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- 2021-06-16 发布
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第章 平面向量、数系的扩充与复数的引入
第一节 平面向量的概念及线性运算
[考纲传真] (教师用书独具)1.了解向量的实际背景,理解平面向量的概念和两个向量相等的含义,理解向量的几何表示.2.掌握向量加法、减法的运算,理解其几何意义.3.掌握向量数乘的运算及其几何意义,理解两个向量共线的含义.4.了解向量线性运算的性质及其几何意义.
(对应学生用书第69页)
[基础知识填充]
1.向量的有关概念
(1)向量:既有大小又有方向的量叫做向量,向量的大小叫做向量的长度(或模).
(2)零向量:长度为0的向量,其方向是任意的.
(3)单位向量:长度等于1个单位的向量.
(4)平行向量:方向相同或相反的非零向量.平行向量又叫共线向量.规定:0与任一向量平行.
(5)相等向量:长度相等且方向相同的向量.
(6)相反向量:长度相等且方向相反的向量.
2.向量的线性运算
向量运算
定义
法则(或几何意义)
运算律
加法
求两个向量和的运算
三角形法则 平行四边形法则
(1)交换律:
a+b=b+a;
(2)结合律:
(a+b)+c=a+(b+c)
减法
求a与b的相反向量-b的和的运算叫做a与b的差
三角形法则
a-b=a+(-b)
数乘
求实数λ与向量a的积的运算
(1)|λa|=|λ||a|;
(2)当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反;当λ=0时,λa=0
λ(μ a)=(λμ) a;
(λ+μ)a=λa+μ a;
λ(a+b)=λa+λb
3.共线向量定理
向量a(a≠0)与b共线,当且仅当有唯一一个实数λ,使得b=λa.
[知识拓展]
1.若P为线段AB的中点,O为平面内任一点,则=(+).
2.=λ+μ(λ,μ为实数),若点A,B,C共线,则λ+μ=1.
[基本能力自测]
1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向量不能比较大小,但向量的模可以比较大小.( )
(2)=-.( )
(3)向量与向量是共线向量,则A,B,C,D四点在一条直线上.( )
(4)已知a,b是两个非零向量,当a,b共线时,一定有b=λa(λ为常数),反之也成立.( )
[答案](1)√ (2)√ (3)× (4)√
2.在四边形ABCD中,=,且||=||,那么四边形ABCD为( )
A.平行四边形 B.菱形
C.长方形 D.正方形
B [=,则四边形ABCD为平行四边形.又||=||,则四边形ABCD为菱形,故选B.]
3.D是△ABC的边AB的中点,则向量等于( )
A.-+ B.--
C.- D.+
A [如图,
=+=+
=-+.]
4.(教材改编)已知▱ABCD的对角线AC和BD相交于点O,且=a,=b,则=________,=________(用a,b表示).
b-a -a-b [如图,==-=b-a,
=-=--=-a-b.]
5.已知a与b是两个不共线向量,且向量a+λb与-(b-3a)共线,则λ=________.
- [由已知得a+λb=-k(b-3a),
∴
得]
(对应学生用书第70页)
平面向量的概念
给出下列四个命题:
【导学号:97190145】
①若|a|=|b|,则a=b;
②若A,B,C,D是不共线的四点,则=是四边形ABCD为平行四边形的充要条件;
③若a=b,b=c,则a=c;
④a=b的充要条件是|a|=|b|且a∥b.
其中正确命题的序号是( )
A.②③ B.①② C.③④ D.②④
A [①不正确.两个向量的长度相等,但它们的方向不一定相同.
②正确.∵=,∴||=||且∥,
又A,B,C,D是不共线的四点,
∴四边形ABCD为平行四边形;
反之,若四边形ABCD为平行四边形,
则∥且||=||,∴=.
③正确.∵a=b,∴a,b的长度相等且方向相同,
又b=c,∴b,c的长度相等且方向相同,
∴a,c的长度相等且方向相同,故a=c.
④不正确.当a∥b且方向相反时,即使|a|=|b|,也不能得到a=b,故|a|=|b|且a∥b不是a=b的充要条件,而是必要不充分条件.
综上所述,正确命题的序号是②③.故选A.]
[易错警示] (1)相等向量具有传递性,非零向量的平行也具有传递性.
(2)共线向量即为平行向量,不要与线段的共线、平行混为一谈.
(3)向量可以平移,平移后的向量与原向量是相等向量.解题时,不要把它与函数图象的移动混为一谈.
(4)非零向量a与的关系:是a方向上的单位向量.
[跟踪训练] 设a0为单位向量,下述命题中:
①若a为平面内的某个向量,则a=|a|a0;
②若a与a0平行,则a=|a|a0;
③若a与a0平行且|a|=1,则a=a0.
假命题的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
D [向量是既有大小又有方向的量,a与|a|a0的模相同,但方向不一定相同,故①是假命题;若a与a0平行,则a与a0的方向有两种情况:一是同向,二是反向,反向时a=-|a|a0,故②③也是假命题.综上所述,假命题的个数是3.]
平面向量的线性运算
(1)(2015·全国卷Ⅰ)设D为△ABC所在平面内一点,=3,则( )
A.=-+ B.=-
C.=+ D.=-
(2)已知D为三角形ABC的边BC的中点,点P满足++=0,=λ,则实数λ的值为________.
(1)A (2)-2 [(1)=+=+=+(-)=-=-+.故选A.
(2)因为D为边BC的中点,所以+=2,
又++=0,
所以=+=2,
所以=-2,
与=λ比较,得λ=-2.]
[规律方法] (1)平面向量的线性运算方法
①不含图形的情况:可直接运用相应运算法则求解.
②含图形的情况:将它们转化到三角形或平行四边形中,充分利用相等向量、相反向量、三角形的中位线等性质,把未知向量用已知向量表示出来求解.
(2)利用平面向量的线性运算求参数的一般思路
①没有图形的准确作出图形,确定每一个点的位置.
②利用平行四边形法则或三角形法则进行转化,转化为要求的向量形式.
③比较、观察可知所求.
(3)选取基向量,向量之间的相互表示,重视平行四边形法则.
(4)|a+b|与|a-b|的几何意义:以向量a,b为边所作平行四边形的两条对角线的长度.
[跟踪训练] (1)设M为平行四边形ABCD对角线的交点,O为平行四边形ABCD所在平面内的任意一点,则+++等于( )
A. B.2
C.3 D.4
(2)(2017·河南三市联考)在锐角△ABC中,=3,=x+y,则=________.
【导学号:97190146】
(1)D (2)3[因为M是平行四边形ABCD对角线AC,BD的交点,所以+=2,+=2,所以+++=4.
(2)由题设可得+=3(-),
即4=3+,
亦即=+,
则x=,y=.
故=3.]
共线向量定理的应用
设两个非零向量a与b不共线,
(1)若=a+b,=2a+8b,=3(a-b),求证:A,B,D三点共线;
(2)试确定实数k,使ka+b和a+kb共线.
[解] (1)证明:∵=a+b,=2a+8b,=3(a-b),
∴=+=2a+8b+3(a-b)
=2a+8b+3a-3b=5(a+b)=5.
∴,共线,又∵它们有公共点B,
∴A,B,D三点共线.
(2)∵ka+b和a+kb共线,
∴存在实数λ,使ka+b=λ(a+kb),
即ka+b=λa+λkb,∴(k-λ)a=(λk-1)b.
∵a,b是两个不共线的非零向量,
∴k-λ=λk-1=0,
∴k-1=0,∴k=±1.
[规律方法] 共线向量定理的三个应用
(1)证明向量共线:对于向量a,b,若存在实数λ,使a=λb,则a与b共线.
(2)证明三点共线:若存在实数λ,使,则A,B,C三点共线.
(3)求参数的值:利用共线向量定理及向量相等的条件列方程(组)求参数的值.
易错警示:证明三点共线时,需说明共线的两向量有公共点.
[跟踪训练] (1)已知向量=a+3b,=5a+3b,=-3a+3b,则( )
A.A,B,C三点共线 B.A,B,D三点共线
C.A,C,D三点共线 D.B,C,D三点共线
(2)(2017·广东七校联考)已知向量i,j不共线,且=i+mj,=ni+j,m≠1,若A,B,D三点共线,则实数m,n应满足的条件是( )
A.m+n=1 B.m+n=-1
C.mn=1 D.mn=-1
(1)B (2)C [(1)∵=+=2a+6b=2(a+3b)=2,
∴,共线,又有公共点B,
∴A,B,D三点共线.故选B.
(2)因为A,B,D三点共线,所以∥,存在非零实数λ,使得=λ,即i+mj=λ(ni+j),所以(1-λn)i+(m-λ)j=0,又因为i与j不共线,
所以
则mn=1,故选C.]