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06平面向量★★☆☆☆
若非零向量 a\boldsymbol{a},b\boldsymbol{b} 满足 ∣a∣=223∣b∣\left|\boldsymbol{a}\right|=\frac{2\sqrt{2}}{3}\left|\boldsymbol{b}\right|,且 (a−b)⊥(3a+2b)(\boldsymbol{a}-\boldsymbol{b})\perp(3\boldsymbol{a}+2\boldsymbol{b}),则 a\boldsymbol{a} 与 b\boldsymbol{b} 的夹角为( )
\begin{answer} A \end{answer}
\begin{solution} 设 a\boldsymbol{a} 与 b\boldsymbol{b} 的夹角为 θ\theta,并记 ∣b∣=m>0\left|\boldsymbol{b}\right|=m>0. 由已知
∣a∣2=89m2\left|\boldsymbol{a}\right|^2=\frac89m^2
又由垂直条件,
0=(a−b)⋅(3a+2b)=3∣a∣2−a⋅b−2∣b∣20=(\boldsymbol{a}-\boldsymbol{b})\cdot(3\boldsymbol{a}+2\boldsymbol{b})=3\left|\boldsymbol{a}\right|^2-\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}-2\left|\boldsymbol{b}\right|^2
所以
a⋅b=3×89m2−2m2=23m2\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}=3\times\frac89m^2-2m^2=\frac23m^2
于是
cos⁡θ=a⋅b∣a∣∣b∣=23m2223m2=22\cos\theta=\frac{\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}}{\left|\boldsymbol{a}\right|\left|\boldsymbol{b}\right|}=\frac{\frac23m^2}{\frac{2\sqrt2}{3}m^2}=\frac{\sqrt2}{2}
因为 0⩽θ⩽π0\leqslant\theta\leqslant\pi,故 θ=π4\theta=\frac\pi4,答案为 A. \end{solution}
A.
π4\frac{\pi}{4}
B.
π2\frac{\pi}{2}
C.
3π4\frac{3\pi}{4}
D.
π\pi

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10平面向量★★★★☆
在平面上,AB1→⊥AB2→\overrightarrow{AB_1} \perp \overrightarrow{AB_2},∣OB1→∣=∣OB2→∣=1|\overrightarrow{OB_1}| = |\overrightarrow{OB_2}| = 1,AP→=AB1→+AB2→\overrightarrow{AP} = \overrightarrow{AB_1} + \overrightarrow{AB_2}. 若 ∣OP→∣<12|\overrightarrow{OP}| < \frac{1}{2},则 ∣OA→∣|\overrightarrow{OA}| 的取值范围是( )
\begin{answer} D \end{answer}
\begin{solution} 设 a=OA→\boldsymbol{a}=\overrightarrow{OA},b1=OB1→\boldsymbol{b}_1=\overrightarrow{OB_1},b2=OB2→\boldsymbol{b}_2=\overrightarrow{OB_2},p=OP→\boldsymbol{p}=\overrightarrow{OP}. 由向量条件
p−a=(b1−a)+(b2−a)\boldsymbol{p}-\boldsymbol{a}=(\boldsymbol{b}_1-\boldsymbol{a})+(\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{a})
得
a=b1+b2−p\boldsymbol{a}=\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{p}
又因为 ∣b1∣=∣b2∣=1|\boldsymbol{b}_1|=|\boldsymbol{b}_2|=1,且 AB1→⊥AB2→\overrightarrow{AB_1}\perp\overrightarrow{AB_2},所以
(b1−a)⋅(b2−a)=0(\boldsymbol{b}_1-\boldsymbol{a})\cdot(\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{a})=0
代入 a=b1+b2−p\boldsymbol{a}=\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{p},得到
(p−b2)⋅(p−b1)=0(\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_2)\cdot(\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_1)=0
记 q=∣p∣=∣OP→∣q=|\boldsymbol{p}|=|\overrightarrow{OP}|,d=b1⋅b2d=\boldsymbol{b}_1\cdot\boldsymbol{b}_2,则
p⋅(b1+b2)=q2+d\boldsymbol{p}\cdot(\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2)=q^2+d
因此
∣OA→∣2=∣b1+b2−p∣2=2+2d+q2−2(q2+d)=2−q2.\begin{aligned} |\overrightarrow{OA}|^2 &=|\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{p}|^2\\ &=2+2d+q^2-2(q^2+d)=2-q^2. \end{aligned}
由 0⩽q<120\leqslant q<\frac12,可得
72<∣OA→∣⩽2\frac{\sqrt7}{2}<|\overrightarrow{OA}|\leqslant\sqrt2
当 q=0q=0 时取到右端点;当 qq 趋近于 12\frac12 时左端点不取到,故选 D. 为说明区间内的值均可取到,对任意 q∈[0,12)q\in[0,\frac12),取 b1=(1,0)\boldsymbol{b}_1=(1,0),b2=(0,1)\boldsymbol{b}_2=(0,1),p=q22(1,1)+q2−q42(1,−1)2\boldsymbol{p}=\frac{q^2}{2}(1,1)+\sqrt{q^2-\frac{q^4}{2}}\frac{(1,-1)}{\sqrt2}. 则 ∣p∣=q|\boldsymbol{p}|=q,且 p⋅(b1+b2)=q2\boldsymbol{p}\cdot(\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2)=q^2. 令 a=b1+b2−p\boldsymbol{a}=\boldsymbol{b}_1+\boldsymbol{b}_2-\boldsymbol{p},便有 (p−b2)⋅(p−b1)=0(\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_2)\cdot(\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_1)=0,从而满足题设的垂直条件. 因此上述范围恰好可取到,故选 D. \end{solution}
A.
(0,52]\left(0, \frac{\sqrt{5}}{2}\right]
B.
(52,72]\left(\frac{\sqrt{5}}{2}, \frac{\sqrt{7}}{2}\right]
C.
(52,2]\left(\frac{\sqrt{5}}{2}, \sqrt{2}\right]
D.
(72,2]\left(\frac{\sqrt{7}}{2}, \sqrt{2}\right]

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