平面向量共线的坐标表示(超经典的好资料!)
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2.3.3平面向量的坐标运算,实际是平面向量的代数表示 .在引入了平面向量的坐标表示后可使 ,这就可以使很多几何问题的解答转化为学生熟知的数量运算 .2.本小节主要是运用向量线性运算的交换律、结合律、分配律,推导两个向量的和的坐标、差的坐标以及数乘的坐标运算 推导的关键是灵活运用向量线性运算的交换律、结合律和分配律 .3.引进向量的坐标表示后,向量的线性运算可以通过坐标运算来实现,一个自然的想法是向量的某些关系,特别是向量的平行、垂直,是否也能通过坐标来研究呢 ?前面已经找出两个向量共线的条件(如果存在实数 入使得a =血,那么a 与b 共线),本节则进一步地把向量共线的条件转化为坐标表示.这种转化是比较容易的只要将向量用坐标表示出来 ,再运用向量相等的条件就可以得出平面向量共线的坐标表示 .要注意的是,向量的共线与向量的平行是一致的 .二、 教学目标1、 知识与技能:掌握平面向量的坐标运算;会根据向量的坐标,判断向量是否共线。
2、 过程与方法:通过对共线向量坐标关系的探究,提高分析问题、解决问题的能力。
3情感态度与价值观:学会用坐标进行向量的相关运算,理解数学内容之间的内在联系。
三、 教学重点与难点教学重点:平面向量的坐标运算。
教学难点:向量的坐标表示的理解及运算的准确 .四、 教学设想 (一)导入新课思路1.向量具有代数特征,与平面直角坐标系紧密相联.那么我们在学习直线和圆的方程以及点、 直线、平面之间的位置关系时,直线与直线的平行是一种重要的关系 .关于X 、y 的二元一次方程 Ax+By+C=0(A 、B 不同时为零)何时所体现的两条直线平行?向量的共线用代数运算如何体现?思路2.对于平面内的任意向量 a ,过定点0作向量OA =a ,则点A 的位置被向量a 的大小和方向所唯一确定.如果以定点0为原点建立平面直角坐标系,那么点A 的位置可通过其坐标来反映,从而向量a 也可以用 坐标来表示,这样我就可以通过坐标来研究向量问题了 .事实上,向量的坐标表示,实际是向量的代数表示.引入向量的坐标表示可使向量运算完全代数化,将数与形紧密结合起来,这就可以使很多几何问题的解答转化为学生熟知的数量运算.引进向量的坐标表示后,向量的线性运算可以通过坐标运算来实现 ,那么向量的平行、垂直,是否也能通过坐标来研究呢?(二)推进新课、新知探究、提出问题①我们研究了平面向量的坐标表示现在已知a =(x i ,y i ),b =(X 2,y 2),你能得出a +b ,a -b , a 的坐标表示吗?②如图h 已知A (x i ,y i ),B (x 2,y 2),怎样表示AB 的坐标?你能在图中标出坐标为 (X 2-x i ,y 2-y i )的P 点吗?标出点P 后,你能总结出什么结论?2.3.4 平面向量共线的坐标表示一、 教学分析1. 前面学习了平面向量的坐标表示向量完全代数化,将数与形紧密结合起来活动:教师让学生通过向量的坐标表示来进行两个向量的加、减运算骤.,教师可以让学生到黑板去板书步可得:活动:教师引导学生类比直线平行的特点来推导向量共线时的关系.此处教师要对探究困难的学生给以必要的点拨:设a =(x i ,y i ),b =(x 2,y 2),其中b M (我们知道,a 、b 共线,当且仅当存在实数 入使a =血.如果用坐标表示,可写为(X i ,y i )=入(xy 2),1x4=卜X , 即{ 消去入后得x i y 2-x 2y i =0.A i =功2.这就是说,当且仅当X i y 2-X 2y i =0时向量a 、b (b 丰(共线. 又我们知道X i y 2-X 2y i =0与x i y 2=X 2y i 是等价的,但这与% - %时,X i y 2-X 2y i =0成立,但 吐=均无意义.因此 H =里是向量a 、b 共线的充分不必要条件.由此也看出向为 x 2x i x 2图1a +b =(x i i +y i j )+(x 2 i +y 2j )=(x i +X 2)i +(y 什y 2)j , 即 a + b =(x i +x 2 ,y i +y 2).同理 a - b =(x i -x 2,y i -y 2).又?a=入(X i +y i j )=入 x i + 入 y. /•扫=(入 x, X i ). 教师和学生一起总结,把上述结论用文字叙述分别为 : 两个向量和(差)的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和 (差);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.教师再引导学生找出点与向量的关系:将向量AB 平移,使得点A 与坐标原点0重合,则平移后的B 点位置就是P 点.向量AB 的坐标与以原点为始点,点P 为终点的向量坐标是相同的,这样就建 立了向量的坐标与点的坐标之间的联系学生通过平移也可以发现:向量AB 的模与向量0P 的模是相等的. 由此,我们可以得出平面内两点间的距离公式1AB 1=1 OP 1= ~x 2)+ (y i ~ y 2).教师对总结完全的同学进行表扬,并鼓励学生,只要善于开动脑筋,勇于创新,展开思维的翅膀,就一定能 获得意想不到的收获.讨论结果:①能.② AB = OB - OA =(X 2,y 2)-(x i ,y i )=(x 2-x i ,y 2-y i ).结论:一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点的坐标减去始点的坐标 提出问题①如何用坐标表示两个共线向量 ? ②若 a =(x i ,y i ), b =(X 2,y 2),那么 y iX iy 2是向量a 、b 共线的什么条件?X 2- 是不等价的.因为当X i =X 2=0X 2X i量的应用更具一般性,更简捷、实用,让学生仔细体会这点.讨论结果:①X 1y 2-X 2y 1=0时,向量a 、b (b^0)共线. ②充分不必要条件. 提出问题a 与非零向量b 为共线向量的充要条件是有且只有一个实数 那么这个充要条件如何用坐标来表示呢?活动:教师引导推证:设a =(x 1,y 1),b =(X 2,y 2),其中b 力,「X j =Z X 2,、、“由 a = Ab,(X 1,y 1)=入 細2)= { 消去 入得 X 1y 2-X 2y 1=0.A 二泌.讨论结果:a // b (b^0)的充要条件是X 1y 2-X 2y 1=0. 教师应向学生特别提醒感悟1°肖去入时不能两式相除X 2a = A b:a // b (b 丰呀 \01 y 2 7丫1 =0.(三) 应用示例思路1例 1 已知 a =(2,1), b =(-3,4),求 a +b ,a -b ,3a +4b 的坐标.活动:本例是向量代数运算的简单应用,让学生根据向量的线性运算进行向量的和、差及数乘的坐标运 算,再根据向量的线性运算律和向量的坐标概念得出的结论 .若已知表示向量的有向线段的始点和终点坐标那么终点的坐标减去始点的坐标就是此向量的坐标 ,从而使得向量的坐标与点的坐标可以相互转化.可由学生自己完成.解:a + b =(2,1)+(-3,4)=(-1,5);a -b =(2,1)-(-3,4)=(5,-3);3 a +4 b =3(2,1)+4(-3,4)=(6,3)+(-12,16)=(-6,19).点评:本例是平面向量坐标运算的常规题 ,目的是熟悉平面向量的坐标运算公式 .变式训练入使得a =血,,•.• y i 、y 2有可能为0,而b 丸,.・.X 2、y 2中至少有一个不为 0.2。
§2.3.4 平面向量共线的坐标表示【学习目标】1、在理解向量共线的概念的基础上,学习用坐标表示向量共线的条件。
2、利用向量共线的坐标表示解决有关问题。
【学习过程】一、自主学习(一)知识链接:复习:⑴若点A 、B 的坐标分别为()11,x y ,()22,x y 那么向量AB 的坐标为 . ⑵若()()1122,,,a x y b x y ==,则a b += ,a b -= ,a λ=(二)自主探究:(预习教材P98—P101) 探究:平面向量共线的坐标表示问题1:两向量平行(共线)的条件是什么?若,a b (0b ≠)共线,当且仅当存在实数λ,使 。
问题2:假设()()1122,,,a x y b x y ==(0b ≠),用坐标该如何表示这两个向量共线呢?2、设1122(,),(,)a x y b x y ==,其中0b ≠,则//a b 等价于______________________。
二、合作探究1、已知()2,4-=,()6,b y =,且//a b ,求y .变式:判断下列向量a 与b 是否共线①(2,3) (3,4)a b ==②8(2,3) (,4)3a b ==2、向量(),12OA k =,()4,5OB =,()10,OC k =,当k 为何值时,,,A B C 三点共线.变式:证明下列各组点共线:(1)7(1,2) (3,4)(2,)2A B C --(2)1(9,1) Q(1,3)(8,)2P R -3、设点P 是线段12P P 上的一点,12,P P 的坐标分别是()11,x y ,()22,x y .⑴当点P 是线段12P P 的中点时,求点P 的坐标;⑵当点P 是线段12P P 的一个三等分点时,求点P 的坐标.*变式: 当12PP PP λ=,点P 的坐标是什么?三、交流展示1已知(2,3),(2,1),(1,4)(7,4)A B D ----判断AB 与CD 是否共线?2、已知()()()2,1,,2,3,a b x c y =-==-,且////a b c ,求,x y 的值.3、平面内给定三个向量a =(3,2),b =(-1,2),=(4,1),求:(1)求3a +b -2c ;(2)求满足a =m b +n 的实数m ,n ;(3)若(a +k )∥(2b -a ),求实数k .四、达标检测(A 组必做,B 组选做)A 组:1. 已知向量()2,4a =-,()1,2b =-,则a 与b 的关系是( )A.不共线B.相等C.方向相同D.共线2. 已知,,A B C 三点共线,且()()3,6,5,2A B --,若C 点横坐标为6,则C 点的纵坐标为( )A.13-B.9C.9-D.133. 点(),A m n 关于点(),B a b 对称点坐标为( )A.(),m n --B.(),a m b n --C.()2,2a m b n --D.()2,2a m b n --4. 已知()1,2a =,(),1b x =,若2a b +与2a b -平行,则x 的值为 .B 组:1、(2010·湖南长沙)已知O 是平面上一定点,A 、B 、C 是平面上不共线的三点,动点P 满足OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),则点P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A .外心B .垂心C .内心D .重心2、已知四点A (x,0)、B (2x,1)、C (2,x )、D (6,2x ).(1)求实数x ,使两向量AB →、CD →共线.(2)当两向量AB →与CD →共线时,A 、B 、C 、D 四点是否在同一条直线上?。
平面向量共线的坐标表示
教学目的:
(1)理解平面向量的坐标的概念;
(2)掌握平面向量的坐标运算;
(3)会根据向量的坐标,判断向量是否共线.
教学重点:平面向量的坐标运算
教学难点:向量的坐标表示的理解及运算的准确性
讲解新课:
a ∥
b (b ≠0)的充要条件是x 1y 2-x 2y 1=0
设a =(x 1, y 1) ,b =(x 2, y 2) 其中b ≠a .
由a =λb 得, (x 1, y 1) =λ(x 2, y 2) ⎩⎨⎧==⇒2
121y y x x λλ 消去λ,x 1y 2-x 2y 1=0
探究:(1)消去λ时不能两式相除,∵y 1, y 2有可能为0, ∵b ≠0 ∴x 2, y 2中至少有一
个不为0
(2)充要条件不能写成2
211x y x y = ∵x 1, x 2有可能为0 (3)从而向量共线的充要条件有两种形式:a ∥b (b ≠0)01221=-=⇔
y x y x b a λ
考点一:相等向量与平行(共线)向量的区别
1.相等向量定义:长度相等且方向相同的向量叫相等向量.
说明:(1)向量a与b相等,记作a=b;
(2)零向量与零向量相等; (3)任意两个相等的非零向量,都可用同一条有向线段表示,并且与有向线段的起.......点无关...
. 2.共线向量与平行向量关系:
平行向量就是共线向量,这是因为任一组平行向量都可移到同一直线上(与有向线段的......起点..无关)...
. 例如AB 与BA 也是一对平行向量. 由于任何一组平行向量都可移到同一直线上,故平行向量也叫做共线向量.例如,若四边形ABCD 是平行四边形,则向量AB 与CD 是一组共线向量;向量AD 与BC 也是一组共线
向量.
说明:(1)平行向量可以在同一直线上,要区别于两平行线的位置关系;
(2)共线向量可以相互平行,要区别于在同一直线上的线段的位置关系.
3.平行向量与相等向量的关系:
相等的向量一定平行,但是平行的向量并不一定相等.两个向量相等并不一定这两个向量一定要重合. 只用这两个向量长度相等且方向相同即可. 其中“方向相同”就包含着向量平行的含义.
例1.如图,设O 是正六边形ABCDEF 的中心,分别写出图中与向量OA 、OB 、OC 相等的向量.
变式一:与向量OA 长度相等的向量有多少个?(11个)
变式二:是否存在与向量长度相等、方向相反的向量?(存在) 变式三:与向量共线的向量有哪些?(FE DO CB ,,)
例2判断:
(1)不相等的向量是否一定不平行?(不一定)
(2)与零向量相等的向量必定是什么向量?(零向量)
(3)两个非零向量相等的当且仅当什么?(长度相等且方向相同)
(4)共线向量一定在同一直线上吗?(不一定)
例3下列命题正确的是( )
A.a与b共线,b与c共线,则a与c 也共线
B.任意两个相等的非零向量的始点与终点是一平行四边形的四顶点
C.向量a与b不共线,则a与b都是非零向量
D.有相同起点的两个非零向量不平行
当堂练习:
判断下列命题是否正确,若不正确,请简述理由. ①向量AB 与CD 是共线向量,则A 、B 、C 、D 四点必在一直线上;
②单位向量都相等;
③任一向量与它的相反向量不相等;
④四边形ABCD 是平行四边形当且仅当AB =DC
⑤一个向量方向不确定当且仅当模为0;
⑥共线的向量,若起点不同,则终点一定不同.
考点二:三点共线的判断
例3.已知:A (-1,-1),B (1,3),C (2,5)。
证明:A ,B ,C 三点共线。
分析:向量共线法判断(证明)三点是否共线,其关键是:两向量要有公共点。
证明: )4,2())1(3),1(1(=----=AB
)6,3())1(5),1(2(=----=AC 则AC AB 32= AC AB ,共线,又AC AB ,有公共点A ∴A ,B ,C 三点共线。
变式: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.
考点三:由两向量平行求未知数
例4若向量a =(-1,x)与b =(-x , 2)共线且方向相同,求x
解:∵a =(-1,x)与b =(-x , 2) 共线 ∴(-1)×2- x •(-x )=0
∴x=±2 ∵a 与b 方向相同 ∴x=2
变式:已知a =(4,2),b =(6, y),且a ∥b ,求y.
考点四:线段的中点坐标公式
点),(111y x P ,),(2
22y x P 之间所连线段的中点P 坐标为 22
1x x x +=,
221y y y +=。
说明公式对于P 1和P 2两点在平面内任意位置都是成立的
例5已知三角形的顶点是,A(1,0),B(-2,1),C(0,3),求此三角形两条中线CE 和AD 的长度。
变式:求下列两点的中点坐标
(1))13,2(),3,2(B A - (2))6,18(),9,15(B A -
课后练习:
A. 6
B. 5
C. 7
D. 8
2.若a =(2,3),b =(4,-1+y ),且a ∥b ,则y =( )
A.6 B .5 C.7 D.8
3.若A (x ,-1),B (1,3),C (2,5)三点共线,则x 的值为( )
A.-3 B .-1 C.1 D.3
4.若AB =i +2j , DC =(3-x )i +(4-y )j (其中i 、j 的方向分别与x 、y 轴正方向相同且为单位向量). AB 与DC 共线,则x 、y 的值可能分别为( )
A.1,2 B .2,2 C.3,2 D.2,4
5. 若A (x , -1),B (1, 3),C (2, 5)三点共线,则x 的值为( )
A. -3
B. -1
C. 1
D. 3
6..已知AB =a +5b ,BC =-2a +8b ,CD =3(a -b ),则( )
A. A 、B 、D 三点共线
B.A 、B 、C 三点共线
C. B 、C 、D 三点共线
D. A 、C 、D 三点共线
7.若a =(2,3),b =(4,-1+y ),且a ∥b ,则y =( )
A.6 B .5 C.7 D.8
8.若A (x ,-1),B (1,3),C (2,5)三点共线,则x 的值为( )
A.-3 B .-1 C.1 D.3
10已知a =(4,2),b =(6,y ),且a ∥b ,则y = 11已知a =(1,2),b =(x ,1),若a +2b 与2a -b 平行,则x 的值为
12若向量a =(-1,x)与b =(-x , 2)共线且方向相同,则x 为________.
13.已知□ABCD 四个顶点的坐标为A (5,7),B (3,x),C (2,3),D (4,x ),则x = .
14.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.
)____(,//),1,4(),3,2(.1=+--==y b a y b a 则且若
15.已知A(-1, -1), B(1,3), C(1,5) ,D(2,7) ,向量AB与CD平行吗?直线AB 与平行于直线CD吗?
16.设
3
(,sin)
2
aα
=
,
1
(cos,)
3
bα
=
,(0,2)
απ
∈,且//
a b
,求角α.。