向量 | a |=| b |=1,| c |= 2,且 a…——2023 高考数学第 4 题答案解析

2023_全国甲卷 (2023·理)

2023 全国 第 4 题 单选题 区分题
2023_全国甲卷 (2023·理)

4.向量 $|\vec{a}|=|\vec{b}|=1,|\vec{c}|=\sqrt{2}$ ,且 $\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}=\overrightarrow{0}$ ,则 $\cos \langle\vec{a}-\vec{c}, \vec{b}-\vec{c}\rangle=$()

A. $-\frac{1}{5}$
B. $-\frac{2}{5}$
C. $\frac{2}{5}$
D. $\frac{4}{5}$
参考答案D

完整解析 · 逐步详解

【答案】D

## 【解析】

【分析】作出图形,根据几何意义求解.
【详解】因为 $\vec{a}+\vec{b}+\vec{c}=\overrightarrow{0}$ ,所以 $\vec{a}+\vec{b}=-\vec{c}$ ,
即 $\vec{a}^{2}+\vec{b}^{2}+2 \vec{a} \cdot \vec{b}=\vec{c}^{2}$ ,即 $1+1+2 \vec{a} \cdot \vec{b}=2$ ,所以 $\vec{a} \cdot \vec{b}=0$ 。
如图,设 $\overrightarrow{O A}=\vec{a}, \overrightarrow{O B}=\vec{b}, \overrightarrow{O C}=\vec{c}$ ,

由题知,$O A=O B=1, O C=\sqrt{2}, \triangle O A B$ 是等腰直角三角形,
$A B$ 边上的高 $O D=\frac{\sqrt{2}}{2}, A D=\frac{\sqrt{2}}{2}$ ,

所以 $C D=C O+O D=\sqrt{2}+\frac{\sqrt{2}}{2}=\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ ,
$\tan \angle A C D=\frac{A D}{C D}=\frac{1}{3}, \cos \angle A C D=\frac{3}{\sqrt{10}}$,
$\cos \langle\vec{a}-\vec{c}, \vec{b}-\vec{c}\rangle=\cos \angle A C B=\cos 2 \angle A C D=2 \cos ^{2} \angle A C D-1$
$=2 \times\left(\frac{3}{\sqrt{10}}\right)^{2}-1=\frac{4}{5}$.
故选:D。

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