2023年数学高考一轮复习真题演练(2021-22年真题)专题17向量中的隐圆问题.pdf
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1、专题1 7向量中的隐圆问题【考 点 预 测】一.向 量 极 化恒 等 式 推 出 的 隐 圆乘 积 型:PAPB=A定 理:平面内,若A,8为定点,且 后 丽=2,则P的轨迹是以M为圆心为半径的圆证 明:由=根据极化恒等式可知,PM2-A B2=A,所以=4以M为圆心为半径的圆.二.极 化 恒 等 式 和 型:PA2+PB2=AA-A B2定 理:若4,8为定点,P满 足 以2+依2=3则/的轨迹是以45中 点 用 为 圆 心,11为半径的圆。(A.-AB2 0)A.-AB2证 明:PA2+PB2=21PM2+AB)2=A,所以PM=1,即P的 轨 迹 是 以 他 中 点M为圆三.定 幕 方
2、和 型mPA2+PB2=n若A,B为定点,4川+加 郎 二 ,则 尸 的轨迹为圆.mPA2+nPB2=A证 明:mPA2+PB2=n m(x+c)2+y2+(x-c)2+y2=M=(/+l)(x2+x2+y2+x+。+。_ L=。.机+1 zn+1四.与 向 量 模 相 关 构 成 隐 圆【典例例题】例1.(2022 江苏扬中市第二高级中学模拟预测)己知与B为单位向量,且2,万,向 量 满 足I 3-力1=2,则|3|的 可 能 取 值 有()A.6 B.5 C.4 D.3【答 案】D【解析】【分析】建立平面直角坐标系,由向量的坐标计算公式可得-a-5 =(x-L y-D,进而由向量模的计算公
3、式可得(x-l)2 +(y-l)2=4,分析可得C在以(l,l)为圆心,半径为2的圆上,结合点与圆的位置关系分析可得答案.【详解】根据题意,设 丽=&,O B =b O C =c以。为坐标原点,砺 的 方向为x轴正方向,砺 的 方向为y轴的正方向建立坐标系,则 A(1,O),8(0,1),设 C(x,y),贝(j 一1一 5 =(x-l,y-1),c-a-b =2,则有(f 2+(y _ l)2=4,则C在以(U)为圆心,半径为2的圆上,设(1,1)为点“,贝 则有 IO M 倒。C|+I OM I,即 2-检J|OC|2 +6.,则1司的取值范围为 2-血,2 +0;故选:D.例2.(2 0
4、 2 2.全 国.高 三 专 题 练 习)在 中,A C =3,8 C =4,NC=90。.P为AABC所在平面内的动点,且P C =1,则丽.方的取值范围是()A.-5,3 B.-3,5 C.1-6,4 D.-4,6【答案】D【解析】【分析】依题意建立平面直角坐标系,设P(8 s 0,s i n 0),表示出 百,PB,根据数量积的坐标表示、辅助角公式及正弦函数的性质计算可得;【详解】解:依题意如图建立平面直角坐标系,则C(0,0),4(3,0),8(0,4),因为PC=1,所以P 在以。为圆心,I为半径的圆上运动,设 P(cos 仇 sin ),O e.0,2句,所以 A4=(3-co s
5、,-sin),尸 尸=(一 cos6,4 sin。),所以 P/C P=(-cos6)x(3-cos,)+(4-sin6)x(-sin。)./3 4=cos?6 一 3cos。一 4sin6+sin2。=l-3 co s0-4 sin =l-5 sin(+),其中sine=,cos=-因为一 l s in(e+0)B.y2 c.G D.2由0-2 )4 坂-工)得,将转化为(0,0)和圆上点(x,y)之间的距离,即可求出最大值.【详 解】设c=(x,y),则4_2。=(2_2%_2,),/?_。,=(_ 占1_,),(tz-2c)-(-c)=(2-2x)-(-x)+(-2y)-(l-)=2x2
6、-2x+2y2-2y=0,整理得X-1则 点(x,y)在 以(,为圆心,孝 为 半径的圆上,则(卜 乒 丁 表 示(0,0)和+丁22圆上点 y)之间的距离,X-12匚上,故 口的最大值是2x曰=技故 选:B.例4.(2022.全国.高三专题练习)己知平面向量,例c,满 足 同 明=石=2,且3-2斗 伍 一 =0,则|-4的 最 小 值 为(A.旦2【答 案】B【解 析】【分 析】)V32D.互2D.-2根据向量数量积的夹角公式可 得 色 9=1,设4(1,石),3(2,0),c(x,y),S=(2,0),=(1,G),c=(x,y),根据数量积的坐标表示可得点C(x,y)的轨迹为圆 ,由几
7、何意义可知:的最小值为|加4|减去半 径R即可求解.【详 解】I LI 一 一 /r f a b 2 1因 为 卜 卜 忖=为=2,所 以cos(a力广丽=Q=5,因 为0 4。勺4兀,所 以(洒.不妨设 A0,右),8(2,0),C(x,y),乱 丽=(2,0),2=丽=(1,6),c=OC=(x,y),则办一c=(2-x,-y),a-2c=(l-2x,石-2y),因为=0,所以(2 x)(l_2x)(退一2y)y=0,化简为:卜-胃+卜=)=?,所以 =(x,y)对应的点C(x,y)是以知 仁,坐)为 圆心,半径为/?=等的圆,所 以 的 最 小 值 为|K 4|-R =岑)-等故选:B.
8、例5.(2022全国高三专题练习)已知平面向量公,b,满足W=W=2,与石的夹角为60,且片_ 2 7 +3=0,则|力+;|的最小 值 为()A.#,-1 B.1C.G D.2/3-1【答案】D【解析】【分析】由题意可得/=4,将原等式化为7-2 7 +才=1,得出(-)2=1,设 =(x,y),=(1,6)石=(2,0),进而得出。-1)2+()-6)2 =1,表示以C(l,6),半径为1的圆;而B+4,=&x +2)+/衣不圆心到定点8(-2,0)的距离减去半径,利用数形结合的思想即可解得答案.I 1 m m【详解】由题意知,同=忖=2,(石)=6 0 ,则片=4,由 c-一 2a c+
9、3=0 可得。一 2 c+=1,即(a-c)2=1 ,设c=(x,y),a=(1,5/3),=(2,0),则 4一。=(1-x,百一 y),B+c=(x+2,y),所以 0 _ 1厂 +(y =1,忸 +d=J(x+2)+)/,所以 =。,y)表示以。(1,6),半径为1的圆,R+=J(x+2)+y2表 示 圆C上 的 点(x,y)到 定 点8(-2,0)的距离,而|)+;|的最小值即为圆心到定点伙-2,0)的距离减去半径,如图所示,又 BC=1+2)2+(6-=2+,所 以 忸 +,=8C_=2G _1.A.-2 PC的 最 小 值 是(例6.(2022全国高三专题练习)已知A8CD是 边
10、长 为2的正方)口 5B.-2C.-3D.-4【答 案】B【解 析】【分 析】根据给定条件建立平面直角坐标系,利用向量运算的坐标表示即可计算作答.【详 解】A8CZ)是 边 长 为2的正方形,则 以 点A为原点,直 线A8,AD分 别 为x轴,),轴建立平面直角坐标系,如图:设点尸(y),PA=(-x,-y),PB=(2-x,-y),PC=(2-x,2-y),于是得:_._.3 5(PA+PB)-PC=(2-2x-2y)-(2-x,2-y)=2(x-l)(x-2)+2y(y-2)=2(x-)2+2(y-l)2-,3_.5当x=/,y =l时,(丽+丽).前 取得最小值一:,所 以(西+方).定
11、 的最小值是-|.故选:B例7.(2 02 2 江西 新余市第一中学模拟预测(理)已 知 平 面 向 量 满 足 忖=羽=7 5 =4,r-4t+9=-3,则 的 最 小 值 为()A.7 2-1 B.立 一1 C.7 5-2 D.V7-22【答案】D【解析】【分析】根据已知条件可得W =4,同=2,=设 砺=(2,0),O B =b=2,2,O C =c =x,y),可得点C(x,y)的轨迹为圆,由圆的性质即可求解.【详解】因为恸=羽=4=4,所以忖=4,同=2,侬(砌=前 =因为0 词4兀,所以(词g设 O A =(2,0),0 3 =5 =(2,2 6),O C =c =(x,y),c-
12、a=x-2y y),c +石=(x +2,2 /5 +y),所以(2 2)伍+5)=(%2)(工 +2)+),(26+),)=一3 ,即 x?+(y +百)=4 ,所以点c(x,y)在以M(o,-石)为圆心,半径=2的圆上,J(x _ 2 +y 2表示圆/+卜+石)=4上的点(x,y)与定点A(2,0)的距离,所以4 4 的最小值为|M 4|r=,(0-2)2+96-0)2-2 =五一2 ,故选:D.例8.(2 02 2 全国高三专题练习)设向量心b.5满足|初=|6|=1,a-f t =-,(a-c)-(b-c)=0,则|c:|的最小值是()A.1土!B.立二1 C.6 D.12 2【答案】
13、B【解析】建立坐标系,以向量a,方的角平分线所在的直线为x轴,使得1,5的坐标分别为2设5的坐标为(X,1),由已知可得+1 表示以母 可 为 圆心,/为半径的圆,求出圆心到原点的距离,再减去半径即为所求【详 解】解:建立坐标系,以向 量 入5的角平分线所在的直线为X轴,使 得G,B的坐标分别为设C的坐标为(x,y),H (a-c)-0-c)=O,则任I的 最 小 值 表 示 圆I二 的点到原点的距离的最小值,因为圆到原点的距离为4,所以圆上的点到原点的距离的最小值为日十【点睛】此题考查平面向量的数量积运算,解题的关键是写出满足条件的对应的点,考查数学转化思想,考查数形结合的思想,属于中档题例
14、9.(2022全国高三专题练 习)已知向量入b,工满足忖=4,在 方 向 上 的 投 影 为2,c-a)=-3,则|B-|的 最 小 值 为()A.6,-1 B.百+1 C.2石-2 D.273+2【答 案】A【解 析】【分 析】设2,B向量的夹角为e,可得CS,=R,即可求in。,不妨设1=)=(2,2抬),各=砺=(皿0)(巾 0),设 三 方=(x,y),由 -)=-3,整理可知点C的轨迹是以(1,G)为圆心,半径厂=1的圆,而b-c=m-x)2+y2=B C,结合圆的性质,可求出怛。的最小值.【详解】2 2 1设2,坂向量的夹角为e,则Wco s 6 =2,则co s”甲厂5,因为。(
15、),所以6 =1.不妨设a=西=(2,2道),b=O B=(/n,0)(w 0),设 c=O C =(x,y),贝|3伍 _4=(,/)(_2,),_ 2 6)=_ 3,g S W(-l)2+(y-V3)2=l.所以点c的轨迹是以(i,G)为圆心,半径厂=i的圆,记圆心为。,又B-c=(LX,_y),B P|S-c|=+y2=|B C,当直线BC过圆心O,且垂直于x轴时,忸。可取得最小值,即忸q“6-r=x/5-l.本题考查向量的模,考查向量的数量积及向量的投影,注意利用数形结合的方法,属于难题.例1 0.(2 02 2全国高三专题练习)己知A4?C是边长为4省的等边三角形,其中心为O,尸为平
16、面内一点,若O P =1,则丽.丽 的最小值是A.1 1 B.6 C.3 D.1 5【答案】A【解析】【分析】作出图像如下图所示,取A8的中点为。,由。=1,则P在以。为圆心,以1为半径的圆上,再由公式可哈蟀+珂 一(西 一 可 Q 时 一(叫.“一 2,可得选项4 4【详解】作出图像如下图所示,取 A 8的中点为。,则0=4 6X1X =2,因为OP=1,则 P 在以。为圆心,以2 31为半径的圆上,则 丽 而:(丽 时-例 一 时 R 呵:(时=P 4-1 2 又为圆。上的点0 到。的距离,则4 4/.丽.丽 的 最 小值为-11.故选:A.本题考查向量的数量积的最值,转化法是解决此类问题
17、的常用方法,属于中档题.例 11.(2022陕西 西北工业大学附属中学高三阶段练习(理)已知工为单位向量,向量2 满足:R-.(G-5 =0,贝雨+0 的最大值为()A.4 B.5 C.6 D.7【答案】C【解析】【分析】可设;=(1,0),=(x,y),根据(2-q-0-5 )=0,可得x,y 的关系式,并得出x,y 的范围,a+e=x +)2+y2,将 用x 表示,再根据函数的最值即可得解.【详解】解:可设e=(l,0),a=(x,y),则(a-e).(a-5 e)=(x-l,y)-(x-5,y)=x2-6x+5+y2=0,GP(x-3)2+y2=4,则 K十,-2 这 yW 2,卜 z+
18、=(x+1)2+y1=j8 x-4 ,当x=5 时,j8 x-4 取得最大值为6,即k+e|的最大值为6.故选:C例 12.(2022 全国高三专题练习)已知向量入b,3为平面向量,同 咽=2 3=1,且 使得2-2 2 与所成夹角为60,则口的最大值为()A.73+1B.6D.77+1【答案】A【解析】【分析】先根据已知条件求出向量,5 的夹角,建立平面直角坐标系,设3(1,),设)=,OB =bO X 根据线性运算可得-2ci=H e,c-b=BC ZACB=60,结合正弦定理可求出点C 的轨迹,当C M。三点共线时取得最大值,即可求解.【详解】因为同=W=2 4 =1 ,所以2同卡 05
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- 2023 数学 高考 一轮 复习 演练 2021 22 年真题 专题 17 向量 中的 问题
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