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08平面向量★★★★☆
记
max⁡{x,y}={x,x⩾y,y,x<y,\max\{x, y\} = \begin{cases} x, & x \geqslant y,\\ y, & x < y, \end{cases}
min⁡{x,y}={y,x⩾y,x,x<y,\min\{x, y\} = \begin{cases} y, & x \geqslant y,\\ x, & x < y, \end{cases}
设 a\boldsymbol{a},b\boldsymbol{b} 为平面向量,则( )
A.
min⁡{∣a+b∣,∣a−b∣}⩽min⁡{∣a∣,∣b∣}\min \left\{\left|\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b}\right|, \left|\boldsymbol{a} - \boldsymbol{b}\right|\right\} \leqslant \min \left\{\left|\boldsymbol{a}\right|, \left|\boldsymbol{b}\right|\right\}
B.
min⁡{∣a+b∣,∣a−b∣}⩾min⁡{∣a∣,∣b∣}\min \left\{\left|\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b}\right|, \left|\boldsymbol{a} - \boldsymbol{b}\right|\right\} \geqslant \min \left\{\left|\boldsymbol{a}\right|, \left|\boldsymbol{b}\right|\right\}
C.
max⁡{∣a+b∣2,∣a−b∣2}⩽∣a∣2+∣b∣2\max \left\{\left|\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b}\right|^2, \left|\boldsymbol{a} - \boldsymbol{b}\right|^2\right\} \leqslant \left|\boldsymbol{a}\right|^2 + \left|\boldsymbol{b}\right|^2
D.
max⁡{∣a+b∣2,∣a−b∣2}⩾∣a∣2+∣b∣2\max \left\{\left|\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b}\right|^2, \left|\boldsymbol{a} - \boldsymbol{b}\right|^2\right\} \geqslant \left|\boldsymbol{a}\right|^2 + \left|\boldsymbol{b}\right|^2

2014 · 浙江 · 理 · 第 8 题 · 选择题

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16平面向量★★★★☆
已知平面向量 α\alpha,β\beta(α≠0\alpha \neq 0,α≠β\alpha \neq \beta)满足 ∣β∣=1|\beta| = 1,且 α\alpha 与 β−α\beta - \alpha 的夹角为 120∘120^{\circ},则 ∣α∣|\alpha| 的取值范围是______. \begin{answer} (0,233]\left(0,\frac{2\sqrt{3}}{3}\right] \end{answer}
\begin{solution} 设 r=∣α∣>0r=|\alpha|>0,s=∣β−α∣>0s=|\beta-\alpha|>0. 由向量的夹角条件,
α⋅(β−α)=rscos⁡120∘=−rs2\alpha\cdot(\beta-\alpha)=rs\cos120^{\circ}=-\frac{rs}{2}
又 β=α+(β−α)\beta=\alpha+(\beta-\alpha),且 ∣β∣=1|\beta|=1,所以
1=∣β∣2=r2+s2+2α⋅(β−α)=r2+s2−rs1=|\beta|^2=r^2+s^2+2\alpha\cdot(\beta-\alpha)=r^2+s^2-rs
这是关于 ss 的方程
s2−rs+r2−1=0s^2-rs+r^2-1=0
要有实数 ss,必须
r2−4(r2−1)=4−3r2⩾0r^2-4(r^2-1)=4-3r^2\geqslant0
即 0<r⩽2330<r\leqslant\frac{2\sqrt3}{3}. 反之,在此范围内取
s=r+4−3r22>0s=\frac{r+\sqrt{4-3r^2}}{2}>0
即可构成夹角为 120∘120^{\circ} 且 ∣β∣=1|\beta|=1 的两个向量,因此所有这些 rr 都能取到. 故填
(0,233]\left(0,\frac{2\sqrt3}{3}\right]
\end{solution}

2010 · 浙江 · 理 · 第 16 题 · 填空题

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17平面向量★★★★☆
在平行四边形 ABCDABCD 中,OO 是 ACAC 与 BDBD 的交点,PP,QQ,MM,NN 分别是线段 OAOA,OBOB,OCOC,ODOD 的中点. 在 AA,PP,MM,CC 中任取一点记为 EE,在 BB,QQ,NN,DD 中任取一点记为 FF. 设 GG 为满足向量 OG→=OE→+OF→\overrightarrow{OG} = \overrightarrow{OE} + \overrightarrow{OF} 的点,则在上述的点 GG 组成的集合中的点,落在平行四边形 ABCDABCD 外(不含边界)的概率为______.
\begin{answer} 34\frac{3}{4} \end{answer}
\begin{solution} 以 OO 为原点,设 OA→=a\overrightarrow{OA}=\boldsymbol{a}, OB→=b\overrightarrow{OB}=\boldsymbol{b}. 由于平行四边形的对角线互相平分, OC→=−a\overrightarrow{OC}=-\boldsymbol{a},OD→=−b\overrightarrow{OD}=-\boldsymbol{b}. 所以 EE 对应的系数只能是 11,12\frac12,−12-\frac12,−1-1,即 OE→=sa\overrightarrow{OE}=s\boldsymbol{a},其中 s∈{1,12,−12,−1}s\in\left\{1,\frac12,-\frac12,-1\right\}. 同理 OF→=tb\overrightarrow{OF}=t\boldsymbol{b},其中 t∈{1,12,−12,−1}t\in\left\{1,\frac12,-\frac12,-1\right\}. 因而
OG→=sa+tb\overrightarrow{OG}=s\boldsymbol{a}+t\boldsymbol{b}
在基底 a\boldsymbol{a},b\boldsymbol{b} 下,平行四边形 ABCDABCD 的四个顶点为 (1,0)(1,0),(0,1)(0,1),(−1,0)(-1,0),(0,−1)(0,-1),其内部及边界为 ∣s∣+∣t∣⩽1|s|+|t|\leqslant1. 当且仅当 ∣s∣=∣t∣=12|s|=|t|=\frac12 时,∣s∣+∣t∣=1|s|+|t|=1,对应 2×2=42\times2=4 个选择,所得点在边界上,不计入外部. 其余 16−4=1216-4=12 个选择满足 ∣s∣+∣t∣>1|s|+|t|>1,所得点在平行四边形外部.
因此所求概率为
1216=34\frac{12}{16}=\frac34
\end{solution}

2010 · 浙江 · 文 · 第 17 题 · 填空题

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16立体几何初步★★★★☆
已知点 OO 在二面角 α−AB−β\alpha-AB-\beta 的棱上,点 PP 在 α\alpha 内,且 ∠POB=45∘\angle POB = 45^{\circ}. 若对于 β\beta 内异于 OO 的任意一点 QQ,都有 ∠POQ⩾45∘\angle POQ \geqslant 45^{\circ},则二面角 α−AB−β\alpha-AB-\beta 的大小是______. \begin{answer} 90∘90^{\circ} \end{answer}
\begin{solution} 设 θ\theta 为二面角的大小,取沿 OBOB 的单位向量为 e1\boldsymbol{e}_1,取平面 α\alpha 内垂直于 ABAB 且指向 PP 的单位向量为 e2\boldsymbol{e}_2,再取平面 β\beta 内垂直于 ABAB 的单位向量为 e3\boldsymbol{e}_3. 则 e1⊥e2\boldsymbol{e}_1\perp\boldsymbol{e}_2,e1⊥e3\boldsymbol{e}_1\perp\boldsymbol{e}_3,e2⋅e3=cos⁡θ\boldsymbol{e}_2\cdot\boldsymbol{e}_3=\cos\theta. 由 ∠POB=45∘\angle POB=45^{\circ},设 OP=rOP=r,则
OP→=r2e1+r2e2\overrightarrow{OP}=\frac r{\sqrt2}\boldsymbol{e}_1+\frac r{\sqrt2}\boldsymbol{e}_2
平面 β\beta 内任意向量都可以写成 se1+te3s\boldsymbol{e}_1+t\boldsymbol{e}_3. 因此,OP→\overrightarrow{OP} 在平面 β\beta 上的投影长度为
∣proj⁡βOP→∣=(r2)2+(r2cos⁡θ)2=r1+cos⁡2θ2\left\lvert\operatorname{proj}_{\beta}\overrightarrow{OP}\right\rvert =\sqrt{\left(\frac r{\sqrt2}\right)^2+\left(\frac r{\sqrt2}\cos\theta\right)^2} =r\sqrt{\frac{1+\cos^2\theta}{2}}
所以 OP→\overrightarrow{OP} 与平面 β\beta 内非零向量的夹角的最小值 φ\varphi 满足
cos⁡φ=1+cos⁡2θ2\cos\varphi=\sqrt{\frac{1+\cos^2\theta}{2}}
题设对任意 Q∈βQ\in\beta 且 Q≠OQ\ne O 都有 ∠POQ⩾45∘\angle POQ\geqslant45^{\circ},故 φ⩾45∘\varphi\geqslant45^{\circ},从而
1+cos⁡2θ2⩽12\sqrt{\frac{1+\cos^2\theta}{2}}\leqslant\frac1{\sqrt2}
于是 cos⁡2θ=0\cos^2\theta=0,所以 θ=90∘\theta=90^{\circ}. \end{solution}

2007 · 浙江 · 理 · 第 16 题 · 填空题

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19解析几何★★★★☆
如图,已知椭圆的中心在坐标原点,焦点 F1F_{1},F2F_{2} 在 xx 轴上,长轴 A1A2A_{1}A_{2} 的长为 4,左准线 ll 与 xx 轴的交点为 MM,∣MA1∣:∣A1F1∣=2:1|MA_{1}|: |A_{1}F_{1}| = 2: 1.
(1) 求椭圆的方程; (2) 若点 PP 为 ll 上的动点,求 ∠F1PF2\angle F_1PF_2 的最大值.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设椭圆的半长轴为 aa,半焦距为 cc,半短轴为 bb,则 2a=42a=4,a2=b2+c2a^2=b^2+c^2,所以 a=2a=2. 左准线方程为 x=−a2c=−4cx=-\frac{a^2}{c}=-\frac{4}{c},故 M(−4c,0)M\left(-\frac{4}{c},0\right),A1(−2,0)A_{1}(-2,0),F1(−c,0)F_{1}(-c,0). 由题意,0<c<20<c<2,且 ∣MA1∣∣A1F1∣=4c−22−c=2\frac{|MA_{1}|}{|A_{1}F_{1}|}=\frac{\frac{4}{c}-2}{2-c}=2. 化简得 2(2−c)c(2−c)=2\frac{2(2-c)}{c(2-c)}=2,所以 c=1c=1. 于是 b2=a2−c2=4−1=3b^2=a^2-c^2=4-1=3,椭圆的方程为 x24+y23=1\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{3}=1.
\item 由第(1)问,F1(−1,0)F_{1}(-1,0),F2(1,0)F_{2}(1,0),且直线 ll 的方程为 x=−4x=-4. 设动点 P(−4,t)P\left(-4,t\right),令 u=∣t∣u=|t|. 此时 PF1→=(3,−t)\overrightarrow{PF_{1}}=(3,-t),PF2→=(5,−t)\overrightarrow{PF_{2}}=(5,-t),两向量的数量积为 t2+15>0t^2+15>0,故 θ=∠F1PF2\theta=\angle F_{1}PF_{2} 为锐角,并且
tan⁡θ=∣3(−t)−(−t)5∣3⋅5+(−t)(−t)=2uu2+15\tan\theta=\frac{\left|3(-t)-(-t)5\right|}{3\cdot5+(-t)(-t)}=\frac{2u}{u^2+15}
由基本不等式 u2+15⩾215 uu^2+15\geqslant2\sqrt{15}\,u,得 tan⁡θ=2uu2+15⩽115\tan\theta=\frac{2u}{u^2+15}\leqslant\frac{1}{\sqrt{15}}. 当且仅当 u=15u=\sqrt{15},即 P(−4,15)P\left(-4,\sqrt{15}\right) 或 P(−4,−15)P\left(-4,-\sqrt{15}\right) 时等号成立. 因为 θ\theta 为锐角,所以其最大值为 arctan⁡115\arctan\frac{1}{\sqrt{15}}. \end{enumerate} \end{solution}

2005 · 浙江 · 文 · 第 19 题 · 解答题

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