本题导读
本题考查平面向量的线性运算法则。通过给定的旋转与数乘变换,探究其对向量线性组合特征的整体保持性。
📌【题干】
Question
(2006年全国卷I(理)) 设平面向量 的和 . 如果向量 满足 ,且 顺时针旋转 后与 同向,其中 ,则()
A. B.
C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
设将任意向量顺时针旋转 且模长放大为 2 倍的几何变换为一个统一的线性算子 。 依据条件写出变换关系: , , 。 利用平面向量线性变换的齐次性与可加性,将 变形为 并代入零向量求解。
✅【答案】
Success
D
✍【详细解析】
Abstract
解:由题意可知,每个向量 () 都是由对应的 经过相同的几何变换得到的:
- 模长变为原来的 2 倍;
- 方向顺时针旋转 。
在平面向量中,把每个向量都旋转同一个角度、再伸缩同一个倍数,得到的仍是一个”保加法、保数乘”的变换。设这个变换为 ,则对任意向量 及常数 ,都有 ,。
由题意 、、。把三者相加,用可加性把 提到括号外,得 。
又 ,而零向量在任何线性变换下仍为零向量(),故 。
故选 D
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:平面向量线性变换的保持性、零向量的算子变换特征。
- 核心方法:整体算子变换法(亦可将平面向量映射到复平面,利用复数乘法 进行代数证明)。
- 避坑指南:切勿盲目选取具体的特殊向量画图去凑,这会极大增加思维量。抓住“所有向量对应的旋转角度与放大倍数完全相同”这一全等特征,可直接实现整体式秒杀。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 本题是高等数学中“线性空间与线性变换”在中学平面向量性质中的初等渗透,重点考查对映射性质的宏观理解。 结论推广: 若一组平面向量满足 ,将所有向量整体施加相同的旋转 与伸缩倍数 得到新向量组 ,则新向量组也必然保持原线性组合结构,即 。
🔗【关联脉络】
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