高一数学向量的减法2
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向量的运算的减法法则向量的减法法则是指两个向量相减的运算规则。
在数学中,向量是有大小和方向的量,可以用箭头表示。
而向量的减法即为将两个向量进行减法运算,得到一个新的向量。
假设有两个向量A和B,可以表示为A=(a1,a2,a3)和B=(b1,b2,b3)。
其中,a1、a2、a3、b1、b2、b3为向量的分量。
向量的减法法则可以表示为:A-B=(a1-b1,a2-b2,a3-b3)。
即将A向量的对应分量减去B向量的对应分量,得到一个新的向量。
例如,有向量A=(2,3,1)和向量B=(1,2,3)。
根据减法法则,可以进行向量的减法运算:A-B=(2-1,3-2,1-3)=(1,1,-2)。
通过向量的减法运算,得到了一个新的向量(1,1,-2)。
向量的减法法则可以通过几何方法解释。
在几何上,向量可以表示为从原点出发的箭头。
减法运算即为将第二个向量相对于第一个向量进行平移,得到一个新的向量。
例如,在笛卡尔坐标系中,可以将向量A和B表示为从原点出发的两个箭头。
向量A=(2,3,1)可以理解为从原点出发,向右移动2个单位,向上移动3个单位,朝着观察者远离的方向移动1个单位。
而向量B=(1,2,3)可以理解为从原点出发,向右移动1个单位,向上移动2个单位,朝着观察者远离的方向移动3个单位。
通过将B相对于A进行平移,即将B的箭头起点移动到A的箭头起点处,可以得到一个新的向量。
在几何上,这个新的向量即为A-B的几何表示。
通过几何方法可以帮助我们直观地理解向量的减法运算。
假设有两个人A和B,A站在原点,B站在向量A的终点。
向量A可以表示为A站在原点,走出一段距离。
而向量B可以表示为B站在A的终点,也走出一段距离。
当我们进行A-B的运算时,即表示A站在原点,走到B的位置。
在几何上,这个操作可以表示为将向量B相对于向量A进行平移,得到一个新的向量。
总结起来,向量的减法法则即为将第二个向量的对应分量从第一个向量的对应分量中减去,得到一个新的向量。
向量的减法运算在几何分析中,向量的减法运算是指相减两个等长向量的操作,它可以得到一个新的向量。
在数学中,向量减法的定义是:如果A和B是两个具有多个分量的向量,那么A-B就是把A的各分量减去B的各分量后得到的新的向量。
由于向量的减法是一种基本的算术运算,因此它可以用来解决复杂的几何问题。
向量的减法可以运用到几何学中,减法运算可以用来计算两个向量之间的距离。
假设A=(x1,y1),B=(x2,y2),它们之间的距离为: d = |A-B| = sqrt((x1-x2)^2 + (y1-y2)^2)可以看出,向量减法是由两个负数构成的,绝对值 |A-B|是向量A到向量B之间的距离,其中 x1x2 代表两个向量在x轴上的坐标,y1 y2 代表两个向量在y轴上的坐标。
向量的减法运算还可以用来求两个向量的夹角。
假设A=(x1,y1),B=(x2,y2),它们之间的夹角可以这样计算:cos@ = (x1*x2+y1*y2)/(|A|*|B|)其中,@ 代表两个向量的夹角,x1x2 代表两个向量在x轴上的坐标, y1 y2 代表两个向量在y轴上的坐标,|A||B| 代表A和B向量的模。
此外,向量的减法运算可以用来求得三角形的面积,假设A=(x1,y1),B=(x2,y2),C=(x3,y3),则可以用三角形的面积计算公式来计算三角形的面积:S = |A-B| * |B-C| * sin@其中,S 代表三角形的面积,|A-B| 为向量A到B的模,|B-C| 为向量B到C的模,@ 代表三角形的夹角。
另外,向量减法还可以用来求得过向量A和B的直线方程,假设A=(x1,y1),B=(x2,y2),则可以用斜率计算公式来求得其斜率:k = (y1-y2)/(x1-x2)从而可以得出过向量A和B的直线方程:y-y1 = k(x-x1)其中,k 代表直线斜率,x1 y1 代表向量A的坐标,x y 代表向量B的坐标。
由此可见,向量的减法运算在几何分析中有着重要的作用,它可以用来计算两个向量之间的距离、夹角、面积以及过向量A和B的直线方程,是一种非常有用的几何运算方法。
2.2 向量的减法学习目标 1.理解相反向量的含义,向量减法的意义及减法法则.2.掌握向量减法的几何意义.3.能熟练地进行向量的加、减运算.知识点一 相反向量思考 实数a 的相反数为-a ,向量a 与-a 的关系应叫作什么? 答案 相反向量.梳理 与a 长度相等、方向相反的向量,叫作a 的相反向量,记作-a . (1)规定:零向量的相反向量仍是零向量. (2)-(-a )=a .(3)a +(-a )=(-a )+a =0.(4)若a 与b 互为相反向量,则a =-b ,b =-a ,a +b =0. 知识点二 向量的减法思考1 根据向量的加法,如何求作a -b ?答案 先作出-b ,再按三角形法则或平行四边形法则作出a +(-b ). 思考2 向量减法的三角形法则是什么? 答案 (1)两个向量a ,b 的始点移到同一点; (2)连接两个向量(a 与b )的终点;(3)差向量a -b 的方向是指向被减向量的终点.这种求差向量a -b 的方法叫作向量减法的三角形法则.概括为“移为共始点,连接两终点,方向指被减”.梳理 (1)定义:向量a 加上b 的相反向量,叫作a 与b 的差,即a -b =a +(-b ).求两个向量差的运算,叫作向量的减法.(2)几何意义:在平面内任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则向量a -b =BA →,如图所示.(3)文字叙述:如果把向量a 与b 的起点放在O 点,那么由向量b 的终点B 指向被减向量a 的终点A ,得到的向量BA →就是a -b .知识点三 |a |-|b |,|a ±b |,|a |+|b |三者的关系思考 在三角形中有两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,结合这一性质及向量加、减法的几何意义,|a |-|b |,|a ±b |,|a |+|b |三者关系是怎样的? 答案 它们之间的关系为||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |.梳理 当向量a ,b 不共线时,作OA →=a ,AB →=b ,则a +b =OB →,如图(1),根据三角形的三边关系,则有||a |-|b ||<|a +b |<|a |+|b |.当a 与b 共线且同向或a ,b 中至少有一个为零向量时,作法同上,如图(2),此时|a +b |=|a |+|b |.当a 与b 共线且反向或a ,b 中至少有一个为零向量时,不妨设|a |>|b |,作法同上,如图(3),此时|a +b |=||a |-|b ||.故对于任意向量a ,b ,总有||a |-|b ||≤|a +b |≤|a |+|b |.① 因为|a -b |=|a +(-b )|,所以||a |-|-b ||≤|a -b |≤|a |+|-b |, 即||a |-|b ||≤|a -b |≤|a |+|b |.②将①②两式结合起来即为||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |.1.相反向量就是方向相反的向量.( × )提示 相反向量的方向相反,大小相等;方向相反的向量只是方向相反,大小没有关系. 2.向量AB →与BA →是相反向量.( √ ) 提示 AB →与BA →大小相等、方向相反. 3.-AB →=BA →,-(-a )=a .( √ ) 提示 根据相反向量的定义可知其正确. 4.两个相等向量之差等于0.( × )提示 两个相等向量之差等于0.类型一 向量减法的几何作图例1 如图,已知向量a ,b ,c 不共线,求作向量a +b -c .考点 向量减法法则 题点 求作差向量解 方法一 如图①,在平面内任取一点O ,作OA →=a ,AB →=b ,则OB →=a +b ,再作OC →=c ,则CB →=a +b -c .方法二 如图②,在平面内任取一点O ,作OA →=a ,AB →=b ,则OB →=a +b ,再作CB →=c ,连接OC ,则OC →=a +b -c . 引申探究若本例条件不变,则a -b -c 如何作?解 如图,在平面内任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则BA →=a -b .再作CA →=c ,则BC →=a -b -c .反思与感悟 在求作两个向量的差向量时,当两个向量有共同始点时,直接连接两个向量的终点,并指向被减向量,就得到两个向量的差向量;若两个向量的始点不重合,先通过平移使它们的始点重合,再作出差向量.跟踪训练1 如图所示,已知向量a ,b ,c ,d ,求作向量a -b ,c -d .考点 向量减法法则 题点 求作差向量解 如图所示,在平面内任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,OD →=d .则a -b =BA →,c -d =DC →. 类型二 向量减法法则的应用 例2 化简下列式子: (1)NQ →-PQ →-NM →-MP →; (2)(AB →-CD →)-(AC →-BD →). 考点 向量减法法则 题点 利用向量减法法则化简解 (1)原式=NP →+MN →-MP →=NP →+PN →=NP →-NP →=0.(2)原式=AB →-CD →-AC →+BD →=(AB →-AC →)+(DC →-DB →)=CB →+BC →=0.反思与感悟 向量减法的三角形法则的内容:两向量相减,表示两向量起点的字母必须相同,这样两向量的差向量以减向量的终点字母为起点,以被减向量的终点字母为终点. 跟踪训练2 化简:(1)(BA →-BC →)-(ED →-EC →); (2)(AC →+BO →+OA →)-(DC →-DO →-OB →). 考点 向量减法法则 题点 利用向量减法法则化简解 (1)(BA →-BC →)-(ED →-EC →)=CA →-CD →=DA →.(2)(AC →+BO →+OA →)-(DC →-DO →-OB →)=AC →+BA →-DC →+(DO →+OB →)=AC →+BA →-DC →+DB →=BC →-DC →+DB →=BC →+CD →+DB →=BC →+CB →=0. 类型三 向量减法几何意义的应用例3 已知|AB →|=6,|AD →|=9,求|AB →-AD →|的取值范围. 考点 向量减法的几何意义题点 由向量三角不等式||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |求向量模的取值范围解 ∵||AB →|-|AD →||≤|AB →-AD →|≤|AB →|+|AD →|,且|AD →|=9,|AB →|=6,∴3≤|AB →-AD →|≤15. 当AD →与AB →同向时,|AB →-AD →|=3; 当AD →与AB →反向时,|AB →-AD →|=15. ∴|AB →-AD →|的取值范围为[3,15].反思与感悟 (1)如图所示,在平行四边形ABCD 中,若AB →=a ,AD →=b ,则AC →=a +b ,DB →=a -b .(2)在公式||a |-|b ||≤|a +b |≤|a |+|b |中,当a 与b 方向相反且|a |≥|b |时,|a |-|b |=|a +b |;当a 与b 方向相同时,|a +b |=|a |+|b |.(3)在公式||a |-|b ||≤|a -b |≤|a |+|b |中,当a 与b 方向相同且|a |≥|b |时,|a |-|b |=|a -b |;当a 与b 方向相反时,|a -b |=|a |+|b |.跟踪训练3 在四边形ABCD 中,设AB →=a ,AD →=b ,且AC →=a +b ,若|a +b |=|a -b |,则四边形ABCD 的形状是( )A.梯形B.矩形C.菱形D.正方形 考点 向量减法的几何意义题点 利用向量判断平面几何图形形状 答案 B解析 ∵AC →=a +b ,∴四边形ABCD 为平行四边形. 又∵DB →=a -b ,|a +b |=|a -b |,∴|AC →|=|DB →|.∴四边形ABCD 为矩形.1.如图所示,在▱ABCD 中,AB →=a ,AD →=b ,则用a ,b 表示向量AC →和BD →分别是( )A.a +b 和a -bB.a +b 和b -aC.a -b 和b -aD.b -a 和b +a考点 向量加、减法法则 题点 向量加、减法法则 答案 B解析 由向量的加法、减法法则,得 AC →=AB →+AD →=a +b , BD →=AD →-AB →=b -a . 故选B.2.化简OP →-QP →+PS →+SP →的结果等于( ) A.QP → B.OQ → C.SP → D.SQ → 考点 向量减法法则 题点 利用向量减法法则化简 答案 B3.若菱形ABCD 的边长为2,则|AB →-CB →+CD →|= . 考点 向量的模 题点 结合图形求模长 答案 2解析 |AB →-CB →+CD →|=|AB →+BC →+CD →|=|AC →+CD →|=|AD →|=2.4.若向量a 与b 满足|a |=5,|b |=12,则|a +b |的最小值为 ,|a -b |的最大值为 .考点 向量减法的几何意义题点 由向量三角不等式||a |-|b ||≤|a ±b |≤|a |+|b |求向量模的取值范围 答案 7 175.如图,在五边形ABCDE 中,若四边形ACDE 是平行四边形,且AB →=a ,AC →=b ,AE →=c ,试用a ,b ,c 表示向量BD →,BC →,BE →,CD →及CE →.考点 向量加、减法法则 题点 利用已知向量表示其他向量 解 ∵四边形ACDE 是平行四边形, ∴CD →=AE →=c , BC →=AC →-AB →=b -a , BE →=AE →-AB →=c -a , CE →=AE →-AC →=c -b , ∴BD →=BC →+CD →=b -a +c .1.向量减法的实质是向量加法的逆运算.利用相反向量的定义,-AB →=BA →就可以把减法转化为加法.即减去一个向量等于加上这个向量的相反向量.如a -b =a +(-b ).2.在用三角形法则作向量减法时,要注意“差向量连接两向量的终点,箭头指向被减向量”.解题时要结合图形,准确判断,防止混淆.3.平行四边形ABCD 的两邻边AB ,AD 分别为AB →=a ,AD →=b ,则两条对角线表示的向量为AC →=a +b ,BD →=b -a ,DB →=a -b ,这一结论在以后应用非常广泛,应该加强理解并掌握.一、选择题1.化简PM →-PN →+MN →所得的结果是( ) A.MP → B.NP → C.0 D.MN → 考点 向量加、减法法则 题点 利用向量加、减法法则化简 答案 C解析 PM →-PN →+MN →=NM →+MN →=0.2.已知一点O 到▱ABCD 的3个顶点A ,B ,C 的向量分别是a ,b ,c ,则向量OD →等于( ) A.a +b +c B.a -b +c C.a +b -cD.a -b -c考点 向量加、减法法则 题点 利用已知向量表示其他向量 答案 B解析 如图所示,OD →=OA →+AD →=OA →+BC →=OA →+OC →-OB →=OA →-OB →+OC →=a -b +c .故选B.3.在平行四边形ABCD 中,下列结论错误的是( ) A.AB →-DC →=0 B.AD →-BA →=AC → C.AB →-AD →=BD → D.AD →+CB →=0考点 向量加、减法法则 题点 利用向量加、减法法则化简 答案 C解析 ∵AB →=DC →,∴AB →-DC →=0,A 正确; ∵AD →-BA →=AD →+AB →=AC →,B 正确; ∵AB →-AD →=AB →+DA →=DB →,C 错误;∵AD →=BC →,∴AD →=-CB →,∴AD →+CB →=0,D 正确.4.如图,D ,E ,F 分别是△ABC 的边AB ,BC ,CA 的中点,则( )A.AD →+BE →+CF →=0B.BD →-CF →+DF →=0C.AD →+CE →-CF →=0D.BD →-BE →-FC →=0 考点 向量加、减法法则 题点 利用向量加、减法法则化简 答案 A解析 AD →+BE →+CF →=12AB →+12BC →+12CA →=12(AB →+BC →+CA →)=0.5.(2017·三门峡灵宝三中质检)下列四个式子中可以化简为AB →的是( ) ①AC →+CD →-BD →;②AC →-CB →;③OA →+OB →;④OB →-OA →. A.①④ B.①② C.②③ D.③④ 考点 向量加、减法的综合运算及应用 题点 利用向量的加、减法化简向量 答案 A解析 因为AC →+CD →-BD →=AD →-BD →=AD →+DB →=AB →,所以①正确,排除C ,D ;因为OB →-OA →=AB →,所以④正确,排除B ,故选A.6.在边长为1的正三角形ABC 中,|AB →-BC →|的值为( ) A.1 B.2 C.32D. 3 考点 向量加、减法的综合运算及应用 题点 利用向量的加、减法化简向量 答案 D解析 如图,作菱形ABCD ,则|AB →-BC →|=|AB →-AD →|=|DB →|= 3.7.如图,在四边形ABCD 中,设AB →=a ,AD →=b ,BC →=c ,则DC →等于( )A.a -b +cB.b -(a +c )C.a +b +cD.b -a +c考点 向量加、减法法则 题点 利用已知向量表示其他向量 答案 A 二、填空题8.已知OA →=a ,OB →=b ,若|OA →|=12,|OB →|=5,且∠AOB =90°,则|a -b |= . 考点 向量的模 题点 结合图形求模长 答案 13解析 ∵|OA →|=12,|OB →|=5,∠AOB =90°, ∴|OA →|2+|OB →|2=|AB →|2,∴|AB →|=13. ∵OA →=a ,OB →=b , ∴a -b =OA →-OB →=BA →, ∴|a -b |=|BA →|=13.9.如图所示,在梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AC 与BD 交于点O ,则BA →-BC →-OA →+OD →+DA →= .考点 向量加、减法法则 题点 利用向量加、减法法则化简 答案 CA →10.设点M 是线段BC 的中点,点A 在直线BC 外,且|BC →|=4,|AB →+AC →|=|AB →-AC →|,则|AM →|= .考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求模长答案 2解析 以AB ,AC 为邻边作平行四边形ACDB ,由向量加减法的几何意义可知,AD →=AB →+AC →,CB →=AB →-AC →.∵|AB →+AC →|=|AB →-AC →|,∴|AD →|=|CB →|.又∵|BC →|=4,M 是线段BC 的中点,∴|AM →|=12|AD →|=12|BC →|=2. 11.已知OA →=a ,OB →=b ,且|a |=|b |=2,∠AOB =π3,则|a +b |= ,|a -b |= . 考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求模长答案 23 2解析 如图,则a +b =OC →,a -b =BA →.因为|a |=|b |=2,∠AOB =π3,所以△AOB 为等边三角形,故|a +b |=|OC →|=2|OM →|=23, |a -b |=|BA →|=2.三、解答题12.如图所示,已知正方形ABCD 的边长为1,AB →=a ,BC →=b ,AC →=c ,试求:(1)|a +b +c |;(2)|a -b +c |.考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求模长解 (1)由已知得a +b =AB →+BC →=AC →,∵AC →=c ,∴延长AC 到E ,使|CE →|=|AC →|.则a +b +c =AE →,且|AE →|=2 2.∴|a +b +c |=2 2.(2)作BF →=AC →,连接CF ,则DB →+BF →=DF →,而DB →=AB →-AD →=AB →-BC →=a -b ,∴a -b +c =DB →+BF →=DF →且|DF →|=2.∴|a -b +c |=2.13.已知向量a ,b 满足|a |=1,|b |=2,|a -b |=2,求|a +b |的值.考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求模长解 在平面内任取一点A ,作AD →=a ,AB →=b ,则AC →=a +b ,BD →=a -b .由题意知,|AB →|=|BD →|=2,|AD →|=1.如图所示,过点B 作BE ⊥AD 于点E ,过C 作CF ⊥AB 交直线AB 的延长线于点F .∵AB =BD =2,∴AE =ED =12AD =12. 在△ABE 中,cos ∠EAB =AE AB =14.在△CBF 中,∠CBF =∠EAB ,∴cos ∠CBF =14, ∴BF =BC cos ∠CBF =1×14=14,∴CF =154. ∴AF =AB +BF =2+14=94. 在Rt △AFC 中,AC =AF 2+CF 2=8116+1516=6, ∴|a +b |= 6.四、探究与拓展14.若a ≠0,b ≠0,且|a |=|b |=|a -b |,则a 与a +b 所在直线的夹角是 . 考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求夹角答案 30°解析 设OA →=a ,OB →=b .则a -b =BA →.∵|a |=|b |=|a -b |,∴|OA →|=|OB →|=|BA →|,∴△OAB 是等边三角形,∴∠BOA =60°.又∵OC →=a +b ,且在菱形OACB 中,对角线OC 平分∠BOA ,∴a 与a +b 所在直线的夹角为30°.15.已知|a |=8,|b |=6,且|a +b |=|a -b |,求|a -b |.考点 向量加、减法的几何意义题点 利用向量加、减法的几何意义求模长解 设AB →=a ,AD →=b ,以AB ,AD 为邻边作平行四边形ABCD ,如图所示.则AC →=a +b ,DB →=a -b ,所以|AC →|=|DB →|.又因为四边形ABCD 为平行四边形,所以四边形ABCD 为矩形,故AD ⊥AB .在Rt △DAB 中,|AB →|=8,|AD →|=6,由勾股定理得|DB →|=|AB →|2+|AD →|2=82+62=10. 所以|a -b |=10.。