已知 $\overrightarrow a = \left( {\cos \alpha ,\sin \alpha } \right),\overrightarrow b = \left( {\cos \beta ,\sin \beta } \right),0 < \beta < \alpha < {\mathrm \pi} $.
【难度】
【出处】
2013年高考江苏卷
【标注】
  • 知识点
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    向量
    >
    向量的运算
    >
    向量的数量积
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    高中视角下的解析几何
    >
    平面向量与平面直角坐标系
  • 知识点
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    三角
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    三角恒等变换
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    诱导公式
  • 知识点
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    函数
    >
    常见初等函数
    >
    三角函数
  1. 若 $\left| {\overrightarrow a - \overrightarrow b } \right| = \sqrt 2 $,求证:$\overrightarrow a \perp \overrightarrow b $;
    标注
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      向量
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      向量的运算
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      向量的数量积
    答案
    略.
    解析
    将向量的模长转化为数量积的点乘运算即可.由题意得 ${\left| {\overrightarrow a - \overrightarrow b } \right|^2} = 2$,则根据平面向量的数量积可得\[\begin{split} {\left( {\overrightarrow a -\overrightarrow b } \right)^2} = {\overrightarrow a \cdot \overrightarrow a} - 2\overrightarrow a \cdot \overrightarrow b + {\overrightarrow b \cdot \overrightarrow b} = 2.\end{split} \]又 $\overrightarrow a\cdot \overrightarrow a=\cos ^2\alpha+\sin^2\alpha=1$,$\overrightarrow b\cdot \overrightarrow b=1$,所以\[2 - 2\overrightarrow a \cdot \overrightarrow b = 2,\]即 $\overrightarrow a \cdot \overrightarrow b = 0$,故 $\overrightarrow a \perp \overrightarrow b $.
  2. 设 $\overrightarrow c = \left( {0,1} \right)$,若 $\overrightarrow a + \overrightarrow b = \overrightarrow c $,求 $\alpha ,\beta $ 的值.
    标注
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      函数
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      三角函数
    答案
    $a = \dfrac{{5{\mathrm \pi} }}{6}$,$\beta = \dfrac{\mathrm \pi} {6}$.
    解析
    根据向量相等的坐标关系,得出相等关系式,再结合三角函数的性质,求出结果.因为 $ \overrightarrow a + \overrightarrow b = \left( {\cos \alpha + \cos \beta ,\sin \alpha + \sin \beta } \right) = \left( {0,1} \right)$,所以\[\begin{cases}
    \cos \alpha + \cos \beta = 0,\\
    \sin \alpha + \sin \beta = 1,\\
    \end{cases}\]根据诱导公式有 $\cos \left({\mathrm \pi} -\beta\right)=-\cos \beta$,所以\[\cos \alpha = \cos \left( {{\mathrm \pi} - \beta } \right),\]由 $0 < \beta < {\mathrm \pi} $,得 $0 < {\mathrm \pi} - \beta < {\mathrm \pi} $,又 $0 < \alpha < {\mathrm \pi} $,因为 $y=\cos x$ 在 $\left(0,{\mathrm \pi} \right)$ 上单调,所以可得\[\alpha = {\mathrm \pi} - \beta .\]代入 $\sin \alpha + \sin \beta = 1$,得\[\sin \left({\mathrm \pi} -\beta\right)+\sin \beta=1,\]即 $\sin \beta+\sin \beta=1$,所以\[\sin \alpha = \sin \beta = \dfrac{1}{2},\]而 $\alpha > \beta $,所以 $a = \dfrac{{5{\mathrm \pi} }}{6},\beta = \dfrac{\mathrm \pi} {6} $.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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