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- 2021-05-14 发布
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1
平面向量
一、平面向量的基本概念:
1.向量:既有大小又有方向的量叫做________.我们这里的向量是自由向量,即不改变大小和方向可以平行
移动。
向量可以用_________来表示.向量的符号表示____________________.
2.向量的长度:向量的大小也是向量的长度(或_____),记作_________.
3.零向量:长度为 0 的向量叫做零向量,记作________.
4.单位向量:__________________________.
5.平行向量和共线向量:如果向量的基线平行或重合,则向量平行或共线;两个非零向量方向相同或相反.
记作________规定:___________________.
注意:理解好共线(平行)向量。
6.相等向量:_______________________.
例:下列说法正确的是_____
①有向线段就是向量,向量就是有向线段;
② ,, cbba 则 ca ;③ ,//,// cbba ca //
④若 CDAB ,则 A,B,C,D 四点是平行四边形的四个顶点;
⑤所有的单位向量都相等;
二、向量的线性运算:
(一)向量的加法:
1.向量的加法的运算法则:____________、_________和___________.
(1)向量求和的三角形法则:适用于任何两个向量的加法,不共线向量或共线向量;模长之间的不等式关
系_______________________;“首是首,尾是尾,首尾相连”
例 1.已知 AB=8,AC=5,则 BC 的取值范围__________
例 2.化简下列向量
(1) PMQPMNNQ (2) )()()( MBPMABCQBCBP
(2)平行四边形法则:适用不共线的两个向量,当两个向量是同一始点时,用平行四边形法则;
ba 是以 a ,b
为邻边的平行四边形的一条对角线,如图:
例 1.(09 山东)设 P 是三角形 ABC 所在平面内一点, BPBABC 2 ,则
A. 0 PBPA B. 0 PCPA C. 0 PBPC D. 0 PCPBPA
例 2.(13 四川)在平行四边形 ABCD 中,对角线 AC 与 BD 交于点 O, AOADAB ,则. ______
(3)多边形法则
2.向量的加法运算律:交换律与结合律
(二)向量的减法:
减法是加法的逆运算,A. PBPAOBOABA (终点向量减始点向量)
2
在平行四边形中,已知以 a 、b
为邻边的平行四边形中, baba , 分别为平行四边形的两条对角线,当
baba
时,此时平行四边形是矩形。
例 1.已知 8,6 ba
,且 baba
,则 baba
=______
例 2.设点 M 是 BC 的中点,点 A 在线段 BC 外,BC=16, ACABACAB ,则 ____AM
向量的加减运算:
例 1.(08 辽宁)已知 、O A 、 B 是平面内的三个点,直线 AB 上有一点C ,满足
→
CB+2
→
AC=0,则
→
OC=______
A.2
→
OA-
→
OB B.—
→
OA+2
→
OB C.
3
2 →
OA—
3
1 →
OB D. —
3
1 →
OA+
3
2 →
OB
例 2.(15 课标全国 I)设 D 是三角形 ABC 所在平面内一点, CDBC 3 ,则______
A. ACABAD 3
4
3
1 B. ACABAD 3
4
3
1
C. ACABAD 3
1
3
4 D. ACABAD 3
1
3
4
例 3.(12 全国)在 ABC 中, AB 边上的高为CD ,
→
CB=a,
→CA=b,a b=0, 2,1 ba ,则 →AD=______
例 4.(10 全国)在 ABC 中,点 D 在边 AB 上,CD 平分 ACB ,若
→
CB=a,
→CA=b, 2,1 ba ,则 →CD=________
例 5.在 ABC 中,设 D 为边 BC 的中点, E 为边 AD 的中点,若
→
BE= m
→
AB+ n
→
AC,则 m + n =___
例 6.(15 北京理)在 ABC 中,点 NM , 满足 NCBNMCAM ,2 ,若 ACyABxMN ,则
_________ yx
例 7.(13 江苏)设 D 、 E 分别是 ABC 的边 AB 、 BC 上的点,若 BCBEABAD 3
2,2
1 ,若
→DE= 1 →AB+ 2 →AC( 1 , 2 为实数),则 1 + 2 =_________
例 8. ( 12 东 北 四 市 一 摸 ) 在 ABC 中 , 设 P 为 边 BC 的 中 点 , 内 角 CBA ,, 的 对 边 cba ,, , 若
c
→
AC+ a
→
PA+b
→
PB=0,则 ABC 的形状为________
3
(三)实数与向量的积:
1. 定 义 : 实 数 与 非 零 向 量 a 的 乘 积 a 是 一 个 向 量 , 它 的 长 度 是 __________. 它 的 方 向 是
_________________________________________________________.当 0 时,_______
2.数乘向量的几何意义是把向量同方向或反方向扩大或缩小。
3.运算律:设 a 、b
是任意向量, , 是实数,则实数与向量的积适合以下运算:
4.向量共线的判断:(平行向量的基本定理)
①如果 ba ,则 ba // ;若 ba // , 0b ,则存在唯一的实数 ,使得 ba .
②若 a 、b
是两个不共线的非零向量,则它们共线的充要条件是存在两个均不是零的实数 , ,使________.
③若 22122111 , eebeea , 21,ee 不共线, ba // ,则在有意义的前提下, 2
1
2
1
例 1.(15 课标全国 II)设向量若 a 、b
是两个不平行的向量,向量 ba 与 ba 2 平行,则 ____
例 2.(09 湖南)对于非零向量 , ,a b
“ 0a b ”是“ / /a b
”的___
A.充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C.充分必要条件 D. 既不充分也不必要条件
例 3.(12 四川)设 a,b 都是非零向量,下列四个条件中,使
| | | |
a b
a b
成立的充分条件是
A.a=-b B.a∥b C.a=2b D.a∥b 且|a|=|b|
5.单位向量
给定一个向量 a ,与 a 同方向且长度为 1 的向量叫做 a 的单位向量,即_______________
重要结论:
已知 ABC ,O 为定点, P 为平面内任意一点.
①
→
PA+
→
PB+
→
PC=0 ________________________ _______________________.
②若
→
OP=
3
1 →
OA+
→
OB+
→
OC,则 P 为 ABC __________________________
③若
→
OP=
→
OA+ (
→
AB+
→
AC), ),0( ,则 P 点的轨迹__________________.
④若
→
OP=
→
OA+ _________, ),0( ,则 P 点的轨迹通过 ABC 的内心
⑤若__________________________,则 P 点的轨迹是 ABC 的外心
⑥若__________________________,则 P 点的轨迹是 ABC 的垂心
例 1.(10 湖北)在 ABC 中,点 M 满足
→
MA+
→
MB+
→
MC=0,若存在实数 m ,使得
→
AB+
→
AC= m
→
AM,则 m =________.
例 2.在 ABC 中,重心为 G,若 0sin3sin3sin2 GCCGBBGAA ,则 _____cos B
4
例 3.在 ABC 中,重心为 G,若 03
3 GCGBbGAa ,则 _____A
三、平面向量的基本定理
(一)平面向量基本定理内容:
如果 1e 、 2e 是同一平面内的两个不共线的向量,那么对这一平面内的任一向量 a ,有且只有一对实数 21 , ,
使__________________,其中 1e 、 2e 是一组基底,记作_______._____________叫做向量 a 关于基底的分解
式。平面向量基本定理是向量正交分解的依据,是向量坐标运算的基础。
注意:只要是不共线的两个向量都可以作为基底,因为零向量与任一向量都平行,所以零向量一定不能作
为基底;基底不唯一;任一向量可以由一组基底来表示,但表示方法是唯一的。
例 1.(14 福建)在下列向量组中,可以把向量 )2,3(a 表示出来的是______
A. )2,1(),0,0( 21 ee B. )2,5(),2,1( 21 ee
C. )10,6(),5,3( 21 ee D. )3,2(),3,2( 21 ee
例 2.(09 安徽)在平行四边形 ABCD 中,E,F 分别是 CD,BC 的中点,若 AFAEAC ,则 _____
(二)平面向量基本定理与向量共线条件的综合应用
设 BA, 是 直 线 l 上 两 点 , O 是 直 线 外 一 点 , 对 于 直 线 上 任 意 一 点 P , 存 在 Rt , 使
___________________________成立.反之,满足上式的点 P 在直线l 上.
特别地,当 P 为 BA, 的中点时,则_________________________.
例 1.已知 、O A 、 B 是平面内的三个点,线段 BA 的延长线上有一点C ,满足 3
→
AC+
→
CB=0
则
→
OC=____
A.3
→
OA-2
→
OB B.—2
→
OA+3
→
OB C.
2
3 →
OA—
2
1 →
OB D. —
2
1 →
OA+
2
3 →
OB
例 2. 数 列 na 是 等 差 数 列 , 其 前 n 项 和 为 nS , 若 平 面 上 的 三 个 不 共 线 的 向 量
→
OA 、
→
OB 、
→
OC 满 足
→
OB= 1a
→
OA+ 2006a
→
OC,且 CBA ,, 三点共线,则 _____2006 S
例 3.已知向量 ji , 不共线,且
→
AB= jmi ,
→
AD jin ,若 DBA ,, 三点共线,则实数 nm, 应满足的条件
_____
A. 1 nm B. 1 nm C. 1mn D. 1mn
例 4.(07 江西)如图,在 ABC 中,设O 为边 BC 的中点,过点O 的直线交直线 AB 、AC 于不同两点 NM , .
若
→
AB= m
→
AM,
→
AC= n
→
AN,则 m + n =___ mn 的最大值为_______
5
例 5.在 ABC 中,设 M 为边 BC 的任意点, N 为 AM 中点,
→
AN=
→
AB+
→
AC,则 + =_____.
例 6.在 ABC 中,设 M 为边 BC 的中点, N 为 AM 中点,
→
AN=
→
AB+
→
AC,则 + =_____.
例 7.如图,在 ABC 中,设 D 为边 BC 的中点,G 为 AD 中点,过G 任作一条直线 MN 分别交 AB 、 AC
于 NM , 两点,若
→
AM= x
→
AB,
→
AN= y
→
AC,试问
yx
11 是否为定值?
四、平面向量的正交分解与向量的直角坐标运算:
(一)向量的正交分解与向量的直角坐标
1.向量的垂直:如果两个向量的基线互相垂直,那么这两个向量互相垂直;
2.向量的正交分解:如果基底的两个基向量互相垂直,则称这个基底为正交基底,在正交基底下分解向量,
叫做正交分解。
3.在平面直角坐标系下,分别取与 x 轴,y 轴方向相同的两个单位向量作为基底,对于平面内任一向量 a ,
有且只有一对实数 x,y,使得 21 eyexa .有序数对 ),( yx 叫做 a 的坐标,记作 ),( yxa
注意:(1)每一个向量都可以用一对有序实数对来表示,向量有代数法和几何法两种表示。
(2)符号 ),( yx 有了双重的意义,既可以表示固定的点,又可以表示向量;平面向量的坐标只与始点和终
点坐标有关,只有点始点在原点时,向量的坐标才与终点的坐标相等。
(二)向量的坐标运算
1.若 ),(),,( 2211 yxbyxa ,则 _______________ ba
.
2.若 ),(),,( 2211 yxByxA ,则
→
AB=_______________|
→
AB|=__________________
3.若 Ryxa ),,( ,则 ____________a
4.若 ),(),,( 2211 yxbyxa , ba
// ,则有________________.
5.三角形 ABC 的重心坐标公式为____________________________
N
M
O C
B
AA
B
M
D
G N
C
A
6
五、平面向量的数量积:
1.平面向量数量积的定义
①向量 ba
, 的夹角
已知两个非零向量 ba
, ,过点O 作 bOBaOA
, ,则 (AOB ________),叫作向量 ba
, 的夹角.
当________________时, a 与b
垂直,记作_________.
当________________时, a 与b
平行或共线.注意:理解什么是两向量的夹角?以及两向量夹角的范围。
②向量 ba
, 的数量积
已知两个非零向量 a 与 b
,它们的夹角为 ,则把_____________叫做向量 ba
, 的数量积(内积),记作
__________________.
③规定 a0 =0
④向量数量积的几何意义
_______________________________________________________.
2.向量数量积的性质
设 ba
, 是非零向量, e 是与 b
方向相同的单位向量, 是 a 与 e 的夹角,则
① cos aeaae
② ba
_______________________
③当 ba
, 同向时, __________ ba
.当 ba
, 反向时, __________ ba
特别地, ___________ aa
④ ______________cos
⑤ baba
3.向量的数量积的运算律:
注意:向量的数量积无______律,无_______律.
4.数量积的坐标运算
①若 ),(),,( 2211 yxbyxa ,则 _______________ ba
②若 ),( yxa ,则 _________22 aaaa _________a
③若 ),(),,( 2211 yxbyxa ,则 ba
// 的充要条件为______________
7
④ ),(),,( 2211 yxbyxa ,则 ba
的充要条件为______________
⑤求角问题:若非零向量 ),(),,( 2211 yxbyxa , 是 ba
, 的夹角,则
_______________________________cos
注意:向量有几何法和坐标法两种表示,它的运算也有两种方式即基于几何表示的几何法和基于坐标表示
的代数法.
典型例题(一)向量数量积的几何运算,注意两个向量的夹角,利用平面向量的基本定理选好基底
例 1.对任意向量 ba
, ,下列关系式中不恒成立的是______
A. baba
B. baba
C. 22
baba
D. 22 bababa
例 2.已知向量 cba ,, ,满足 2,1 ba
, acbac ,且 ,则向量 ba
与 的夹角为______
例 3.(11 江西)已知 2)()2(,2 bababa
,则 ba
, 的夹角为______
例 4.(13 全国)已知两个单位向量 a ,b
的夹角为 60 , btatc
)1( ,若 0 cb
则 ____t
例 5.(13 江西)设 1e 、 2e 为单位向量, 1e 与 2e 的夹角为
3
,若 121 2,3 ebeea ,则向量 a 在b
方向
的射影为___
例 6.已知向量 cba ,, ,满足 0
cba , bacba
,)( , ,1a若 则 _____222 cba
例 7.(14 课标全国)已知 A,B,C 为圆 O 上的三点,若 )(2
1 ACABAO ,则 AB 与 AC 的夹角为_____
例 8.(10 湖南)在直角三角形 ABC 中, ,4,90 ACC 则
→
AB
→
AC=_____
例 9.(15 湖北)已知向量 3, OAABOA ,则 _____OBOA
例 10.如图,在平行四边形 ABCD 中,AP⊥BD,垂足为 P,且 AP =3,则 AP AC
例 11.在三角形 ABC 中, 1,2,60 ACABA , FE, 为边 BC 的三等分点,
则
→
AE
→
AF=_____
8
例 12.(12 天津)已知三角形 ABC 为等边三角形, 2AB ,点 QP, 满足
→
AP=
→
AB,
→
AQ=(1- )
→
AC, R ,若
→
BQ →
CP=
2
3 ,则 _____
例 13.(13 山东)已知向量
→
AB与
→
AC夹角 120 , 2,3 ACAB ,
→
AP=
→
AB+
→
AC,且
→
AP
→
BC=0
则实数 的值____
例 14.(13 天津)在平行四边形 ABCD 中, 60,1 BADAD ,E 为边CD 的中点,若
→
AC
→
BE=1,则 AB
的长为___
例 15.已知 ba
, 夹角为
6
, 2,3 ba
,在三角形 ABC 中,
→
AB nm 22 ,
→
AC nm 62 , D 为边 BC 的中点,则 ____AD
例 16. AD 与 BE 分别是 ABC 的中线,若 AD=BE=1, BE与AD 的夹角为 120 ,则
→
AB
→
AC=_____
例 17.(15 四川)设四边形 ABCD 为平行四边形,AB=6,AD=4,若 M,N 满足 NCDNMCBM 2,3 ,
则 _____ NMAM
例 18.(12 浙江)在三角形 ABC 中,点 M 为 BC 的中点, ,10,3 BCAM 则
→
AB
→
AC=_____
例 19.(09 陕西)设 M 为 ABC 边 BC 的中点, 1AM ,点 P 在 AM 上,满足
→
AP=2
→
PM,则
→
PA(
→
PB+
→
PC)=_______
例 20. 设 O 是三角形 ABC 的外心, 1,3, ACABBCOD ,则
→
AD (
→
AB-
→
AC)=___
例 21.在三角形 OAB 中,已知 2,4 OBOA ,点 P 是 AB 的垂直平分线 l 上任一点,则
→
AB
→
OP=_____
例 22.已知 O 是三角形 ABC 的外心,若 5,3 ACAB ,则
→
AO
→
BC=_____
例 23.若三角形 ABC 内接于 O 以为圆心,1 为半径的圆,3
→
OA+4
→
OB+5
→
OC=0,则
→
OC
→
AB=___
例 24.已知非零向量 ba
, , 123
1)(,3 23 xbaxaxxfba
在 R 上有极值,则 ba
, 的取值
范围为___
例 25.(10 全国)已知圆 O 的半径为 1, PBPA, 为该圆的两条切线, BA, 为切点,
则
→
PA
→
PB的最小值为___
9
典型例题(二):对于有明显的直角关系的向量问题------建立平面直角坐标系(与线性规划问题联系),向量的
几何法与代数法的转化
例 1.(13 湖北)已知点 A(—1,1),B(1,2)C(—2,—1),D(3,4),则向量
→
AB在
→
CD方向上的投影为_____
例 2.(12 重庆)设 Ryx , ,向量 cbbacybxa //,),4,2(),,1(),1,( ,则 ______ ba
例 3.已知点 3,3A ,O 是坐标原点,点 ),( yxP 的坐标满足
0
023
03
y
yx
yx
,设 z 为
→
OA在
→
OP上的投影,
则 z 的取值范围_____
例 4.(13 福建)在四边形 ABCD 中,
→
AC=(1,2),
→
BD=(-4,2),则四边形的面积为_____
例 5.(09 湖南)如图,两块斜边长相等的直角三角板在一起,若
→
AD= x
→
AB+ y
→
AC,则 x =____, y =_____
例 6.已知 1OA ,
3
2, AOBkOB ,点 C 在 AOB 内 ,
→
OC
→
OA=0,若
→
OC= m2
→
OA+ m
→
OB, 32OC ,则 ______k
例 7.(09 天津)若等边三角形的边长为 32 ,平面上一点 M ,满足
→
CM=
6
1 →
CB+
3
2 →
CA,
则
→
MA
→
MB=________.
例 8.(11 天津)已知直角梯形 ABCD 中, 1,2,90,// BCADADCBCAD , P 是腰 DC 上的动
点,则|
→
PA+3
→
PB|的最小值为_______
例 9.(12 江苏)如图,在矩形 ABCD 中, 2,2 BCAB ,点 E 为 BC 的中点,点 F 在边 CD 上,若
→
AB
→
AF ,2 ,则
→
AE
→
BF=_______
例 10. 在 直 角 三 角 形 ABC 中 , 点 D 是 斜 边 AB 的 中 点 , 点 P 是 线 段 CD 的 中 点 , 则
10
_______2
22
PC
PBPA
例 11.(13 全国)已知正方形 ABCD 的边长为 2, E 为CD 的中点,则
→
AE
→
BD=_______
例 12.(13 重庆)在平面上, 212121 ,1, ABABAPOBOBABAB ,若 2
1OP ,则 OA 的取
值范围是_________
例 13.(12 北京)已知正方形 ABCD 的边长为 1,点 E 为 AB 边上的动点,则
→
DE
→
CB=_______
→
DE
→
DC的最大值为_______
例 14.平面上三个向量
→
OA、
→
OB、
→
OC,满足 ,1,3,1 OCOBOA
→
OA
→
OB=0 则
→
CA
→
CB的最大值为_______
例 15.已知三角形 ABC 中, 1,2,60 BCACC ,点 M 是 ABC 内部或边界上一动点,N 是边 BC
的中点,则
→
AN
→
AM的最大值为______
例 16. ( 15 福 建 ) 已 知 tACtABACAB 1,, , 若 点 P 是 三 角 形 ABC 所 在 平 面 内 一 点 , 且
AC
AC
AB
ABAP 4
,则 PCPB 的最大值为_________
例 17.(09 全国)设是 a,b,c 单位向量,a b=0,则(a--c) (b--c)的最小值为_____
例 18.(13 湖南)已知 a,b 是单位向量,a b=0,若向量 c 满足|c--a--b|=1,则|c|的取值范围______
例 19.(11 辽宁)若 a,b,c 单位向量,a b=0, (a--c) (b--c) 0 ,则|a+b--c|的最大值为____
例 20.(11 全国)设向量 a,b,c,满足|a|=|b|=1, a b=
2
1 , 60, cbca ,则|c|的最大值为_______
例 21.(14 安徽)在平面直角坐标系 xOy 中,已知 a,b 是单位向量,a b=0,若 Q 点满足 )(2 baOQ ,
曲线 20,sincos baOPPC ,区域 RrRPQrP ,0 ,若 C 为两段
分离的曲线,则________
A. 31 Rr B. Rr 31 C. 31 Rr D. Rr 31
典型例题(三):注意数量积与三角形面积、余弦定理、正弦定理的联系与三角函数的联系,与均值不等式
的联系
例 1.(10 辽宁)平面上三点 BAO ,, 不共线,设
→
OA a ,
→
OB b
,则 ABC 的面积等于___
A. 222 )( baba
B. 222 )( baba
C. 222 )(2
1 baba
D. 222 )(2
1 baba
11
例 2.在 ABC 中,
2
3,3,2 ABCSACAB ,
→
AB
→
AC 0 ,则 ____BAC
例 3.(11 浙江)若平面向量 1,1,, ,以向量 , 为邻边的平行四边形面积为
2
1 ,则 , 夹角
的取值范围为_________
例 4.(14 辽宁)在 ABC 中,已知 ca , 2 BCBA , 3,3
1cos bB
①求 ca, 的值;
②求 )cos( CB
例 5.设 a ,b
为向量,若 a 与 ba 的夹角为 3
, ba 与b
的夹角为 4
,则
______
b
a
例 6.在三角形 ABC 中,若 1,120 ACABA ,则 BC 的最小值为________
例 7.在三角形 ABC 中,AB=2,AC=4,若点 P 为三角形 ABC 的外心,则 ______ BCAP
例 8.设O 是 ABC 内部一点,且
→
OA+
→
OC=-2
→
OB,则 AOB 与 AOC 的面积之比为_____
例 9.设O 是 ABC 内部一点,且
→
OA+3
→
OC=-2
→
OB,则 ABC 与 AOC 的面积之比为_____
例 10.已知向量
xxa 2
3sin,2
3cos 与
2sin,2cos xxb
, )1,1( c ,其中
2,2
x
⑴求证: )()( baba
⑵设函数 )3)(3()(
22 cbcaxf ,求 )(xf 的最大值和最小值
例 11.(09 上海)已知 ABC 的角 CBA ,, 所对的边分别为 cba ,, ,设向量 ),( bam , )sin,(sin ABn ,
)2,2( abp
⑴若 nm // ,求证: ABC 为等腰三角形
⑵若 pm ,
3,2 Cc ,求 ABC 的面积