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  • 2021-06-21 发布

2020高中数学 第二章 平面向量 第三讲 向量的坐标表示2 平面向量的坐标运算学案 苏教版必修1

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平面向量的坐标运算 一、考点突破 知识点 课标要求 题型 说明 平面向量的坐标运算 ‎1. 理解平面向量的坐标的概念,会写给定向量的坐标;‎ ‎2. 会用坐标表示平面向量的加法、减法与数乘运算;‎ ‎3. 理解用坐标表示的平面向量共线的条件;‎ ‎4. 会根据平面向量的坐标判断向量是否共线 填空 向量的坐标运算是向量重要的内容,它实现了从向量向代数的转化,尤其是两向量平行的坐标化判定应用广泛 二、重难点提示 重点:平面向量的加、减、数乘的坐标运算;‎ 难点:平面向量平行条件的理解。‎ 考点一:平面向量的坐标表示及坐标运算 ‎(1)平面向量的坐标表示:在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i,j作为基底,对于平面上的向量a,由平面向量基本定理知,有且只有一对有序实数x,y,使得a=xi+yj,则把有序实数对(x,y)称为向量a的(直角)坐标,记作a=(x,y)。‎ ‎(2)平面向量的坐标运算 ‎①已知向量a=(x1,y1),b=(x2,y2)和实数λ,那么a+b=(x1+x2,y1+y2),‎ a-b=(x1-x2,y1-y2),λa=(λx1,λy1);‎ ‎②已知A(x1,y1),B(x2,y2),O为坐标原点,则=(x2,y2)-(x1,y1)=(x2-x1,y2-y1),即一个向量的坐标等于该向量终点的坐标减去起点的坐标。‎ ‎【要点诠释】向量的坐标运算 ‎(1)向量的坐标运算主要是利用加、减、数乘运算法则进行,若已知有向线段两端点的坐标,则应先求出向量的坐标。‎ ‎(2)解题过程中要注意方程思想的运用及正确使用运算法则。‎ ‎【核心突破】点的坐标与向量的坐标的区别和联系 ‎① 在直角坐标平面内,以原点为起点的向量也叫位置向量。位置向量,点A的位置被向量唯一确定,此时A的坐标与向量的坐标统一为;‎ ‎② 相等向量的坐标是相同的,但起点、终点坐标可以不同,如A(3,5),B(6,8),=(3,3);若C(-5,3),D(-2,6),=(3,3),显然四点坐标各不相同。‎ ‎【重要提示】向量的坐标的作用 5‎ 利用向量的坐标表示,可把向量问题中的几何属性代数化,使问题的解决达到程序化,从而降低了思维难度,有利于问题的解决。‎ 考点二:平面平行的坐标表示 设向量a=(x1,y1),b=(x2,y2)(a≠0),如果a∥b,那么x1y2-x2y1=0;反过来,如果x1y2-x2y1=0,那么a∥b。‎ ‎【核心归纳】两个向量共线条件的表示方法 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),‎ ‎(1)当b≠0时,a=λb;‎ ‎(2)x1y2-x2y1=0;‎ ‎(3)当x2y2≠0时,,即两向量的相应坐标成比例。‎ ‎【重要提示】‎ 利用向量平行的坐标表示,可以解决三点共线问题。‎ ‎【随堂练习】已知向量=(k,12),=(4,5),=(10,k),若A,B,C三点共线,则实数k=________。‎ 思路分析:把三点共线转化为向量平行,然后利用共线定理的坐标形式转化为关于k的方程。‎ 答案:由题意得==(4-k,-7),‎ ‎=(6,k-5),∵与共线,‎ ‎∴(4-k)×(k-5)-6×(-7)=0,‎ 解得k=-2或11。‎ 技巧点拨:两向量共线定理的坐标形式实现了三点共线向方程的转化,即“形”向“数”的转化。‎ 例题1 (向量的坐标表示)在直角坐标系xOy中,向量a,b,c的方向如图所示,且|a|=2,|b|=3,|c|=4,分别计算出它们的坐标。‎ 思路分析:利用三角函数求出各向量在x轴、y轴上的分量的模的大小,以此确定向量的横、纵坐标。‎ 答案:设a=(a1,a2),b=(b1,b2),c=(c1,c2),则a1=|a|cos 45°=2×=,‎ a2=|a|sin 45°=2×=,‎ 5‎ b1=|b|cos 120°=3×(-)=-,‎ b2=|b|sin 120°=3×=,‎ c1=|c|cos(-30°)=4×=,‎ c2=|c|sin(-30°)=4×(-)=-2,‎ 因此a=(,),b=(-,),c=(,-2)。‎ 技巧点拨:‎ ‎1. 向量的坐标等于终点的坐标减去起点的相应坐标,只有当向量的起点在坐标原点时,向量的坐标才等于终点的坐标。‎ ‎2. 求向量的坐标一般要转化为求点的坐标,解题时常常结合几何图形,利用三角函数的定义和性质进行计算。‎ 例题2 (平面向量的坐标运算)‎ ‎(1)若a=(1,-3),b=(-2,4),c=(0,5),则‎3a-b+c=________。‎ ‎(2)已知三点A(2,-1),B(3,4),C(-2,0),试求向量3+,-2。‎ 思路分析:(1)中分别给出了两向量的坐标,可根据向量的直角坐标运算法则进行运算。‎ ‎(2)中给出了点的坐标,可运用终点坐标减去起点坐标得到相应向量的坐标,然后再进行运算。‎ 答案:(1)∵a=(1,-3),b=(-2,4),c=(0,5),‎ ‎∴‎3a-b+c=3(1,-3)-(-2,4)+(0,5)‎ ‎=(3,-9)-(-2,4)+(0,5)=(3+2+0,-9-4+5)‎ ‎=(5,-8)。‎ ‎(2)∵A(2,-1),B(3,4),C(-2,0),‎ ‎∴=(3,4)-(2,-1)=(1,5),‎ ‎=(2,-1)-(-2,0)=(4,-1),‎ ‎=(-2,0)-(3,4)=(-5,-4),‎ ‎∴3+=3(1,5)+(4,-1)=(5,),‎ ‎-2=(-5,-4)-2(1,5)=(-7,-14)。‎ 技巧点拨:‎ 平面向量坐标的线性运算的方法:‎ ‎(1)若已知向量的坐标,则直接应用两个向量和、差及向量数乘的运算法则进行运算。‎ ‎(2)若已知有向线段两端点的坐标,则可先求出向量的坐标,然后再进行向量的坐标运算。‎ ‎(3)向量的线性坐标运算可完全类比数的运算进行。‎ 5‎ 例题3 (向量平行的坐标表示)‎ ‎(1)已知四点坐标A(-1,1),B(1,5),C(-2,-1),D(4,11),请判断直线AB与CD是否平行?‎ ‎(2)已知向量=(k,12),=(4,5),=(10,k),当k为何值时,A,B,C三点共线?‎ 思路分析:(1)判断∥→判断点A是否在直线CD上→结论。‎ ‎(2)求A,B,C三点共线时k的值,则一定有=λ成立,先求,,再列方程组求解k。‎ 答案:(1)因为=(2,4),=(4,11)-(-1,1)=(5,10),=(-2,-1)-(-1,1)=(-1,-2),‎ 所以=-2,=-5,‎ 所以∥∥,‎ 由于与,有共同的起点A,‎ 所以A,B,C,D四点共线,‎ 因此直线AB与CD重合。‎ ‎(2)==(4-k,-7),=(10-k,k-12),‎ 若A,B,C三点共线,则∥,‎ ‎∴(4-k)(k-12)=-7×(10-k),‎ 解得k=-2或11,‎ ‎∴当k=-2或11时,A,B,C三点共线。‎ 技巧点拨:‎ ‎1. 对于根据向量共线的条件求值的问题,一般有两种处理思路,一是利用共线向量定理a=λb(b≠0)列方程组求解,二是利用向量共线的坐标表达式x1y2-x2y1=0直接求解。‎ ‎2. 利用x1y2-x2y1=0求解,解决向量共线问题的优点在于不需要引入参数“λ”,从而减少未知数个数,而且使问题的解决具有代数化的特点及程序化的特征。‎ 充分利用向量共线解决求值问题 ‎【例证】已知△AOB中,O(0,0),A(0,5),B(4,3),=,=,AD与BC交于点M,求点M的坐标。‎ 思路分析:由已知条件易求得点C,D的坐标,再由点M是AD与BC的交点,即A,M,D三点共线与B,M,C三点共线可得到以点M的坐标为解的方程组,解方程组即可。‎ 答案:∵点O(0,0),A(0,5),B(4,3),‎ ‎∴=(0,5),=(4,3),‎ ‎==(0,),‎ 5‎ ‎∴点C的坐标为(0,),同理可得D(2,),‎ 设点M(x,y),则=(x,y-5),‎ ‎∵A,M,D共线,∴与共线,‎ 又=(2-0,-5)=(2,-),‎ ‎∴-x-2(y-5)=0,‎ 即7x+4y=20,①‎ ‎∵=(x,y-),=(4-0,3-)=(4,),‎ 与共线,‎ ‎∴x-4(y-)=0,‎ 即7x-16y=-20,②‎ 由①②得x=,y=2,‎ ‎∴M的坐标为(,2)。‎ 技巧点拨:在求点或向量坐标的问题中充分利用两个向量共线,要注意方程思想的应用,在题目中充分利用向量共线、向量相等等条件作为列方程的依据。‎ 5‎