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- 2021-06-16 发布
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6
.
3
.
5
平面向量数量积的坐标表示
课标阐释
思维脉络
1
.
掌握平面向量数量积的坐标表示
,
会根据向量的坐标形式求数量积、模、夹角
.
(
数学运算
)
2
.
掌握向量垂直条件的坐标形式
,
并能灵活运用
.
(
数学运算、逻辑推理
)
激趣诱思
知识点拨
“
我知道我一直有双隐形的翅膀
,
带我飞飞过绝望
,
不去想他们拥有美丽的太阳
,
我看见每天的夕阳也会有变化
,
我知道我一直有双隐形的翅膀
,
带我飞给我希望
……”
如果能为平面向量的数量积插上
“
翅膀
”,
它又能飞多远呢
?
本节讲解平面向量数量积的
“
翅膀
”——
坐标表示
,
它使平面向量的数量积同时具有几何形式和代数形式的
“
双重身份
”,
从而可以使几何问题数量化
,
把
“
定性
”
研究推向
“
定量
”
研究
.
激趣诱思
知识点拨
知识点一、平面向量的数量积与向量垂直的坐标表示
1
.
平面向量数量积的坐标表示
若
a
=
(
x
1
,
y
1
),
b
=
(
x
2
,
y
2
),
则
a
·
b
=
x
1
x
2
+y
1
y
2
,
即两个向量的数量积
等于
它们
对应坐标的乘积的和
.
2
.
两个向量垂直的坐标表示
设两个非零向量
a
=
(
x
1
,
y
1
),
b
=
(
x
2
,
y
2
),
则
a
⊥
b
⇔
x
1
x
2
+y
1
y
2
=
0
.
名师点析
已知两个非零向量
a
=
(
a
1
,
a
2
),
b
=
(
b
1
,
b
2
)
.
a
∥
b
⇔
a
1
b
2
-a
2
b
1
=
0;
a
⊥
b
⇔
a
1
b
1
+a
2
b
2
=
0
.
这两个结论容易混淆
,
可分别简记为
“
纵横交错积的差为零
,
横横纵纵积的和为零
”
.
激趣诱思
知识点拨
微练习
(1)
若向量
a
=
(4,
-
2),
b
=
(
-
1,
-
6),
则
a
·
b
=
.
(2)
若向量
a
=
(3,
x
),
b
=
(2,
-
6),
且
a
⊥
b
,
则
x=
.
解析
:
(1)
a
·
b
=
4
×
(
-
1)
+
(
-
2)
×
(
-
6)
=
8
.
(2)
因为
a
⊥
b
,
所以
a
·
b
=
0,
即
3
×
2
+
(
-
6)
x=
0,
解得
x=
1
.
答案
:
(1)8
(2)1
激趣诱思
知识点拨
知识点二、平面向量的模与夹角的坐标
表示
激趣诱思
知识点拨
微思考
如果表示向量
a
的有向线段的起点和终点的坐标分别为
A
(
x
1
,
y
1
)
、
B
(
x
2
,
y
2
),
如何表示向量
a
?
怎样表示
|
a
|
?
激趣诱思
知识点拨
微练习
(1)
设
a
=
(
-
2,3),
则
|
a
|=
.
(2)
若
a
=
(4,
-
3),
b
=
(
-
8,
-
6),
则
a
,
b
夹角的余弦值等于
.
(3)
已知
A
(2,6),
B
(4,7),
则
=
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
数量积的坐标运算
角度
1
数量积的基础坐标运算
例
1
已知向量
a
=
(
-
1,2),
b
=
(3,2)
.
(1)
求
a
·(
a
-
b
);
(2)
求
(
a
+
b
)·(2
a
-
b
);
(3)
若
c
=
(2,1),
求
(
a
·
b
)
c
,
a
(
b
·
c
)
.
分析
根据坐标运算法则
,
结合数量积的运算律进行计算
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
解
:
(1)(
方法一
)
∵
a
=
(
-
1,2),
b
=
(3,2),
∴
a
-
b
=
(
-
4,0)
.
∴
a
·(
a
-
b
)
=
(
-
1,2)·(
-
4,0)
=
(
-
1)
×
(
-
4)
+
2
×
0
=
4
.
(
方法二
)
a
·(
a
-
b
)
=
a
2
-
a
·
b
=
(
-
1)
2
+
2
2
-
[(
-
1)
×
3
+
2
×
2]
=
4
.
(2)
∵
a
+
b
=
(
-
1,2)
+
(3,2)
=
(2,4),
2
a
-
b
=
2(
-
1,2)
-
(3,2)
=
(
-
2,4)
-
(3,2)
=
(
-
5,2),
∴
(
a
+
b
)·(2
a
-
b
)
=
(2,4)·(
-
5,2)
=
2
×
(
-
5)
+
4
×
2
=-
2
.
(3)(
a
·
b
)
c
=
[(
-
1,2)·(3,2)](2,1)
=
(
-
1
×
3
+
2
×
2)(2,1)
=
(2,1)
.
a
(
b
·
c
)
=
(
-
1,2)[(3,2)·(2,1)]
=
(
-
1,2)(3
×
2
+
2
×
1)
=
8(
-
1,2)
=
(
-
8,16)
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
角度
2
数量积的坐标运算在几何图形中的
应用
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
答案
:
5
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟
数量积运算的途径及注意点
(1)
进行向量的数量积运算
,
前提是牢记有关的运算法则和运算性质
.
解题时通常有两条途径
:
一是先将各向量用坐标表示
,
直接进行数量积运算
;
二是先将向量用基底表示
,
再利用数量积的运算律将原式展开
,
再依据已知计算
.
(2)
对于以图形为背景的向量数量积运算的题目
,
只需把握图形的特征
,
建立平面直角坐标系
,
写出相应点的坐标即可求解
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
答案
:
(1)B
(
2)C
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
利用坐标运算解决模的问题
例
3
已知向量
a
=
(1,2),
b
=
(3,
-
1)
.
(1)
求
|
a
-
2
b
|
;
(2)
求与
a
垂直的单位向量
;
(3)
求与
b
平行的单位向量
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
反思感悟
1
.
求向量的模的两种基本策略
(1)
字母表示下的运算
:
利用
|
a
|
2
=
a
2
,
将向量模的运算转化为向量与向量的数量积的问题
.
(2)
坐标表示下的运算
:
若
a
=
(
x
,
y
),
则
a
·
a
=
a
2
=|
a
|
2
=x
2
+y
2
,
于是有
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练
2
若向量
a
=
(2
x-
1,3
-x
),
b
=
(1
-x
,2
x-
1),
则
|
a
+
b
|
的最小值为
(
)
答案
:
C
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
利用坐标运算解决夹角与垂直问题
例
4
已知平面向量
a
=
(3,4),
b
=
(9,
x
),
c
=
(4,
y
),
且
a
∥
b
,
a
⊥
c
.
(1)
求
b
与
c
;
(2)
若
m
=
2
a
-
b
,
n
=
a
+
c
,
求向量
m
,
n
的夹角的大小
.
分析
(1)
根据两向量平行与垂直的条件建立方程求解
;(2)
根据两向量的夹角公式求解
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
解
:
(1)
因为
a
∥
b
,
所以
3
x=
4
×
9,
即
x=
12
.
因为
a
⊥
c
,
所以
3
×
4
+
4
y=
0,
所以
y=-
3
.
故
b
=
(9,12),
c
=
(4,
-
3)
.
(2)
m
=
2
a
-
b
=
(6,8)
-
(9,12)
=
(
-
3,
-
4),
n
=
a
+
c
=
(3,4)
+
(4,
-
3)
=
(7,1)
.
设
m
,
n
的夹角为
θ
,
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
延伸探究
本例中
,
其他条件不变
,
若向量
d
=
(2,1),
且
c
+t
d
与
d
的夹角为
45°,
求实数
t
的值
.
解
:
由已知得
c
=
(4,
-
3),
所以
c
+t
d
=
(4,
-
3)
+t
(2,1)
=
(2
t+
4,
t-
3),
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
向量夹角的综合问题
典例
已知向量
a
=
(2,1),
b
=
(1,
k
),
且
a
与
b
的夹角为锐角
,
则实数
k
的取值范围是
(
)
答案
:
B
方法点睛
对非零向量
a
与
b
,
设其夹角为
θ
,
则
θ
为锐角
⇔
cos
θ
>
0,
且
cos
θ
≠1
⇔
a
·
b
>
0,
且
a
≠
m
b
(
m>
0);
θ
为钝角
⇔
cos
θ
<
0,
且
cos
θ
≠
-
1
⇔
a
·
b
<
0,
且
a
≠
m
b
(
m<
0);
θ
为直角
⇔
cos
θ
=
0
⇔
a
·
b
=
0
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
变式训练
(1)
将本例中的条件
“
a
=
(2,1)”
改为
“
a
=
(
-
2,1)”,“
锐角
”
改为
“
钝角
”,
求实数
k
的取值范围
.
(2)
将本例中的条件
“
锐角
”
改为
“ ”,
求
k
的值
.
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
答案
:
D
2
.
(2019
北京高考
)
已知向量
a
=
(
-
4,3),
b
=
(6,
m
),
且
a
⊥
b
,
则
m=
.
解析
:
∵
a
=
(
-
4,3),
b
=
(6,
m
),
a
⊥
b
,
∴
a
·
b
=
0,
即
-
4
×
6
+
3
m=
0,
即
m=
8
.
答案
:
8
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
3
.
已知
a
=
(1,2),
b
=
(
-
2,
n
),
且
a
⊥
b
,
则
|
3
a
+
b
|=
.
解析
:
因为
a
⊥
b
,
所以
-
2
+
2
n=
0
.
于是
n=
1,
因此
a
=
(1,2),
b
=
(
-
2,1),
所以
3
a
+
b
=
(1,7),
故
|
3
a
+
b
|=
5
.
答案
:
5
4
.
已知
a
=
(
m
,6),
b
=
(2,1),
向量
a
与向量
b
的夹角是锐角
,
则实数
m
的取值范围是
.
解析
:
∵
向量
a
与向量
b
的夹角是锐角
,
∴
a
·
b
=
2
m+
6
>
0,
即
m>-
3
.
当
a
与
b
共线时
, ,
∴
m=
12,
此时
a
与
b
同向
,
夹角为
0
°
.
∴
实数
m
的取值范围是
(
-
3,12)
∪
(12,
+∞
)
.
答案
:
(
-
3,12)
∪
(12,
+∞
)
探究一
探究二
探究三
素养形成
当堂检测
5
.
(2019
四川广元高一检测
)
已知向量
a
=
(1,2),
b
=
(
-
3,4)
.
(1)
求
|
3
a
-
b
|
的值
;
(2)
若
a
⊥
(
a
+
λ
b
),
求
λ
的值
.
解
:
(1)
因为向量
a
=
(1,2),
b
=
(
-
3,4),
则
3
a
-
b
=
(6,2
),
(
2)
因为向量
a
=
(1,2),
b
=
(
-
3,4),
则
a
+
λ
b
=
(1
-
3
λ
,2
+
4
λ
),
若
a
⊥
(
a
+
λ
b
),
则
a
·(
a
+
λ
b
)
=
1
×
(1
-
3
λ
)
+
2
×
(2
+
4
λ
)
=
5
+
5
λ
=
0,
解得
λ
=-
1
.
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