人教版高中数学必修4课后习题答案.pdf
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1、 第二章 平面向量 21 平面向量的实际背景及基本概念 练习(P77)1、略.2、AB,BA.这两个向量的长度相等,但它们不等.3、2AB,2.5CD,3EF,2 2GH.4、(1)它们的终点相同;(2)它们的终点不同.习题 2.1 A 组(P77)1、3045CAOB (2)DCBA.3、与DE相等的向量有:,AF FC;与EF相等的向量有:,BD DA;与FD相等的向量有:,CE EB.4、与a相等的向量有:,CO QP SR;与b相等的向量有:,PM DO;与c相等的向量有:,DC RQ ST 5、3 32AD.6、(1);(2);(3);(4).习题 2.1 B 组(P78)1、海拔和
2、高度都不是向量.2、相等的向量共有 24 对.模为 1 的向量有 18 对.其中与AM同向的共有 6对,与AM反向的也有 6 对;与AD同向的共有 3 对,与AD反向的也有 6 对;模为2的向量共有 4 对;模为 2 的向量有 2 对 水流方向CDAB22 平面向量的线性运算 练习(P84)1、图略.2、图略.3、(1)DA;(2)CB.4、(1)c;(2)f;(3)f;(4)g.练习(P87)1、图略.2、DB,CA,AC,AD,BA.3、图略.练习(P90)1、图略.2、57ACAB,27BCAB.说明:本题可先画一个示意图,根据图形容易得出正确答案.值得注意的是BC与AB反向.3、(1)
3、2ba;(2)74ba;(3)12ba;(4)89ba.4、(1)共线;(2)共线.5、(1)32ab;(2)111123ab;(3)2ya.6、图略.习题 2.2 A 组(P91)1、(1)向东走 20 km;(2)向东走 5 km;(3)向东北走10 2km;(4)向西南走5 2km;(5)向西北走10 2km;(6)向东南走10 2km.2、飞机飞行的路程为 700 km;两次位移的合成是向北偏西 53方向飞行 500 km.3、解:如右图所示:AB表示船速,AD表示河水 的流速,以AB、AD为邻边作ABCD,则 AC表示船实际航行的速度.在 RtABC 中,8AB,2AD,所以2222
4、822 17ACABAD 因为tan4CAD,由计算器得76CAD 所以,实际航行的速度是2 17km/h,船航行的方向与河岸的夹角约为 76.4、(1)0;(2)AB;(3)BA;(4)0;(5)0;(6)CB;(7)0.5、略 6、不一定构成三角形.说明:结合向量加法的三角形法则,让学生理解,若三个非零向量的和为零向量,且这三个向量不共线时,则表示这三个向量的有向线段一定能构成三角形.7、略.8、(1)略;(2)当ab时,abab 9、(1)22ab;(2)102210abc;(3)132ab;(4)2()xy b.10、14abe,124abee,1232310abee.11、如图所示,
5、OCa,ODb,DCba,BCab .12、14AEb,BCba,1()4DEba,34DBa,34ECb,1()8DNba,11()48ANAMab.13、证明:在ABC中,,E F分别是,AB BC的中点,所以EFAC且12EFAC,即12EFAC;同理,12HGAC,所以EFHG.习题 2.2 B 组(P92)1、丙地在甲地的北偏东 45方向,距甲地 1400 km.2、不一定相等,可以验证在,a b不共线时它们不相等.3、证明:因为MNANAM,而13ANAC,13AMAB,所以1111()3333MNACABACABBC.4、(1)四边形ABCD为平行四边形,证略 (2)四边形ABC
6、D为梯形.证明:13ADBC,ADBC且ADBC 四边形ABCD为梯形.(3)四边形ABCD为菱形.(第 11 题)(第 12 题)(第 13 题)EHGFDCAB丙甲乙(第 1 题)(第 4 题(2))BACD 证明:ABDC,ABDC且ABDC 四边形ABCD为平行四边形 又ABAD 四边形ABCD为菱形.5、(1)通过作图可以发现四边形ABCD为平行四边形.证明:因为OAOBBA,ODOCCD 而OAOCOBOD 所以OAOBODOC 所以BACD,即ABCD.因此,四边形ABCD为平行四边形.23 平面向量的基本定理及坐标表示 练习(P100)1、(1)(3,6)ab,(7,2)ab;
7、(2)(1,11)ab,(7,5)ab;(3)(0,0)ab,(4,6)ab;(4)(3,4)ab,(3,4)ab.2、24(6,8)ab,43(12,5)ab.3、(1)(3,4)AB,(3,4)BA ;(2)(9,1)AB,(9,1)BA ;(3)(0,2)AB,(0,2)BA;(4)(5,0)AB,(5,0)BA 4、ABCD.证明:(1,1)AB,(1,1)CD,所以ABCD.所以ABCD.5、(1)(3,2);(2)(1,4);(3)(4,5).6、10(,1)3或14(,1)3 7、解:设(,)P x y,由点P在线段AB的延长线上,且32APPB,得32APPB (,)(2,3)
8、(2,3)APx yxy,(4,3)(,)(4,3)PBx yxy 3(2,3)(4,3)2xyxy 32(4)233(3)2xxyy (第 4 题(3))ADCBADMOBC(第 5 题)815xy,所以点P的坐标为(8,15).习题 2.3 A 组(P101)1、(1)(2,1);(2)(0,8);(3)(1,2).说明:解题时可设(,)B x y,利用向量坐标的定义解题.2、123(8,0)FFF 3、解法一:(1,2)OA ,(53,6(1)(2,7)BC 而ADBC,(1,5)ODOAADOABC.所以点D的坐标为(1,5).解法二:设(,)D x y,则(1),(2)(1,2)AD
9、xyxy ,(53,6(1)(2,7)BC 由ADBC可得,1227xy,解得点D的坐标为(1,5).4、解:(1,1)OA,(2,4)AB .1(1,2)2ACAB,2(4,8)ADAB,1(1,2)2AEAB.(0,3)OCOAAC,所以,点C的坐标为(0,3);(3,9)ODOAAD,所以,点D的坐标为(3,9);(2,1)OEOAAE,所以,点E的坐标为(2,1).5、由向量,a b共线得(2,3)(,6)x,所以236x,解得4x .6、(4,4)AB,(8,8)CD ,2CDAB,所以AB与CD共线.7、2(2,4)OAOA,所以点A的坐标为(2,4);3(3,9)OBOB ,所
10、以 点B的 坐 标 为(3,9);故(3,9)(2,4)(5,5)A B 习题 2.3 B 组(P101)1、(1,2)OA,(3,3)AB.当1t 时,(4,5)OPOAABOB,所以(4,5)P;当12t 时,13 35 7(1,2)(,)(,)22 22 2OPOAAB,所以5 7(,)2 2P;当2t 时,2(1,2)(6,6)(5,4)OPOAAB,所以(5,4)P;当2t 时,2(1,2)(6,6)(7,8)OPOAAB,所以(7,8)P.2、(1)因为(4,6)AB ,(1,1.5)AC,所以4ABAC,所以A、B、C三点共线;(2)因为(1.5,2)PQ,(6,8)PR,所以4
11、PRPQ,所以P、Q、R三点共线;(3)因为(8,4)EF ,(1,0.5)EG ,所以8EFEG,所以E、F、G三点共线.3、证明:假设10,则由1 1220ee,得2121ee.所以12,e e是共线向量,与已知12,e e是平面内的一组基底矛盾,因此假设错误,10.同理20.综上120.4、(1)19OP.(2)对于任意向量12OPxeye,,x y都是唯一确定的,所以向量的坐标表示的规定合理.24 平面向量的数量积 练习(P106)1、1cos,8 6242p qpqp q .2、当0a b时,ABC为钝角三角形;当0a b时,ABC为直角三角形.3、投影分别为3 2,0,3 2.图略
12、 练习(P107)1、22(3)45a,225229b,3 54 27a b .2、8a b,()()7ab ab,()0abc,2()49ab.3、1a b,13a,74b,88.习题 2.4 A 组(P108)1、6 3a b,222()225 12 3abaa bb,25 12 3ab.2、BC与CA的夹角为 120,20BC CA.3、22223abaa bb,22235abaa bb.4、证法一:设a与b的夹角为.(1)当0时,等式显然成立;(2)当0时,a与b,a与b的夹角都为,所以()coscosaba ba b ()cosa ba b()coscosababa b 所以()()
13、()aba bab;(3)当0时,a与b,a与b的夹角都为180,则()cos(180)cosaba ba b ()coscosa ba ba b ()cos(180)cosababa b 所以()()()aba bab;综上所述,等式成立.证法二:设11(,)ax y,22(,)bxy,那么 11221212()(,)(,)a bxyxyx xy y 112212121212()(,)(,)()a bx yxyx xy yx xy y 11221212()(,)(,)abx yxyx xy y 所以()()()aba bab;5、(1)直角三角形,B为直角.证明:(1,4)(5,2)(6,6
14、)BA ,(3,4)(5,2)(2,2)BC 6(2)(6)20BA BC BABC,B为直角,ABC为直角三角形 (2)直角三角形,A为直角 证明:(19,4)(2,3)(21,7)AB ,(1,6)(2,3)(1,3)AC 21 17(3)0AB AC ABAC,A为直角,ABC为直角三角形 (3)直角三角形,B为直角 证明:(2,5)(5,2)(3,3)BA ,(10,7)(5,2)(5,5)BC 3 53 50BA BC BABC,B为直角,ABC为直角三角形 6、135.7、120.22(23)(2)44361ababaa bb,于是可得6a b,1cos2a ba b,所以120.
15、8、23cos40,55.9、证明:(5,2)(1,0)(4,2)AB,(8,4)(5,2)(3,6)BC,(8,4)(4,6)(4,2)DC ABDC,4 3(2)60AB BC ,A B C D为顶点的四边形是矩形.10、解:设(,)ax y,则2292xyyx,解得3 556 55xy,或3 556 55xy .于是3 5 6 5(,)55a 或3 56 5(,)55a .11、解:设与a垂直的单位向量(,)ex y,则221420 xyxy,解得552 55xy 或552 55xy.于是52 5(,)55e 或5 2 5(,)55e .习题 2.4 B 组(P108)1、证法一:0()
16、0()a ba ca ba cabcabc 证法二:设11(,)ax y,22(,)bxy,33(,)cx y.先证()a ba cabc 1212a bx xy y,1 313a cx xy y 由a ba c得12121313x xy yx xy y,即123123()()0 x xxy yy 而2323(,)bcxx yy,所以()0abc 再证()abca ba c 由()0abc得 123123()()0 x xxy yy,即12121313x xy yx xy y,因此a ba c 2、coscoscossinsinOA OBAOBOA OB.3、证明:构造向量(,)ua b,(,
17、)vc d.cos,u vu vu v,所以2222cos,acbdabcdu v 2222222222()()()cos,()()acbdabcdu vabcd 4、AB AC的值只与弦AB的长有关,与圆的半径无关.证明:取AB的中点M,连接CM,则CMAB,12AMAB 又cosAB ACAB ACBAC,而AMBACAC 所以212AB ACAB AMAB 5、(1)勾股定理:Rt ABC中,90C,则222CACBAB 证明:ABCBCA 2222()2ABCBCACBCA CBCA.由90C,有CACB,于是0CA CB 222CACBAB (2)菱形ABCD中,求证:ACBD 证明
18、:ACABAD,,DBABAD 22()()AC DBABADABADABAD.四边形ABCD为菱形,ABAD,所以220ABAD 0AC DB,所以ACBD (3)长方形ABCD中,求证:ACBD 证明:四边形ABCD为长方形,所以ABAD,所以0AB AD 222222ABAB ADADABAB ADAD.22()()ABADABAD,所以22ACBD,所以ACBD (4)正方形的对角线垂直平分.综合以上(2)(3)的证明即可.25 平面向量应用举例 习题 2.5 A 组(P113)1、解:设(,)P x y,11(,)R x y 则1111(1,0)(,)(1,)RAx yxy,(,)(
19、1,0)(1,0)APx yx MACB(第 4 题)由2RAAP得11(1,)2(1,)xyxy,即11232xxyy 代入直线l的方程得2yx.所以,点P的轨迹方程为2yx.2、解:(1)易知,OFDOBC,12DFBC,所以23BOBF.22 11()()33 23AOBOBABFabaaab(2)因为1()2AEab 所以23AOAE,因此,A O E三点共线,而且2AOOE 同理可知:2,2BOCOOFOD,所以2AOBOCOOEOFOD 3、解:(1)(2,7)BAvvv;(2)v在Av方向上的投影为135AAv vv.4、解:设1F,2F的合力为F,F与1F的夹角为,则31F,3
20、0;331F,3F与1F的夹角为 150.习题 2.5 B 组(P113)1、解:设0v在水平方向的速度大小为xv,竖直方向的速度的大小为yv,则0cosxvv,0sinyvv.设 在 时 刻t时 的 上 升 高 度 为h,抛 掷 距 离 为s,则001sin,()2coshv tgtgsv t为重力加速度 所以,最大高度为220sin2vg,最大投掷距离为20sin2vg.2、解:设1v与2v的夹角为,合速度为v,2v与v的夹角为,行驶距离为d.则1sin10sinsinvvv,0.5sin20sinvd.120sindv.ODFEABC(第 2 题)(第 4 题)所以当90,即船垂直于对岸
21、行驶时所用时间最短.3、(1)(0,1)解:设(,)P x y,则(1,2)APxy.(2,2 2)AB.将AB绕点A沿顺时针方向旋转4到AP,相当于沿逆时针方向旋转74到AP,于是7777(2cos2 2sin,2sin2 2cos)(1,3)4444AP 所以1123xy ,解得0,1xy (2)32yx 解:设曲线C上任一点P的坐标为(,)x y,OP绕O逆时针旋转4后,点P的坐标为(,)x y 则cossin44sincos44xxyyxy,即2()22()2xxyyxy 又因为223xy,所以2211()()322xyxy,化简得32yx 第二章 复习参考题A 组(P118)1、(1
22、);(2);(3);(4).2、(1)D;(2)B;(3)D;(4)C;(5)D;(6)B.3、1()2ABab,1()2ADab 4、略解:2133DEBAMAMBab 2233ADab,1133BCab 1133EFab,1233FADCab 1233CDab,2133ABab CEab (第 4 题)5、(1)(8,8)AB,8 2AB;(2)(2,16)OC,(8,8)OD ;(3)33OA OB.6、AB与CD共线.证明:因为(1,1)AB,(1,1)CD,所以ABCD.所以AB与CD共线.7、(2,0)D.8、2n.9、1,0.10、34cos,cos0,cos55ABC 11、证
23、明:2(2)22cos6010nmmn mm,所以(2)nmm.12、1.13、13ab,1ab.14、519cos,cos820 第二章 复习参考题B 组(P119)1、(1)A;(2)D;(3)B;(4)C;(5)C;(6)C;(7)D.2、证明:先证ababab.222()2abababa b,222()2abababa b.因为ab,所以0a b,于是22ababab.再证ababab.由于222abaa bb,222abaa bb 由abab可得0a b,于是ab 所以ababab.【几何意义是矩形的两条对角线相等】3、证明:先证abcd 22()()c dababab 又ab,所以
24、0c d,所以cd 再证cdab.(第 3 题)NMOABS(第 6 题)由cd得0c d,即22()()0ababab 所以ab 【几何意义为菱形的对角线互相垂直,如图所示】4、12ADABBCCDab,1142AEab 而34EFa,14EMa,所以1111()4242AMAEEMabaab 5、证明:如图所示,12ODOPOP,由于1230OPOPOP,所以3OPOD,1OD 所以11ODOPPD 所以1230OPP,同理可得1330OPP 所以31260PPP,同理可得12360PP P,23 160P PP,所以123PP P为正三角形.6、连接AB.由对称性可知,AB是SMN的中位
25、线,222MNABba.7、(1)实际前进速度大小为224(4 3)8(千米时),沿与水流方向成60的方向前进;(2)实际前进速度大小为4 2千米时,沿与水流方向成690arccos3的方向前进.8、解:因为OA OBOB OC,所以()0OBOAOC,所以0OB CA 同理,0OA BC,0OC AB,所以点O是ABC的垂心.9、(1)2110200a xa ya ya x;(2)垂直;(3)当12210ABA B时,1l2l;当12120A AB B时,12ll,夹角的余弦121222221122cosA AB BABAB;(4)0022AxByCdAB DOP3P1P2(第 5 题)第三
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