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第二章平面向量
2.1平面向量的实际背景及基本概念
2.1.1向量的物理背景与概念
2.1.2向量的几何表示
(第11题)1.D.2.D.3.D.4.0.5.一个圆.6.②③.
7.如:当b是零向量,而a与c不平行时,命题就不正确.
8.(1)不是向量.(2)是向量,也是平行向量.(3)是向量,但不是平行向量.(4)是向量,也是平行向量.
9.BE,EB,BC,CB,EC,CE,FD(共7个).
10.AO,OA,AC,CA,OC,CO,DO,OD,DB,BD,OB,BO(共12个).
11.(1)如图.(2)AD的大小是202m,方向是西偏北45°.
2.1.3相等向量与共线向量
1.D.2.D.3.D.4.①②.5.④.6.③④⑤.
7.提示:由AB=DCAB=DC,AB∥DCABCD为平行四边形AD=BC.
(第8题)8.如图所示:A1B1,A2B2,A3B3.
9.(1)平行四边形或梯形.(2)平行四边形.(3)菱形.
10.与AB相等的向量有3个(OC,FO,ED),与OA平行的向量有9个(CB,BC,DO,OD,EF,FE,DA,AD,AO),模等于2的向量有6个(DA,AD,EB,BE,CF,FC).
11.由EH,FG分别是△ABD,△BCD的中位线,得EH∥BD,EH=12BD,且FG∥BD,FG=12BD,所以EH=FG,EH∥FG且方向相同,∴EH=FG.
2.2平面向量的线性运算
2.2.1向量加法运算及其几何意义
1.D.2.C.3.D.4.a,b.5.①③.6.向南偏西60°走20km.
7.作法:在平面内任取一点O,作OA=a,AB=b,BC=c,则OC=a+b+c,图略.
8.(1)原式=(BC+CA)+(AD+DB)=BA+AB=0.
(2)原式=(AF+FE)+(ED+DC)+CB=AE+EC+CB=AB.
9.2≤|a+b|≤8.当a,b方向相同时,|a+b|取到值8;当a,b方向相反时,|a+b|取到最小值2.
10.(1)5.(2)24.
11.船沿与河岸成60°角且指向上游的方向前进,船实际前进的速度为33km/h.
2.2.2向量减法运算及其几何意义
1.A.2.D.3.C.4.DB,DC.5.b-a.6.①②.
7.(1)原式=(PM+MQ)+(NP-NQ)=PQ+QP=0.
(2)原式=(BC-BD)+(CA+AD)+CD=DC+CD+CD=CD.
8.CB=-b,CO=-a,OD=b-a,OB=a-b.
9.由AB=DC,得OB-OA=OC-OD,则OD=a-b+c.
10.由AB+AC=(AD+DB)+(AE+EC)及DB+EC=0得证.
11.提示:以OA,OB为邻边作OADB,则OD=OA+OB,由题设条件易知OD与OC为相反向量,
∴OA+OB+OC=OD+OC=-OC+OC=0.
2.2.3向量数乘运算及其几何意义
1.B.2.A.3.C.4.-18e1+17e2.5.(1-t)OA+tOB.6.③.
7.AB=12a-12b,AD=12a+12b.8.由AB=AM+MB,AC=AM+MC,两式相加得出.
9.由EF=EA+AB+BF与EF=ED+DC+CF两式相加得出.
10.AD=a+12b,AG=23a+13b,GC=13a+23b,GB=13a-13b.
11.ABCD是梯形.∵AD=AB+BC+CD=-16a+2b=2BC,∴AD∥BC且AD≠BC.
2.3平面向量的基本定理及坐标表示
2.3.1平面向量基本定理
2.3.2平面向量的正交分解及坐标表示
1.D.2.C.3.C.4.(-2,3),(23,2).5.1,-2.6.①③.
7.λ=5.提示:BD=CD-CB=-3i+(3-λ)j,令BD=kAB(k∈R),求解得出.
8.16.提示:由已知得2x-3y=5,5y-3x=6,解得x=43,y=27.
9.a=-1922b-911c.提示:令a=λ1b+λ2c,得到关于λ1,λ2的方程组,便可求解出λ1,λ2的值.
10.∵a,b不共线,∴a-b≠0,假设a+b和a-b共线,则a+b=λ·(a-b),λ∈R,有(1-λ)a+(1+λ)b=0.∵a,b不共线,∴1-λ=0,且1+λ=0,产生矛盾,命题得证.
11.由已知AM=tAB(t∈R),则OM=OA+AM=OA+tAB=OA+t(OB-OA)=(1-t)OA+tOB,令λ=1-t,μ=t,则OM=λOA+μOB,且λ+μ=1(λ,μ∈R).
2.3.3平面向量的坐标运算
2.3.4平面向量共线的坐标表示
1.C.2.D.3.D.4.(12,-7),1,12.5.(-2,6)6.(20,-28)
7.a-b=(-8,5),2a-3b=(-19,12),-13a+2b=233,-5.
8.AB+AC=(0,1),AB-AC=(6,-3),2AB+12AC=92,-1.
9.提示:AB=(4,-1),EF=EA+AB+BF=83,-23=23AB.
10.31313,-21313或-31313,21313.
11.(1)OP=OA+tAB=(1,2)+t(3,3)=(1+3t,2+3t),当点P在第二象限内时,1+3t<0,且2+3t>0,得-23<t<-13.
(2)若能构成平行四边形OABP,则OP=AB,得(1+3t,2+3t)=(3,3),即1+3t=3,且2+3t=3,但这样的实数t不存在,故点O,A,B,P不能构成平行四边形.2.4平面向量的数量积
2.4.1平面向量数量积的物理背景及其含义
1.C.2.C.3.C.4.-122;-32.5.(1)0.(2)±24.(3)150°.
6.①.7.±5.8.-55;217;122.9.120°.
10.-25.提示:△ABC为直角三角形,∠B=90°,∴AB·BC=0,BC与CA的夹角为180°-∠C,CA与AB的夹角为180°-∠A,再用数量积公式计算得出.
11.-1010.提示:由已知:(a+b)·(2a-b)=0,且(a-2b)·(2a+b)=0,得到a·b=-14b2,a2=58b2,则cosθ=a·b|a||b|=-1010.
2.4.2平面向量数量积的坐标表示、模、夹角
1.B.2.D.3.C.4.λ>32.5.(2,3)或(-2,-3).6.[-6,2].
7.直角三角形.提示:AB=(3,-2),AC=(4,6),则AB·AC=0,但|AB|≠|AC|.
8.x=-13;x=-32或x=3.9.1213,513或-1213,-513.
10.正方形.提示:AB=DC,|AB|=|AD|,AB·AD=0.
11.当C=90°时,k=-23;当A=90°时,k=113;当B=90°时,k=3±132.
2.5平面向量应用举例
2.5.1平面几何中的向量方法
1.C.2.B.3.A.4.3.5.a⊥b.6.②③④.
7.提示:只需证明DE=12BC即可.8.(7,-8).
9.由已知:CN=NA,BN=NP,∴AP=NP-NA=BN-CN=BC,同理可证:QA=BC,
∴AP=QA,故P,A,Q三点共线.
10.连结AO,设AO=a,OB=b,则AB=a+b,OC=-b,AC=a-b,|a|=|b|=r,∴AB·AC=a2-b2=0,∴AB⊥AC.
11.AP=4PM.提示:设BC=a,CA=b,则可得MA=12a+b,BN=a+13b,由共线向量,令PA=mMA,BP=nBN及PA+BP=BA=a+b,解得m=45,所以AP=4PM.
2.5.2向量在物理中的应用举例
1.B.2.D.3.C.4.|F||s|cosθ.5.(10,-5).6.④⑤.
7.示意图略,603N.8.102N.9.sinθ=v21-v22|v1|.
(第11题)10.(1)朝与河岸成60°的角且指向上游的方向开.(2)朝与河岸垂直的方向开.
11.(1)由图可得:|F1|=|G|cosθ,|F2|=|G|·tanθ,当θ从0°趋向于90°时,|F1|,|F2|都逐渐增大.
(2)令|F1|=|G|cosθ≤2|G|,得cosθ≥12,∴0°≤θ≤60°.
(第12(1)题)12.(1)能确定.提示:设v风车,v车地,v风地分别表示风对车、车对地、风对地的相对速度,则它们的关系如图所示,其中|v车地|=6m/s,则求得:|v风车|=63m/s,|v风地|=12m/s.
(2)假设它们线性相关,则k1a1+k2a2+k3a3=0(k1,k2,k3不全为零),得(k1,0)+(k2,-k2)+(2k3,2k3)=(0,0),有k1+k2+2k3=0,且-k2+2k3=0,可得适合方程组的一组不全为零的解:k1=-4,k2=2,k3=1,所以它们线性相关.
(3)假设满足条件的θ存在,则由已知有:(a+b)2=3(a-b)2,化简得,|a|2-4|a||b|cosθ+|b|2=0,令t=|a||b|,则t2-4cosθ·t+1=0,由Δ≥0得,cosθ≤-12或cosθ≥12,故0≤θ≤π3或2π3≤θ≤π时,等式成立.
单元练习
1.C.2.A.3.C.4.A.5.C.6.C.7.D.8.D.9.C.
10.B.11.①②③④.12.-7.13.λ>103.14.0,2.15.53.
16.2-2.17.④.18.(1)-13.(2)19.
19.(1)(4,2).(2)-41717.提示:可求得MA·MB=5(x-2)2-8;利用cos∠AMB=MA·MB|MA|·|MB|,求出cos∠AMB的值.
20.(1)提示:证(a-b)·c=0.(2)k<0,或k>2.提示:将式子两边平方化简.
21.提示:证明MN=13MC即可.
22.D(1,-1);|AD|=5.提示:设D(x,y),利用AD⊥BC,BD∥BC,列出方程组求出x,y的值.