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- 2021-06-16 发布
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第 20 课时 向量的数乘运算及其几何意义
课时目标
1.理解向量数乘的定义及规定,掌握向量数乘的几何意义.
2.掌握向量数乘的运算法则,会应用法则进行有关计算.
识记强化
1.向量数乘的运算律
(1)λ(μ)a=μ(λa);
(2)(λ+μ)a=λa+μa;
(3)λ(a+b)=λa+λb.
2.共线向量定理
向量 a(a≠0)与 b 共线,当且仅当存在唯一实数λ,使 b=λa.
课时作业
一、选择题
1.已知λ∈R,则下列命题正确的是( )
A.|λa|=λ|a| B.|λa|=|λ|a
C.|λa|=|λ||a| D.|λa|>0
答案:C
解析:当λ<0 时,|λa|=λ|a|不成立,A 错误;|λa|是一个非负实数,而|λ|a 是一个向量,
所以 B 错误;当λ=0 或 a=0 时,|λa|=0,D 错误.故选 C.
2.已知AB→=a+5b,BC→=-2a+8b,CD→ =3(a-b),则( )
A.A,B,D 三点共线
B.A,B,C 三点共线
C.B,C,D 三点共线
D.A,C,D 三点共线
答案:A
解析:BD→ =BC→+CD→ =-2a+8b+3(a-b)=a+5b=AB→,∴A,B,D 三点共线.
3.如图所示,D 是△ABC 的边 AB 的中点,则向量CD→ =( )
A.-BC→+1
2BA→
B.-BC→-1
2BA→
C.BC→-1
2BA→
D.BC→+1
2BA→
答案:A
解析:CD→ =CB→+BD→ =-BC→+1
2BA→.
4.已知向量 a 与 b 反向,且|a|=r,|b|=R,b=λa,则λ的值等于( )
A.r
R B.-r
R
C.-R
r D.R
r
答案:C
解析:∵b=λa,∴|b|=|λ||a|.又 a 与 b 反向,∴λ=-R
r.
5.在平行四边形 ABCD 中,AC 与 BD 相交于点 O,E 是线段 OD 的中点,AE 的延长
线交 DC 于点 F,若AB→=a,AD→ =b,则AF→=( )
A.1
3a+b B.1
2a+b
C.a+1
3b D.a+1
2b
答案:A
解析:由已知条件可知 BE=3DE,∴DF=1
3AB,∴AF→=AD→ +DF→ =AD→ +1
3AB→=1
3a+b.
6.如图,在△ABC 中,AD=DB,AE=EC,CD 与 BE 交于点 F.设AB→=a,AC→=b,AF→
=xa+yb,则(x,y)为( )
A.
1
2
,1
2 B.
2
3
,2
3
C.
1
3
,1
3 D.
2
3
,1
2
答案:C
解析:∵AD=DB,AE=EC,∴F 是△ABC 的重心,则DF→ =1
3DC→ ,∴AF→=AD→ +DF→ =AD→
+1
3DC→ =AD→ +1
3(AC→-AD→ )=2
3AD→ +1
3AC→=1
3AB→+1
3AC→=1
3a+1
3b,∴x=1
3
,y=1
3.
二、填空题
7.已知 x,y 是实数,向量 a,b 不共线,若(x+y-1)a+(x-y)b=0,则 x=________,
y=________.
答案:1
2
1
2
解析:由已知得 x+y-1=0
x-y=0
,解得 x=y=1
2.
8.下面三个命题:①非零向量 a 与 b 共线,则 a 与 b 所在的直线平行;②向量 a 与 b
共线,则存在唯一实数λ,使 a=λb;③若 a=λb,则 a 与 b 共线.
正确命题的序号为:________.
答案:③
解析:①a 与 b 所在直线有可能在一条直线上;②若 b=0,λb=0,∴λ可取任意实数;
③正确.
9.已知点 P,Q 是△ABC 所在平面上的两个定点,且满足PA→+PC→=0,2QA→ +QB→ +QC→ =
BC→,若|PQ→ |=λ|BC→|,则正实数λ=________.
答案:1
2
解析:由条件PA→+PC→=0,知PA→=-PC→=CP→,所以点 P 是边 AC 的中点.又 2QA→ +QB→
+QC→ =BC→,所以 2QA→ =BC→-QB→ -QC→ =BC→+CQ→ +BQ→ =2BQ→ ,从而有QA→ =BQ→ ,故点 Q 是
边 AB 的中点,所以 PQ 是△ABC 的中位线,所以|PQ→ |=1
2|BC→|,故λ=1
2.
三、解答题
10.设两个非零向量 e1 与 e2 不共线,如果AB→=e1+e2,BC→=2e1+8e2,CD→ =3(e1-e2).
(1)求证:A、B、D 三点共线;
(2)试确定实数 k 的值,使 ke1+e2 和 e1+ke2 共线.
解:(1)证明:BD→ =BC→+CD→ =5e1+5e2=5AB→,
∴BD→ ∥AB→,又 AB、BD 有公共点 B,∴A、B、D 三点共线.
(2)∵ke1+e2 与 e1+ke2 共线,∴存在实数λ使 ke1+e2=λ(e1+ke2),
∴ k=λ
1=kλ
,∴k2=1,∴k=±1.
11.
如图,在△ABC 中,AN→=1
3NC→ ,P 是 BN 上的一点,若AP→=mAB→+ 2
11AC→,求实数 m 的
值.
解:AP→=AN→+NP→=1
4AC→+NP→=mAB→+ 2
11AC→,
∴NP→=mAB→- 3
44AC→.
又NB→=NC→ +CB→=3
4AC→+(AB→-AC→)=AB→-1
4AC→,
设NP→=λNB→,则λAB→-1
4λAC→=mAB→- 3
44AC→,∴m=λ= 3
11.
能力提升
12.已知 P 是△ABC 所在平面内的一点,若CB→=λPA→+PB→,其中λ∈R,则点 P 一定在
( )
A.△ABC 的内部
B.AC 边所在直线上
C.AB 边所在直线上
D.BC 边所在直线上
答案:B
解析:由CB→ =λPA→+PB→,得CB→ -PB→=λPA→,∴CP→=λPA→ ,则CP→与PA→为共线向量又有一
个公共点 P,
∴C、P、A 三点共线即 P 点在直线 AC 上.
13.如图,G 是△OAB 的重心,OG 的延长线交 AB 于点 M,P,Q 分别是边 OA,OB
上的动点,且 P,G,Q 三点共线.
(1)设PG→ =λPQ→ ,将OG→ 用λ,OP→ ,OQ→ 表示;
(2)设OP→ =xOA→ ,OQ→ =yOB→ ,证明:1
x
+1
y
是定值.
解:(1)OG→ =OP→ +PG→ =OP→ +λPQ→ =OP→ +λ(OQ→ -OP→ )=(1-λ)OP→ +λOQ→ .
(2)由(1)及OP→ =xOA→ ,OQ→ =yOB→ ,得OG→ =(1-λ)OP→ +λOQ→ =(1-λ)xOA→ +λyOB→ .①
∵G 是△OAB 的重心,
∴OG→ =2
3OM→ =2
3
×1
2(OA→ +OB→ )=1
3OA→ +1
3OB→ .②
由①②得 1-λx-1
3 OA→ =
1
3
-λy OB→ ,
而OA→ ,OB→ 不共线,
∴
1-λx=1
3
λy=1
3
,解得
1
x
=3-3λ
1
y
=3λ
,
∴1
x
+1
y
=3,即1
x
+1
y
是定值.
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