt{3} \cdot x = \sqrt{3}(1 + x)$$,$$|a| = \sqrt{1 + 3} = 2$$。因此 $$\frac{\sqrt{3}(1 + x)}{2} = -\sqrt{3}$$,解得 $$1 + x = -2$$,$$x = -3$$。正确答案是 D。

6. 由 $$\frac{a}{|a|} + \frac{b}{|b|} = \frac{c}{|c|}$$,设单位向量 $$\hat{a} = \frac{a}{|a|}$$,$$\hat{b} = \frac{b}{|b|}$$,$$\hat{c} = \frac{c}{|c|}$$,则 $$\hat{a} + \hat{b} = \hat{c}$$。由于 $$\hat{a}$$ 和 $$\hat{b}$$ 是单位向量,$$\hat{c}$$ 也是单位向量(因为 $$|\hat{a} + \hat{b}| = |\hat{c}| = 1$$)。设 $$\theta$$ 为 $$\hat{a}$$ 和 $$\hat{b}$$ 的夹角,则 $$|\hat{a} + \hat{b}|^2 = 1 + 1 + 2\cos \theta = 1$$,解得 $$\cos \theta = -\frac{1}{2}$$,$$\theta = 120^\circ$$。因此 $$c \cdot (a + b) = |c| \hat{c} \cdot (|a|\hat{a} + |b|\hat{b}) = |c|(|a|\hat{c} \cdot \hat{a} + |b|\hat{c} \cdot \hat{b})$$。由于 $$\hat{c} = \hat{a} + \hat{b}$$,$$\hat{c} \cdot \hat{a} = 1 + \cos \theta = \frac{1}{2}$$,$$\hat{c} \cdot \hat{b} = \cos \theta + 1 = \frac{1}{2}$$。因此 $$c \cdot (a + b) = |c| \left( \frac{|a|}{2} + \frac{|b|}{2} \right) = \frac{|c|(|a| + |b|)}{2}$$。由 $$|a| + |b| + |c| = 4$$,设 $$|a| + |b| = t$$,则 $$|c| = 4 - t$$,表达式为 $$\frac{(4 - t)t}{2} = \frac{4t - t^2}{2}$$,最大值为 $$2$$(当 $$t = 2$$ 时)。正确答案是 B。

7. 向量 $$a$$ 在 $$b$$ 上的投影为 $$\frac{a \cdot b}{|b|} = \frac{-6}{3} = -2$$。正确答案是 A。

9. 已知 $$a = (1, 0)$$,$$|b| = \sqrt{2}$$,夹角 $$\frac{\pi}{4}$$,则 $$a \cdot b = |a||b|\cos \frac{\pi}{4} = 1 \cdot \sqrt{2} \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = 1$$。设 $$b = (x, y)$$,则 $$x = 1$$(因为 $$a \cdot b = x = 1$$),$$x^2 + y^2 = 2$$,解得 $$y = \pm 1$$。因此 $$b = (1, 1)$$ 或 $$(1, -1)$$。计算 $$c = a + b = (2, 1)$$ 或 $$(2, -1)$$,$$d = a - b = (0, -1)$$ 或 $$(0, 1)$$。投影为 $$\frac{c \cdot d}{|d|} = \frac{0 \cdot 2 + (-1) \cdot 1}{1} = -1$$ 或 $$\frac{0 \cdot 2 + 1 \cdot (-1)}{1} = -1$$。正确答案是 D。

10. 由 $$|a - 3b| = 5$$ 和 $$|a + 3b| = 1$$,平方得 $$|a|^2 - 6a \cdot b + 9|b|^2 = 25$$ 和 $$|a|^2 + 6a \cdot b + 9|b|^2 = 1$$。相减得 $$12a \cdot b = -24$$,即 $$a \cdot b = -2$$。向量 $$a$$ 在 $$b$$ 方向上的投影为 $$\frac{a \cdot b}{|b|} = \frac{-2}{|b|}$$。由 $$|a| = 2$$,代入第一个方程得 $$4 - 6(-2) + 9|b|^2 = 25$$,即 $$16 + 9|b|^2 = 25$$,解得 $$|b| = 1$$。因此投影为 $$\frac{-2}{1} = -2$$。正确答案是 C。

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