题目
设a,b,C均为向量,下列等式正确的是:A. (A)(a+b)(a-b)=|a|2-|b|2B. (B)a・(a・b)=|a|2bC. (C)(a・b)2=|a|2|b|2D. (D)(a+b)×(a-b)=a×a-b×b
设a,b,C均为向量,下列等式正确的是:
A. (A)(a+b)(a-b)=|a|2-|b|2
B. (B)a・(a・b)=|a|2b
C. (C)(a・b)2=|a|2|b|2
D. (D)(a+b)×(a-b)=a×a-b×b
题目解答
答案
A. (A)(a+b)(a-b)=|a|2-|b|2
解析
本题考查向量运算的基本性质,特别是点积(点乘)和叉积(叉乘)的运算规则。解题的关键在于:
- 点积的分配律:$(a+b)\cdot(c+d)=a\cdot c + a\cdot d + b\cdot c + b\cdot d$;
- 点积的性质:$a\cdot a = |a|^2$,$a\cdot b = b\cdot a$;
- 叉积的性质:$a\times a = 0$,$a\times b = -b\times a$;
- 柯西-施瓦茨不等式:$(a\cdot b)^2 \leq |a|^2|b|^2$,等号成立的条件是$a$与$b$线性相关。
选项A:$(a+b)\cdot(a-b)=|a|^2-|b|^2$
- 展开点积:
$(a+b)\cdot(a-b) = a\cdot a - a\cdot b + b\cdot a - b\cdot b$ - 简化表达式:
由于$a\cdot b = b\cdot a$,中间两项$-a\cdot b + b\cdot a$相互抵消,得到:
$a\cdot a - b\cdot b = |a|^2 - |b|^2$
结论:选项A正确。
选项B:$a\cdot(a\cdot b)=|a|^2b$
- 分析运算类型:
$a\cdot b$是标量,因此$a\cdot(a\cdot b)$实际上是标量乘法,即$(a\cdot b)\cdot a$,结果是一个向量。 - 比较两边形式:
右边$|a|^2b$是向量$b$的标量倍,而左边是向量$a$的标量倍,除非$a$与$b$方向相同,否则不成立。
结论:选项B错误。
选项C:$(a\cdot b)^2=|a|^2|b|^2$
- 应用柯西-施瓦茨不等式:
$(a\cdot b)^2 \leq |a|^2|b|^2$
等号成立当且仅当$a$与$b$线性相关(同向或反向)。
结论:选项C不一定成立,错误。
选项D:$(a+b)\times(a-b)=a\times a - b\times b$
- 展开叉积:
$(a+b)\times(a-b) = a\times a - a\times b + b\times a - b\times b$ - 简化表达式:
$a\times a = 0$,$b\times b = 0$,且$b\times a = -a\times b$,因此:
$0 - a\times b - a\times b - 0 = -2a\times b$
右边为$0 - 0 = 0$,显然不等。
结论:选项D错误。