平面向量(沪教版)
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专题:平面向量的概念知识梳理1.向量的定义:既有大小又有方向的量叫做向量.例如:力,速度。
2.表示方法:用有向线段来表示向量.有向线段的长度表示向量的大小,用箭头所指的方向表示向量的方向.用小写字母a ,b…或用AB ,BC ,…表示.注意:我们用有向线段表示向量,而不能认为向量就是一个有向线段.3.模:向量的长度叫向量的模,记作a.向量不能比较大小,但向量的模可以比较大小.4.零向量:长度为零的向量叫做零向量,记作0;零向量的方向不确定. 注意:0和0是不同,0是一个数字,0 代表一个向量,不要弄混. 5.单位向量:长度为1个长度单位的向量叫做单位向量.aaa =0注意:单位向量不是只有一个,有无数多个,如果把它们的起始点重合,终止点刚好可以构成一个单位圆。
6.共线向量:方向相同或相反的向量叫共线向量,规定零向量与任何向量共线.注意:由于向量可以进行任意的平移,平行向量总可以平移到同一直线上,故平行向量也称为共线向量b a,,若存在非零常数λ使b a λ=是b a ∥的充要条件.7.相等的向量:长度相等且方向相同的向量叫相等的向量. 练习:★判断下列命题的真假1、平行向量的方向一定相同的. ( × ) 解:有可能方向相反.2、与零向量相等的向量必定是零向量. ( √ )3、零向量与任意的向量方向都相同。
( √ )4、向量就是一条有向的线段。
( × )5、若m n =,n k =,则m k =. ( √ )6、若,b a =,则.0=-b a(× )解:注意区分0和零向量.典例精讲例1(★)下列说法正确的是(D )A 、数量可以比较大小,向量也可以比较大小.B 、方向不同的向量不能比较大小,但同向的可以比较大小.C 、向量的大小与方向有关.D 、向量的模可以比较大小.解析:任何都向量不能比较大小,模可以比较大小例2(★★)给出下列六个命题:①两个向量相等,则它们的起点相同,终点相同; ②若||||a b =,则a b =;③若AB DC =,则四边形ABCD 是平行四边形; ④平行四边形ABCD 中,一定有AB DC =; ⑤若m n =,n k =,则m k =;⑥若b c b a ∥∥,,则.c a ∥正确的是____④⑤______解析:①把一个向量平移后向量是不变的,③A,B,C,D 有可能在一条直线上,⑥b可能是零向量例3. (★★)在平行四边形ABCD 中,下列结论中错误的是 ( C ).A AB DC = .B AD AB AC += .C AB AD BD -= .D 0AD CB +=课堂检测1(★)下列说法中错误的是( A )(A)零向量没有方向 (B)零向量与任何向量平行 (C)零向量的长度为零 (D)零向量的方向是任意的2(★★)已知O 在ABC ∆所在平面内,且OC OB OA ==,且则点O 是ABC ∆的( B ) A.重心 B.外心 C.垂心 D.内心 解:向量经常会放在三角形中考虑,重心:中线交点,外心:垂直平分线交点,垂心:高(垂线)的交点,内心:角平分线的交点。
BA CD3(★★★)判断下列各命题的真假:(1)向量AB 的长度与向量BA 的长度相等;(2)向量a 与向量b 平行,则a 与b 的方向一定相同或相反; (3)两个有共同起点的而且相等的向量,其终点必相同; (4)两个有共同终点的向量,一定是共线向量;(5)向量AB 和向量CD 是共线向量,则点A 、B 、C 、D 必在同一条直线上; (6)有向线段就是向量,向量就是有向线段. 其中假命题的个数为( C )A 、2个B 、3个C 、4个D 、5个解:假命题是(2)(4)(5)(6);(2)向量a 与向量b 有一个为零向量,专题:平面向量的数量积知识梳理1、向量的夹角:已知两个非零向量,a b ,如果以O 为起点作,OA a OB b ==,那么射线,OA OB 的夹角θ叫做向量a 与b 的夹角.θ的取值范围是0θπ≤≤ (1) 当0θ=时,表示向量a 与b 方向相同; (2) 当θπ=时,表示向量a 与b 方向相反; (3) 当2πθ=时,表示向量a 与b 相互垂直。
【注意:一定牢记夹角的取值范围,特别是0和π的实际意义。
】2、 向量的数量积已知两个非零向量a 与b 的夹角为θ(0θπ≤≤),则把cos a b θ叫做a 与b 的数量积,记作a b ⋅.即||||cos a b a b θ⋅=(1)两个向量的数量积是一个实数;(2)20a a a ⋅=≥,当且仅当0a a ⋅=时,0a =(3)已知两个非零向量a 与b 的夹角为θ,则cos b θ叫做向量b 在a 方向上的投影.显然b 在a 方向上的投影等于||a ba ⋅.(4)a b ⋅的几何意义: a b ⋅等于其中一个向量a 的模a 与另一个向量b 在向量a 的方向上的投影cos b θ的乘积.【数量积a b ⋅中的运算符号“•”不能写作“⨯”,也不能省略。
a 在b 方向上的投影是数值(其正负由夹角的大小而定),而不是长度,也不是向量;】3、向量数量积的运算律 ①交换律成立:a b b a ⋅=⋅②对实数的结合律成立:()()()()R b a b a b a ∈⋅=⋅=⋅λλλλ③分配律成立:()c b c a c b a ⋅±⋅=⋅±()b a c ±⋅=特别注意:(1)结合律不成立:()()c b a c b a ⋅⋅≠⋅⋅; (2)消去律不成立ca b a ⋅=⋅不能得到⋅=c b(3)b a ⋅=0不能得到a =0或b =0④但是乘法公式成立: ()()22b a b a b a =-=-⋅+;()2222b b a a ba +⋅±=±2b a +⋅±=;等等。
⑤两个向量垂直的充要条件是:0a b ⋅= 4、向量数量积的坐标表示设1122(,),(,)a x y b x y ==,则1212a b x x y y ⋅=+,即两个向量的数量积等于它们对应坐标的乘积之和。
a 与b 夹角为θ,则cos θ=a 与b 的夹角为锐角等价于12120x x y y +>且1221x y x y ≠a 与b 的夹角为钝角等价于12120x x y y +<且1221x y x y ≠ 【引进向量的坐标表示和运算,揭示了向量的方向的本质属性。
】典例精讲例1. (★★)(1)已知向量a 与b 的夹角为θ,且3sin ,||55a θ==,则a 在b 的方向上的投影是 ;(2)在Rt ABC ∆中,90ACB ∠=,||3AC =,求AC AB ⋅的值。
解:(1)a 与b 的夹角为θ,且3sin 5θ=,又0,||5a θπ≤≤=,4cos 5θ∴==±, 所以向量a 在向量b 方向上的投影是4||cos 5()45a θ=⋅±=±。
(2)90,ACB AC CB ∠=∴⊥,又,||3AB AC CB AC =+=,()(0)9AC AB AC AC CB AC AC AC CB AC CB ∴⋅=⋅+=⋅+⋅⋅== 【(1)a 在b 方向上的投影是数值(其正负由夹角的大小而定),而不是长度,也不是向量; (2)找准向量的夹角,用好数量积公式是解决有关向量数量积问题的两个要点。
】 例2. (★★★)已知||2,||3,a b ==a 与b 的夹角为4π,当向量a b +与a b λ+夹角为锐角时,求实数λ的取值范围。
解:a b +与a b λ+夹角为锐角,∴ ()()0a b a b λ+⋅+>即22(1)0a a b b λλ++⋅+>23cos34a b π⋅=⨯⨯= 5120λ∴+>,得125λ>-易知当1λ=时,a b +与a b λ+夹角为0︒1λ∴≠ 从而得12(,1)(1,)5λ∈-+∞ 【当两个向量的数量积大于0时,它们的夹角取值范围是[0,90)︒︒】 巩固练习1. (★★★)已知||3a =,||3b =,a 与b 的夹角为6π,试求2a b +与a b -的夹角的余弦值。
解:2a b +与a b -的夹角的余弦值31-2. (★★★★)已知||2,||3,a b ==a 与b 的夹角为4π,当向量a b λ+与a b λ+夹角为锐角时,求实数λ的取值范围。
解:λ<或λ>且1λ≠ 【0a b ⋅>是两向量夹角为锐角的必要不充分条件】例3. (★★★★)已知ABC ∆,()()=-1,2,=-1,2.AB k AC (1)若k =4,求ABC S ∆;(2)若三角形为直角三角形,求ABC S ∆. 解:(1)(3,2)AB =,设AB 与AC 为θ,cos||||AB ACAB AC θ⋅== ,则sin θ=1||||sin 42ABCSAB AC θ∴== (2)若90A ︒∠=,0AB AC ⋅=得5k =5ABCS ∴=若90,B ︒∠=0AB CB ⋅=得k =1或0(舍)1ABCS ∴=若90C ︒∠=,0AC CB ⋅=,得k =0(舍) 【向量在垂直关系中的应用】巩固练习(★★★)在直角三角形ABC ,(2,3),(1,)AB AC k ==,求实数k 的取值范围解:23k =-或113或32例4.(★★★)已知向量(cos ,sin )a αα=,(cos ,sin )b ββ=,且,a b 满足关系||3||ka b a kb +=-,(k为正实数).(1)求证:()()a b a b +⊥-; (2)求将a b ⋅表示为k 的函数f(k).(3)求函数f(k)的最小值及取最小值时,a b 的夹角θ. 解(1)证明: 2222()()||||0a b a b a b a b +⋅-=-=-=(2)||3||ka b a kb +=-22()3()ka b a kb ∴+=-⇒2222222363k a ka b b a ka b k b +⋅+=-⋅+22222222cos sin 1,cos sin 121363a b k ka b ka b k ααββ=+==+=+⋅+=-⋅+又故2211,()(0)44k k a b f k k k k++⋅==>得故(3)110,()42k k k f k +>=≥= 当且仅当1k k =即k=1时,故f(x)的最小值是12, 此时1cos .0180.||||23a b a b πθθθ⋅==︒≤≤︒∴=又,【向量具有独立的一整套运算体系,它可以上下贯通,左右协调,前后衔接,具有很强的工具性。
】例5. (★★★)已知三角形ABC 的面积为30,内角,,A B C 所对边长分别为,,a b c ,12cos 13A = (1) 求AB AC ⋅;(2) 若1c b -=,求a 的值。