第1节 平面向量的概念及线性运算
最新考纲 1.了解向量的实际背景;2.理解平面向量的概念,理解两个向量相等的含义;3.理解向量的几何表示;4.掌握向量加法、减法的运算,并理解其几何意义;5.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;6.了解向量线性运算的性质及其几何意义
.
知 识 梳 理
1.向量的有关概念
(1)向量:具有大小和方向的量;向量的大小叫做向量的长度(或模). (2)零向量:长度等于零的向量;其方向不确定.
(3)单位向量:给定一个非零向量a ,与a 同向且模为1的向量,叫做向量a 的单位向量,可记作a 0.
(4)共线(平行)向量:如果向量的基线互相平行或重合,则称这些向量共线或平行. 规定:0与任一向量平行.
(5)相等向量:同向且等长的有向线段表示同一向量,或相等的向量. (6)相反向量:与向量a 反向且等长的向量,叫做a 的相反向量. 2.向量的线性运算
3.共线向量定理
向量a (a ≠0)与b 共线的充要条件是存在唯一一个实数λ,使得b =λa . [常用结论与微点提醒]
1.若P 为线段AB 的中点,O 为平面内任一点,则OP
→=12(OA →+OB →).
2.OA
→=λOB →+μOC →(λ,μ为实数),若点A ,B ,C 共线,则λ+μ=1. 3.解决向量的概念问题要注意两点:一是不仅要考虑向量的大小,更重要的是要考虑向量的方向;二是考虑零向量是否也满足条件.要特别注意零向量的特殊性. 4.在利用向量减法时,易弄错两向量的顺序,从而求得所求向量的相反向量,导致错误.
诊 断 自 测
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”) (1)零向量与任意向量平行.( ) (2)若a ∥b ,b ∥c ,则a ∥c .( )
(3)向量AB
→与向量CD →是共线向量,则A ,B ,C ,D 四点在一条直线上.( )
(4)当两个非零向量a ,b 共线时,一定有b =λa ,反之成立.( ) 解析 (2)若b =0,则a 与c 不一定平行.
(3)共线向量所在的直线可以重合,也可以平行,则A ,B ,C ,D 四点不一定在一条直线上.
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
2.给出下列命题:①零向量的长度为零,方向是任意的;②若a ,b 都是单位向量,则a =b ;③向量AB →与BA →相等.则所有正确命题的序号是( )
A.①
B.③
C.①③
D.①②
解析 根据零向量的定义可知①正确;根据单位向量的定义可知,单位向量的模
相等,但方向不一定相同,故两个单位向量不一定相等,故②错误;向量AB →与BA →
互为相反向量,故③错误. 答案 A
3.(2018·潍坊调研)如图所示,已知AC →=3BC →,OA →=a ,OB →=b ,OC
→=c ,则下列等式中成立的是( ) A.c =32b -12a B.c =2b -a C.c =2a -b D.c =32a -12b
解析 因为AC
→=3BC →,OA →=a ,OB →=b ,所以OC →=OA →+AC →=OA →+32AB →=OA →+3
2(OB →-OA →
)=32OB →-12OA →=32b -12a . 答案 A
4.(教材习题改编)已知?ABCD 的对角线AC 和BD 相交于O ,且OA →=a ,OB →=b ,
则DC
→=______,BC →=________(用a ,b 表示).
解析 如图,DC →=AB →=OB →-OA →=b -a ,BC →=OC →-OB →=-OA →-OB →
=-a -b .
答案 b -a -a -b
5.(2015·全国Ⅱ卷)设向量a ,b 不平行,向量λa +b 与a +2b 平行,则实数λ=____________.
解析 ∵向量a ,b 不平行,∴a +2b ≠0,又向量λa +b 与a +2b 平行,则存在唯一的实数μ,使λa +b =μ(a +2b )成立,即λa +b =μa +2μb ,则得???λ=μ,1=2μ,解
得λ=μ=1
2.
答案 12
考点一 平面向量的概念 【例1】 给出下列四个命题: ①若|a |=|b |,则a =b ;
②若A ,B ,C ,D 是不共线的四点,则“AB →=DC →”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
解析 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.∵AB
→=DC →,∴|AB →|=|DC →|且AB →∥DC →,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|AB →|
=|DC
→|, AB
→∥DC →且AB →,DC →方向相同,因此AB →=DC →. 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. 答案 A
规律方法 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,它们均与起点无关.
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a |a |的关系:a
|a |是与a 同方向的单位向量. 【训练1】 下列命题中,正确的是________(填序号). ①有向线段就是向量,向量就是有向线段;
②向量a 与向量b 平行,则a 与b 的方向相同或相反; ③两个向量不能比较大小,但它们的模能比较大小.
解析 ①不正确,向量可以用有向线段表示,但向量不是有向线段,有向线段也不是向量;
②不正确,若a 与b 中有一个为零向量,零向量的方向是不确定的,故两向量方向不一定相同或相反;
③正确,向量既有大小,又有方向,不能比较大小;向量的模均为实数,可以比较大小. 答案 ③
考点二 平面向量的线性运算
【例2】 (1)(2018·枣庄模拟)设D 为△ABC 所在平面内一点,AD
→=-13AB →+43AC →,
若BC →=λDC →(λ∈R ),则λ=( )
A.2
B.3
C.-2
D.-3
(2)在△ABC 中,点M ,N 满足AM →=2MC →,BN →=NC →.若MN →=xAB →+yAC →,则x =
________;y =________.
解析 (1)由AD
→=-13AB →+43AC →,可得3AD →=-AB →+4AC →,即4AD →-4AC →=AD →-
AB
→,则4CD →=BD →,
即BD
→=-4DC →,可得BD →+DC →=-3DC →,故BC →=-3DC →,则λ=-3. (2)由题中条件得,MN
→=MC →+CN →=13AC →+12CB →=13AC →+12(AB →-AC →)=12AB →-16AC →=
xAB
→+yAC →,所以x =12,y =-16.
答案 (1)D (2)12 -1
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规律方法 1.解题的关键在于熟练地找出图形中的相等向量,并能熟练运用相反
向量将加减法相互转化.
2.用几个基本向量表示某个向量问题的基本技巧:(1)观察各向量的位置;(2)寻找相应的三角形或多边形;(3)运用法则找关系;(4)化简结果.
【训练2】 (1)如图所示,已知AB 是圆O 的直径,点C ,D 是半圆弧的两个三等分点,AB →=a ,AC →=b ,则AD →=( )
A.a -1
2b B.1
2a -b C.a +1
2b
D.1
2a +b
(2)设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC .若DE →=λ1AB →
+λ2AC →(λ1
,λ2为实数),则
λ1+λ2的值为________.
解析 (1)连接CD ,由点C ,D 是半圆弧的三等分点,得CD ∥AB 且CD
→=12AB →= 12a ,
所以AD
→=AC →+CD →=b +12a . (2)DE
→=DB →+BE →=12AB →+23BC → =12AB →+23(AC →-AB →)=-16AB →+23AC →
, ∵DE →=λ1AB →+λ2AC →, ∴λ1=-16,λ2=23, 因此λ1+λ2=1
2. 答案 (1)D (2)1
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考点三 共线向量定理及其应用 【例3】 设两个非零向量a 与b 不共线.
(1)若AB
→=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ).求证:A ,B ,D 三点共线; (2)试确定实数k ,使k a +b 和a +k b 共线.
(1)证明 ∵AB
→=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ).
∴BD →=BC →+CD →=2a +8b +3(a -b )=2a +8b +3a -3b =5(a +b )=5AB →.∴AB →,BD
→
共线,又它们有公共点B , ∴A ,B ,D 三点共线.
(2)解 ∵k a +b 与a +k b 共线,∴存在实数λ, 使k a +b =λ(a +k b ),即k a +b =λa +λk b , ∴(k -λ)a =(λk -1)b .
∵a ,b 是不共线的两个非零向量, ∴k -λ=λk -1=0,∴k 2-1=0,∴k =±1.
规律方法 1.证明三点共线问题,可用向量共线解决,但应注意向量共线与三点共线的区别与联系,当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线. 2.向量a ,b 共线是指存在不全为零的实数λ1,λ2,使λ1a +λ2b =0成立. 【训练3】 已知向量a ,b 不共线,且c =λa +b ,d =a +(2λ-1)b ,若c 与d 共线反向,则实数λ的值为( ) A.1 B.-12 C.1或-12
D.-1或-1
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解析 由于c 与d 共线反向,则存在实数k 使 c =k d (k <0),于是λa +b =k [a +(2λ-1)b ]. 整理得λa +b =k a +(2λk -k )b .
由于a ,b 不共线,所以有???λ=k ,
2λk -k =1,
整理得2λ2-λ-1=0,解得λ=1或λ=-1
2. 又因为k <0,所以λ<0,故λ=-1
2. 答案 B
基础巩固题组 (建议用时:30分钟)
一、选择题
1.已知下列各式:①AB →+BC →+CA →;②AB →+MB →+BO →+OM →;③OA
→+OB →+BO →+CO →;