高一数学向量法
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高一数学向量知识点向量是高一数学中的一个重要概念,它在解决几何、物理等问题中有着广泛的应用。
接下来,让我们一起深入了解一下高一数学中向量的相关知识点。
一、向量的定义向量是既有大小又有方向的量。
与只有大小的标量(如实数)不同,向量的这两个要素缺一不可。
我们可以用有向线段来直观地表示向量,有向线段的长度表示向量的大小,箭头所指的方向表示向量的方向。
例如,力、速度、位移等都是向量。
二、向量的表示1、几何表示用有向线段表示向量,有向线段的起点和终点分别表示向量的起点和终点。
向量的长度(也称为模)用线段的长度表示。
2、字母表示通常用小写字母加上箭头来表示,如$\vec{a}$,$\vec{b}$,$\vec{c}$等。
三、向量的模向量的模就是向量的长度。
若向量$\vec{a}$,则其模记为$|\vec{a}|$。
例如,对于向量$\vec{a}=(x,y)$,其模为$|\vec{a}|=\sqrt{x^2 + y^2}$。
四、零向量长度为 0 的向量叫做零向量,记作$\vec{0}$。
零向量的方向是任意的。
五、单位向量长度等于 1 个单位长度的向量叫做单位向量。
单位向量的方向不一定相同。
对于任意非零向量$\vec{a}$,与之同向的单位向量为$\frac{\vec{a}}{|\vec{a}|}$。
六、平行向量(共线向量)方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。
规定:零向量与任意向量平行。
如果两个向量平行,我们可以表示为$\vec{a} \parallel \vec{b}$。
七、相等向量长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。
相等向量一定是平行向量,但平行向量不一定是相等向量。
八、向量的加法1、三角形法则已知向量$\vec{a}$,$\vec{b}$,在平面内任取一点 A,作$\overrightarrow{AB}=\vec{a}$,再作$\overrightarrow{BC}=\vec{b}$,则向量$\overrightarrow{AC}$叫做$\vec{a}$与$\vec{b}$的和,记作$\vec{a} +\vec{b}$,即$\vec{a} +\vec{b} =\overrightarrow{AC}$。
高一数学向量的各种知识点总结导语:向量是高中数学重要的概念之一,也是数学建模中常用的工具。
在高一学习阶段,高中生接触向量的内容较为基础,但重要的知识点仍需掌握。
本文将对高一数学向量的各种知识点进行总结,包括向量的定义、运算、线性相关与线性无关、数量积和向量积等。
一、向量的定义向量是有大小和方向的量,记作a。
向量a由起点和终点表示,起点是初始位置,终点是位置的目标,用有向线段的终点表示。
向量的模表示大小,用两个点的坐标表示。
二、向量的运算1. 向量的加法:向量a + 向量b的结果是一个新的向量c,c的起点与a的起点相同,c的终点在a的终点与b的终点之间。
2. 向量的减法:向量a - 向量b的结果是一个新的向量c,c的起点与a的起点相同,c的终点在a的终点与b的终点之间。
3. 向量与实数的乘法:向量a * 实数k的结果是一个新的向量,其大小为原向量的大小与实数k的乘积,方向保持不变。
三、线性相关与线性无关1. 向量的线性相关性:如果存在一组实数k1、k2、...、kn,使得k1a1 + k2a2 + ... + knan = 0,其中a1、a2、...、an为n个向量,且不全为零向量,则称这组向量线性相关。
2. 向量的线性无关性:如果对于实数k1、k2、...、kn,k1a1 + k2a2 + ... + knan = 0,其中a1、a2、...、an为n个向量,只有k1 = k2 = ... = kn = 0时,称这组向量线性无关。
四、数量积1. 定义:向量a = (a1, a2, a3),向量b = (b1, b2, b3),则向量a与向量b的数量积记作a·b,a·b = a1b1 + a2b2 + a3b3。
2. 性质:a) 交换律:a·b = b·ab) 结合律:(ka)·b = a·(kb) = k(a·b),其中k为实数c) 分配律:(a + b)·c = a·c + b·c,其中a、b、c为向量五、向量积1. 定义:向量a = (a1, a2, a3),向量b = (b1, b2, b3),则向量a与向量b的向量积记作a × b,其大小等于a、b构成的平行四边形的面积,方向垂直于a、b所在的平面。
带你走进法向量一、法向量概念理解如果表示非零向量n 的有向线段所在的直线垂直于平面α,那么称向量n 垂直于平面α,记作α⊥n ,此时,我们把向量n 叫做平面α的法向量. 特别提醒:(1)法向量一定是非零向量,平面的法向量是不唯一的; (2)一个平面的所有法向量一定是平行向量;(3)向量n 是平面α的一个法向量,向量m 与平面平行或在平面内,则n m 0=;(4)因为过一点有且只有一个平面与已知直线垂直,所以,已知平面内一点和平面的法向量,则这个平面是唯一确定的. 二、法向量求解步骤若要求出一个平面的法向量的坐标,一般要建立空间直角坐标系,然后用待定系数法求解.一般步骤:(1)设出平面的法向量为(,,)x y z =n ;(2)找出(求出)平面内的两个不共线的向量的坐标111(,,)a b c =a ,222(,,)a b c =b ;(3)根据法向量的定义建立关于x 、y 、z 的方程组00=⎧⎨=⎩n a n b ;(4)解方程组,取其中的一个解,即得法向量(通常取其中一个未知数为1或1-).三、用法向量可以解决的问题 1.直线与平面成角直线l 与平面α所成的角为θ,是直线l 的方向向量l 与平面α的法向量n 的夹角β(锐角)的余角,故有sin cos θβ==||||l nl n .注意:求出直线l 的方向向量l 与平面α的法向量n 的夹角β(锐角)并不是直线与平面所成角,应取其余角. 2.平面与平面成角设1n ,2n 分别是二面角l αβ--的面,αβ的法向量,则12<n ,n >就是所求二面角的平面角或其补角的大小.且有12cos <n ,n >=1212|n n |n ||n .注意:通过平面的法向量求二面角时,若二面角的两个面的法向量1n 、2n 方向相反时,则二面角的大小等于22<>n ,n ,若两个面的法向量1n 、2n 方向相同时,则二面角大小为22π-<>n ,n .3.求点面距离点面距离的具体求解步骤是: (1)求出该平面的一个法向量;(2)求出从该点出发的平面的任一条斜线段对应的向量;(3)求出法向量与斜线段向量的数量积的绝对值再除以法向量的模,即得要求的点面距离.其中设e 是直线l 上的一个单位方向向量,线段AB 在l 上的投影是''A B ,则有|''|||A B AB =e ,是求点到线,点到面的距离问题重要公式. 四、法向量的具体应用例1如图,四边形PCBM 是直角梯形,90PCB ∠=,PM ∥BC ,12PM BC ==,,又1AC =,120ACB AB PC ∠=,⊥,直线AM 与直线PC所成的角为60.(1)求证:平面PAC ⊥平面ABC ;(2)求二面角M AC B --余弦值的大小. 解:(1)∵,,PC AB PC BC AB BC B ⊥⊥=∴PC ABC ⊥平面,又∵PC PAC ⊂平面 ∴平面PAC ⊥平面ABC .(2)在平面ABC 内,过C 作CD CB ⊥,建立空间直角坐标系C xyz -由题意有1,022A ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭,设()()000,0,0P z z >,则()()000310,1,,,,,0,0,22M z AM z CP z ⎛⎫=-= ⎪⎪⎝⎭,由直线AM 与直线PC 所成的解为060,得cos60AM CP AM CP =⋅⋅︒,即200z z =,解得01z =∴()310,0,1,,,022CM CA ⎛⎫==-⎪ ⎪⎝⎭,设平面MAC 的一个法向量为n{}111,,x y z =, 则11110102y z y z +=⎧-=,取11x =,得{=n (正方向), 平面ABC 的法向量取为()0,0,1=m (正方向),设m 与n 所成的角为θ,则3cos 7θ-==⋅m n m n ∴二面角M AC B --的大小为,<>m n 的补角,故二面角M AC B --. 评注:设1n ,2n 分别是二面角l αβ--的面,αβ的法向量,则12,<>n n 就是所求二面角的平面角或其补角的大小.何时就是二面角的平面角?何时又是其补角?资料上(包括高考试题的答案上)如是说:由图形不难(显然)得出12,<>n n 就是所求二面角的平面角或其补角的大小,说的含糊其辞,毫无判断依据,让同学们辨别不清,对结果的处理困惑不解,往往导致错误的结果,走入了解题的一个个误区.为了让同学们思维走入清淅化,能得到一个正确的结果.在此介绍“穿入法”确定法向量的方向求解二面角.所谓“穿入法”就是穿入二面角l αβ--内部的平面α的法向量1n (如右图所示)方向为正方向,穿出二面角l αβ--的平面β的法向量2n 方向为负方向.根据二面角的定义,只要取二面角两个平面的法向量中的一个正方向,一个负方向,则两法向量所夹角12,<>n n 即为二面角的平面角,由公式121212cos ,||||<>=n n n n n n 便可轻松求出.如果两个法向量都取正方向(或负方向),则12,<>n n 即为所求二面角的补角.例2如图,是一个直三棱柱(以111A B C 为底面)被一平面所截得到的几何体,截面为ABC .已知11111A B B C ==,11190A B C ∠=,14AA =,12BB =,13CC =.(1)设点O 是AB 的中点,证明://OC 平面111A B C ; (2)求二面角1B AC A --的大小; 解:(1)以1B 为原点建立空间直角坐标系,则(014)A ,,,(002)B ,,,(103)C ,,,因为O 是AB 的中点,所以1032O ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,, 1102OC ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,,.11x易知,n (001)=,,是平面111A B C 的一个法向量.因为OC 0=n ,OC ⊄平面111A B C ,所以OC ∥平面111A B C .(2)(012)AB =--,,,(101)BC =,,, 设m ()x y z =,,是平面ABC 的一个法向量,则则AB 0=m ,BC 0=m 得:20y z x z --=⎧⎨+=⎩取1x z =-=,(121)=-,,m (负方向). 显然,l (110)=,,为平面11AAC C 的一个法向量(正方向). 所以,<>m l 大小即为二面角1B AC A --的大小,而12cos ,2++<>===⨯m l m l m l , 所以二面角1B AC A --的大小是30︒.评注:用“穿入法”确定法向量方向求解二面角,体现了“数”与“形”的结合,淡化了传统立体中的“形”到“形”的推理方法,也避免了处理结果中对所求角为二面角还是其补角的判断,从而降低了思维难度,使解题变得程序化,易于接受,是用向量法求二面角的独到之处.。
高一数学向量公式大全一、向量的加法向量的加法是指将两个向量相加得到一个新向量的运算。
向量的加法满足交换律和结合律。
1. 两向量相加的定义:设向量a和向量b的起点相同,分别为点O,终点分别为点P 和点Q,则向量a和向量b的和向量c为:c=a+b,其起点为点O,终点为点R,R为向量a和向量b的终点所在的点。
2. 向量的加法满足交换律和结合律:交换律:a+b=b+a结合律:(a+b)+c=a+(b+c)二、向量的减法向量的减法是指将一个向量减去另一个向量得到一个新向量的运算。
向量的减法也满足交换律和结合律。
1. 两向量相减的定义:设向量a和向量b的起点相同,分别为点O,终点分别为点P 和点Q,则向量a和向量b的差向量c为:c=a-b,其起点为点O,终点为点R,R为向量a和向量-b的终点所在的点。
2. 向量的减法满足交换律和结合律:交换律:a-b=-(b-a)结合律:(a-b)+c=a-(b-c)三、数量积数量积又称为点积或内积,是两个向量的乘积的数量。
数量积的结果是一个标量(即实数),数量积满足交换律和分配律。
1. 两向量的数量积的定义:设向量a和向量b的夹角为θ,则向量a和向量b的数量积为:a·b=|a|·|b|·cosθ。
其中,|a|和|b|分别为向量a和向量b的模,θ为向量a和向量b的夹角。
2. 数量积满足交换律和分配律:交换律:a·b=b·a分配律:(k·a)·b=k·(a·b)四、向量积向量积又称为叉积或外积,是两个向量的乘积的向量。
向量积的结果是一个垂直于原来的两个向量的向量,其大小等于原来两个向量围成的平行四边形的面积。
向量积满足反交换律和分配律。
1. 两向量的向量积的定义:设向量a和向量b的夹角为θ,则向量a和向量b的向量积为:a×b=|a|·|b|·sinθ·n。