2.3平面向量的基本定理及坐标表示
2.3.1平面向量基本定理
【学习目标】
1.了解平面向量基本定理;
2.理解平面里的任何一个向量都可以用两个不共线的向量来表示,初步掌握应用向量解决实际问题的重要思想方法;
3.能够在具体问题中适当选取基底,使其他向量都能够用基底来表达.
【新知自学】
知识回顾:
1、实数与向量的积:实数λ与向量的积是一个,记作;规定:
(1)|λ|=
(2)λ0时,λ与方向;
λ0时,λ与方向;
λ=0时,λ=
2.运算定律:
结合律:λ(μ)=;
分配律:(λ+μ)=,
λ(+)=
3.向量共线定理:向量与非零向量共线,则有且只有一个非零实数λ,使=λ.
新知梳理:
1.给定平面内两个向量,,请你作出向量3+2,-2,
2.由上,同一平面内的任一向量是否都可以用形如λ1+λ2的向量表示?
平面向量基本定理:如果,是同一平面内的两个向量,那么对于这一平面内的任一向量,有且只有一对实数λ1,λ2使
不共线的向量,叫做这一平面内表示所有向量的一组基底。
思考感悟:
(1)基底不惟一,关键是;不同基底下,一个向量可有不同形式表示;
(2)基底给定时,分解形式惟一.λ1,λ2是被,,唯一确定的数.
3.向量的夹角:平面中的任意两个向量之间存在夹角吗?若存在,向量的夹角与直线的夹角一样吗?
已知两个非零向量、,作,,则∠AOB=,叫向量、的夹角。
当=,、同向;
当=,、反向;统称为向量平行,记作
如果=,与垂直,记作⊥。
对点练习:
1.设、是同一平面内的两个向量,则有()
A.、一定平行
B.、的模相等
C.同一平面内的任一向量都有=λ+μ(λ、μ∈R)
D.若、不共线,则同一平面内的任一向量都有=λ+u(λ、u∈R)
2.已知向量=-2,=2+,其中、不共线,则+与=6-2的关系()
A.不共线B.共线
C.相等D.无法确定
3.已知λ1>0,λ2>0,、是一组基底,且=λ1+λ2,则与,
与.(填共线或不共线).
【合作探究】
典例精析:
例1:已知向量,求作向量2.5+3
变式1:已知向量、(如图),求作向量:
(1)+2.?(2)-+3
例2:如图,,不共线,且
,用,来表示
变式2:已知G为△ABC的重心,设=,=,试用、表示向量.
【课堂小结】
知识、方法、思想
【当堂达标】
1.设是已知的平面向量且,关于向量的分解,其中所列述命题中的向量,和在同一平面内且两两不共线,有如下四个命题:
①给定向量,总存在向量,使;
②给定向量和,总存在实数和,使;
③给定单位向量和正数,总存在单位向量和实数,使;
④给定正数和,总存在单位向量和单位向量,使;
上述命题中的则真命题的个数是()()
A.1B.2C.3D
2.如图,正六边形ABCDEF中,=
A.B.C.D.
3.在中,,,,为的中点,则____________.(用表示)
【课时作业】
1、若、不共线,且λ+μ=(λ、μ),则()
A.=,=B.=0,=0
C.=0,=D.=,=0
2.在△ABC中,AD→=14AB→,DE∥BC,且DE与AC相交于点E,M是BC的中点,AM与DE相交于点N,若AN→=xAB→+yAC→(x,y∈R),则x+y等于()
A.1B.12C.14D.18
3.在如图所示的平行四边形ABCD中,AB→=a,AD→=b,AN=3NC,M为BC的中点,则MN→=________.(用a,b表示).
4.如图ABCD的两条对角线交于点M,且=,=,用,表示,,和
5.设与是两个不共线向量,=3+4,=-2+5,若实数λ、μ满足λ+μ=5-,求λ、μ的值.
6如图,在△ABC中,AN→=13NC→,P是BN上一点,若AP→=mAB→+211AC→,求实数m的值.
7.如图所示,P是△ABC内一点,且满足条件AP→+2BP→+3CP→=0,设Q为CP延长线与AB的交点,令CP→=p,用p表示CQ→.
【延伸探究】
已知ABCD的两条对角线AC与BD交于E,O是任意一点,求证:+++=4
2.3.3平面向量的坐标运算
【学习目标】
1.理解平面向量的坐标的概念;掌握平面向量的坐标运算;
2.会根据向量的坐标,判断向量是否共线.
【新知自学】
知识回顾:
1.平面向量基本定理:如果,是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量,有且只有一对实数λ1,λ2使=______________
(1)不共线向量,叫做表示这一平面内所有向量的一组;
(2)由定理可将任一向量在给出基底,的条件下进行分解;分解形式惟一.λ1,λ2是被,,唯一确定的实数对;
2.向量的夹角:已知两个非零向量、,作,,则∠AOB=,叫向量、的夹角,当=,、同向,当=,
、反向,当=,与垂直,记作⊥。
3.向量的坐标表示:在平面直角坐标系中,取=(1,0),=(0,1)作为一组基底,设=x+y,则向量的坐标就是点的坐标。
新知梳理:
1.平面向量的坐标运算
已知:=(),=(),我们考虑如何得出、、的坐标。
设基底为、,
则=
=
即=,
同理可得=
结论:(1)若=(),=(),
则,
即:两个向量和与差的坐标分别等于.
(2)若=(x,y)和实数,则.
实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标。
思考感悟:
已知,,怎样来求的坐标?
若,,==
则=
结论:一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的
对点练习:
1.设向量,坐标分别是(-1,2),(3,-5)则+=__________,
-=________,3=_______,2+5=___________
2.如右图所示,平面向量的坐标是()
A.B.
C.D.
3.若A(0,1),B(1,2),C(3,4),则2=.
【合作探究】
典例精析:
例1:已知=(2,1),=(-3,4),求+,-,3+4的坐标.
变式1:已知,求:
(1)
(2)
(3)
例2:已知平行四边形ABCD的三个顶点的坐标分别为A(2,1),B(1,3),C(3,4),求点D的坐标。
*变式2:设,,,用表示
【课堂小结】
【当堂达标】
1、设则=___________
2、已知M(3,-2)N(-5,-1),且,则=()
A.(-8,1)B.
C.(-16,2)D.(8,-1)
3、若点A的坐标是,向量=,则点B的坐标为()
A.
B.
C.
D.
4、已知
则=()
A.(6,-2)B.(5,0)
C.(-5,0)D.(0,5)
【课时作业】
1.如图,已知,,
点是的三等分点,则()
A.B.
C.D.
2.若M(3,-2)N(-5,-1)且,则P点的坐标
*3.已知
,
则
*4.在△ABC中,点P在BC上,且BP→=2PC→,点Q是AC的中点,若PA→=(4,3),PQ→=(1,5),则BC→=________.
5.已知平行四边形三个顶点的坐标分别为(-1,0),(3,0),(1,-5),则第四个顶点的坐标是()
A.(1,5)或(5,5)
B.(1,5)或(-3,-5)
C.(5,-5)或(-3,-5)
D.(1,5)或(5,-5)或(-3,-5)
6.已知=(1,2),=(-2,3),=(-1,2),以,为基底,试将分解为的形式.
7.已知三个力=(3,4),=(2,5),=(x,y)的合力++=,求的坐标.
8.已知平行四边形的三个顶点的坐标分别为,求第四个顶点的坐标。
9.已知点,若,
(1)试求为何值时,点P在第一、三象限的交平分线上?
(2)试求为何值时,点P在第三象限?
【延伸探究】
已知点O(0,0),A(1,2),B(4,5),且OP→=OA→+tAB→,试问:
(1)t为何值时,P在x轴上,P在y轴上,P在第二象限?
(2)四边形OABP能否成为平行四边形?若能,求出相应的t值;若不能,请说明理由.
2.3.4平面向量共线的坐标表示
【学习目标】
1.理解平面向量共线的坐标表示;
2.掌握平面上两点间的中点坐标公式及定点坐标公式;
3.会根据向量的坐标,判断向量是否共线.
【新知自学】
知识回顾:
1.平面向量基本定理:
2.平面向量的坐标表示:
=x+y,=()
3.平面向量的坐标运算
(1)若=(),=(),
则,
(2)若,,
则
4.什么是共线向量?
新知梳理:
1、两个向量共线的坐标表示
设=(x1,y1),=(x2,y2)共线,其中.
由=λ得,(x1,y1)=λ(x2,y2)消去λ即可
所以∥()的等价条件是
思考感悟:
(1)上式在消去λ时能不能两式相除?
(2)条件x1y2-x2y1=0能不能写成?
(3)向量共线的几种表示形式:∥()x1y2-x2y1=0
对点练习:
1.若=(2,3),=(4,-1+y),且∥,则y=()
A.6B.5C.7D.8
2.若A(x,-1),B(1,3),C(2,5)三点共线,则x的值为()?
A.-3B.-1C.1D.3
3.若=+2,=(3-x)+(4-y)(其中、的方向分别与x、y轴正方向相同且为单位向量).与共线,则x、y的值可能分别为()
A.1,2B.2,2
C.3,2D.2,4
【合作探究】
典例精析:
例1:已知=(4,2),=(6,y),且∥,求y.
变式1:若向量=(-1,x)与=(-x,2)共线且方向相同,求x
变式2:已知A(-1,-1),B(1,3),C(1,5),D(2,7),向量与平行吗?直线AB平行于直线CD吗?
例2:已知A(-1,-1),B(1,3),C(2,5),试判断A,B,C三点之间的位置关系.(你有几种方法)
变式3:已知:四点A(5,1),B(3,4),C(1,3),D(5,-3),
如何求证:四边形ABCD是梯形.?
规律总结:要注意向量的平行与线段的平行之间的区别和联系
例3:设点P是线段P1P2上的一点,P1、P2的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2).
(1)当点P是线段P1P2的中点时,求点P的坐标;
(2)当点P是线段P1P2的一个三等分点时,求点P的坐标.
思考探究:本例在(1)中P1P:PP2=;在(2)中P1P:PP2=;若P1P:PP2=,如何求点P的坐标?
【课堂小结】
1、知识2.方法3.思想
【当堂达标】
1.若=(-1,x)与=(-x,2)共线且方向相同,则x=.
2.已知=(1,2),=(x,1),若与平行,则x的值为
3.设=(4,-3),=(x,5),=(-1,y),若+=,则(x,y)=.
4、若A(-1,-1),B(1,3),C(x,5)三点共线,则x=.
【课时作业】
1.已知=(5,-3),C(-1,3),=2,则点D坐标
A.(11,9)B.(4,0)
C.(9,3)D.(9,-3)
2、若向量=(1,-2),||=4||,且,共线,则可能是
A.(4,8)B.(-4,8)
C.(-4,-8)D.(8,4)
3*、在平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点A(3,1),B(-1,3).若点C(x,y)满足OC→=αOA→+βOB→,其中α,β∈R且α+β=1,则x,y所满足的关系式为()
A.3x+2y-11=0
B.(x-1)2+(y-2)2=5
C.2x-y=0
D.x+2y-5=0
4、已知=(3,2),=(-2,1),若λ+与+λ(λ∈R)平行,则λ=.
5、已知||=10,=(4,-3),且∥,则向量的坐标是.
*6.已知a=(1,0),b=(2,1).
(1)当k为何值时,ka-b与a+2b共线?
(2)若AB→=2a+3b,BC→=a+mb且A,B,C三点共线,求m的值.
7.如图所示,在你四边形ABCD中,已知,求直线AC与BD交点P的坐标。
【延伸探究】
1.对于任意的两个向量m=(a,b),n=(c,d),规定运算“”为mn=(ac-bd,bc+ad),运算“⊕”为m⊕n=(a+c,b+d).设m=(p,q),若(1,2)m=(5,0),则(1,2)⊕m等于________.
2、如图所示,已知△AOB中,A(0,5),O(0,0),B(4,3),OC→=14OA→,OD→=12OB→,AD与BC相交于点M,求点M的坐标.
2.4平面向量的数量积小结
【学习目标】
1.理解数量积的含义掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算.
2.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系.
3.会用向量方法解决某些简单的实际问题.
【新知自学】
知识梳理:
1.向量的夹角
已知两个________向量a和b,作OA→=a,OB→=b,则_________称作向量a与向量b的夹角,记作〈a,b〉.
向量夹角〈a,b〉的范围是______,且______=〈b,a〉.
若〈a,b〉=______,则a与b垂直,记作__________.
2.平面向量的数量积
__________叫做向量a和b的数量积(或内积),记作ab=__________.可见,ab是实数,可以等于正数、负数、零.其中|a|cosθ(|b|cosθ)叫做向量a在b方向上(b在a方向上)的投影.
数量积的记号是ab,不能写成a×b,也不能写成ab.
向量数量积满足下列运算律:
①ab=__________(交换律)
②(a+b)c=__________(分配律)
③(λa)b=__________=a(λb)(数乘结合律).
3.平面向量数量积的性质:已知非零向量a=(a1,a2),b=(b1,b2)
性质几何表示坐标表示
定义ab=|a||b|cos〈a,b〉ab=a1b1+a2b2
模aa=|a|2或|a|=aa
|a|=a21+a22
若A(x1,y1),B(x2,y2),则AB→=(x2-x1,y2-y1)|AB→|=
a⊥bab=0a1b1+a2b2=0
夹角cos〈a,b〉=ab|a||b|(|a||b|≠0)cos〈a,b〉=a1b1+a2b2a21+a22b21+b22
|ab|与|a||b|的关系|ab|≤|a||b||a1b1+a2b2|≤a21+a22b21+b22
对点练习:
1.已知下列各式:
①|a|2=a2;②ab|a|2=ba;③(ab)2=a2b2;
④(a-b)2=a2-2ab+b2,其中正确的有().
A.1个B.2个
C.3个D.4个
2.设向量a=(1,0),b=12,12,则下列结论中正确的是().
A.|a|=|b|B.ab=22
C.a∥bD.a-b与b垂直
3.已知a=(1,-3),b=(4,6),c=(2,3),则(bc)a等于().
A.(26,-78)B.(-28,-42)
C.-52D.-78
4.若向量a,b满足|a|=1,|b|=2且a与b的夹角为π3,则|a+b|=__________.
5.已知|a|=2,|b|=4且a⊥(a-b),则a与b的夹角是__________.
【合作探究】
典例精析:
一、平面向量数量积的运算
例1、(1)在等边△ABC中,D为AB的中点,AB=5,求AB→BC→,|CD→|;
(2)若a=(3,-4),b=(2,1),求(a-2b)(2a+3b)和|a+2b|.
变式练习:
如图,在菱形ABCD中,若AC=4,则CA→AB→=________.
规律总结:
向量数量积的运算与实数运算不同:
(1)若a,b为实数,且ab=0,则有a=0或b=0,但ab=0却不能得出a=0或b=0.
(2)若a,b,c∈R,且a≠0,则由ab=ac可得b=c,但由ab=ac及a≠0却不能推出b=c.
(3)若a,b,c∈R,则a(bc)=(ab)c(结合律)成立,但对于向量a,b,c,而(ab)c与a(bc)一般是不相等的,向量的数量积是不满足结合律的.
(4)若a,b∈R,则|ab|=|a||b|,但对于向量a,b,却有|ab|≤|a||b|,等号当且仅当a∥b时成立.
二、两平面向量的夹角与垂直
例2、已知|a|=4,|b|=3,(2a-3b)(2a+b)=61.
(1)求a与b的夹角θ;
(2)若AB→=a,BC→=b,求△ABC的面积.
规律总结:
1.数量积大于0说明两向量的夹角为锐角或共线同向;数量积等于0说明两向量的夹角为直角;数量积小于0说明两向量的夹角为钝角或反向.
2.当a,b是非坐标形式时,求a与b的夹角,需求得ab及|a|,|b|或得出它们的关系.
变式练习:
已知平面内A,B,C三点在同一条直线上,OA→=(-2,m),OB→=(n,1),OC→=(5,-1),且OA→⊥OB→,求实数m,n的值.
三、求平面向量的模
例3、(1)设单位向量m=(x,y),b=(2,-1).若m⊥b,则|x+2y|=__________.
(2)已知向量a=cos3x2,sin3x2,b=cosx2,-sinx2,且x∈-π3,π4.
(1)求ab及|a+b|;
(2)若f(x)=ab-|a+b|,求f(x)的最大值和最小值.
规律总结:
利用数量积求长度问题是数量积的重要应用,要掌握此类问题的处理方法:
(1)|a|2=a2=aa;
(2)|a±b|2=(a±b)2=a2±2ab+b2;
(3)若a=(x,y),则|a|=x2+y2.
变式练习:
已知a与b是两个非零向量,且|a|=|b|=|a-b|,求a与a+b的夹角.
四、平面向量的应用
例4、已知向量OA→=a=(cosα,sinα),OB→=b=(2cosβ,2sinβ),OC→=c=(0,d)(d>0),其中O为坐标原点,且0<α<π2<β<π.
(1)若a⊥(b-a),求β-α的值;
(2)若OB→OC→|OC→|=1,OA→OC→|OC→|=32,求△OAB的面积S.
变式练习:
△ABC的面积是30,内角A,B,C所对边长分别为a,b,c,cosA=1213.
(1)求AB→AC→;
(2)若c-b=1,求a的值.
【课堂小结】
【当堂达标】
1.已知向量a=(x-1,2),b=(2,1),则a⊥b的充要条件是().
A.x=-12B.x=-1
C.x=5D.x=0
2.在△ABC中,∠A=90°,AB=1,AC=2.设点P,Q满足AP→=λAB→,AQ→=(1-λ)AC→,λ∈R.若BQ→CP→=-2,则λ=().
A.13B.23C.43D.2
3.在长江南岸渡口处,江水以12.5km/h的速度向东流,渡船的速度为25km/h.渡船要垂直地渡过长江,则航向为__________.
4.给出以下四个命题:
①对任意两个向量a,b都有|ab|=|a||b|;
②若a,b是两个不共线的向量,且AB→=λ1a+b,AC→=a+λ2b(λ1,λ2∈R),则A,B,C共线λ1λ2=-1;
③若向量a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),则a+b与a-b的夹角为90°;
④若向量a,b满足|a|=3,|b|=4,|a+b|=13,则a,b的夹角为60°.
以上命题中,错误命题的序号是__________.
【课时作业】
1.已知向量a和b的夹角为120°,|a|=1,|b|=3,则|a-b|=()
A.13B.23C.15D.4
2.已知a,b是非零向量且满足(a-2b)⊥a,(b-2a)⊥b,则a与b的夹角是()
A.π6B.π3C.2π3D.5π6
3.已知两个非零向量a与b,定义|a×b|=|a||b|sinθ,其中θ为a与b的夹角.若a=(-3,4),b=(0,2),则|a×b|的值为()
A.-8B.-6C.8D.6
4.已知向量a=(2,1),b=(1,m),若a与b的夹角是锐角,则实数m的取值范围是________.
5.已知向量a,b满足|2a+b|=7,且a⊥b,则|2a-b|=________.
6.在△ABC中,∠A=90°,且AB→BC→=-1,则边c的长为________.
7、已知a=(4,2),(1)求与a垂直的单位向量;
(2)与垂直的单位向量;(3)与平行的单位向量
8、已知点A(1,2),B(3,4),C(5,0),求∠BAC的正弦值。
【延伸探究】
已知平面上三点A,B,C,向量BC→=(2-k,3),AC→=(2,4).
(1)若三点A,B,C不能构成三角形,求实数k应满足的条件;
(2)若△ABC为直角三角形,求k的值.
文章来源:http://m.jab88.com/j/45205.html
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