高中数学 2.3平面向量的基本定理及坐标表示教案 新人教版必修4
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人民教育出版社数学必修42.3平面向量的基本定理及坐标表示2.3.1平面向量基本定理2.3.2平面向量的正交分解及坐标表示石家庄市第十五中学王真线的向量,体会平面向量基本定理形成的现实意义问题1:给定两个向量21e e 、,试用21e e 、分别作图表示下列向量。
教师巡视发现问题,引导学生:利用向量的平行四边形法则和向量共线定理对向量进行分解探究的设置为突破每位学生任作向量a 的单一性,更好的理解“任意性”,体会不同向量的作图分解1e 2e学生先独立思考,然后小组讨论,选代表上台前展示,并叙述自己的理由.教师巡视,针对出现问题及时引导.讨论辨析结束后,教师归纳总结,体会由特殊到一般的思维方法探究2:若平面内的任一向量a 都可以用形如2211e e λλ+的向量来表示,则对于每个a ,21,λλ是否唯一?并说明理由。
针对学生的回答,辅以几何画板的演示,帮助学生更深刻的理解“唯一性”由探究形成定理,由学生发现定理合作交流,得出结论(学生总结定理内容)平面向量基本定理 如果21e e 、是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a ,有且只有一对实数21,λλ,使2211e e a λλ+=。
我们把不共线向量21e e 、叫做表示这一平面内所有向量的一组基底基底无数组,关键不唯一通过合作探究,学生总结归纳对定理的说明:(1) 基底不唯一,关键是不共线;(2) 由定理可将任一向量在给出基底的条件下进行分解;(3) 基底给定时,分解形式唯一. 是被 ,唯一确定的数量进一步完善定理关键内容几何画板演示促使学生再次体会定理的几个关键点(二)向量的坐标表示且只有一对实数从知识与方法两方面谈谈本节课有哪些收获?作业:课本P100 练习 P102 3、4;学生自由发言,教师总结.(教师一要注重知识的整合,二要注意站在思想高度给学生引导,让学生由学会变成会学)反思学习过程,对研究平面向量基本定理的方法进行概括,深化认识,并形成研究问题的思想和获取知识的方法.七、板书设计 2.3平面向量的基本定理及坐标表示1.平面向量基本定理2.向量的夹角 注(1)同一平面内(2)21e e 、是不共线向量 3.平面向量的坐标表示 (3)任一向量a(4)有且只有一对实数21,λλ,使2211e e aλλ+=。
2.3 平面向量的基本定理及其坐标表示2.3.1 平面向量基本定理2.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示整体设计教学分析平面向量基本定理既是本节的重点又是本节的难点.平面向量基本定理告诉我们同一平面内任一向量都可表示为两个不共线向量的线性组合,这样,如果将平面内向量的始点放在一起,那么由平面向量基本定理可知,平面内的任意一点都可以通过两个不共线的向量得到表示,也就是平面内的点可以由平面内的一个点及两个不共线的向量来表示.这是引进平面向量基本定理的一个原因.在不共线的两个向量中,垂直是一种重要的特殊情形,向量的正交分解是向量分解中常用且重要的一种分解,因为在平面上,如果选取互相垂直的向量作为基底时,会给问题的研究带来方便.联系平面向量基本定理和向量的正交分解,由点在直角坐标系中的表示得到启发,要在平面直角坐标系中表示一个向量,最方便的是分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底,这时,对于平面直角坐标系内的一个向量a,由平面向量基本定理可知,有且只有一对实数x、y,使得a=x i+y j.于是,平面内的任一向量a都可由x、y唯一确定,而有序数对(x,y)正好是向量a的终点的坐标,这样的“巧合”使平面直角坐标系内的向量与坐标建立起一一映射,从而实现向量的“量化”表示,使我们在使用向量工具时得以实现“有效能算”的思想.三维目标1.通过探究活动,能推导并理解平面向量基本定理.2.掌握平面里的任何一个向量都可以用两个不共线的向量来表示,理解这是应用向量解决实际问题的重要思想方法.能够在具体问题中适当地选取基底,使其他向量都能够用基底来表达.3.了解向量的夹角与垂直的概念,并能应用于平面向量的正交分解中,会把向量正交分解,会用坐标表示向量.重点难点教学重点:平面向量基本定理、向量的夹角与垂直的定义、平面向量的正交分解、平面向量的坐标表示.教学难点:平面向量基本定理的运用.课时安排1课时教学过程导入新课思路 1.在物理学中我们知道,力是一个向量,力的合成就是向量的加法运算.而且力是可以分解的,任何一个大小不为零的力,都可以分解成两个不同方向的分力之和.将这种力的分解拓展到向量中来,会产生什么样的结论呢?又如一个放在斜面上的物体所受的竖直向下的重力G,可分解为使物体沿斜面下滑的力F1和使物体垂直于斜面且压紧斜面的力F2.我们知道飞机在起飞时若沿仰角α的方向起飞的速度为v,可分解为沿水平方向的速度vcosα和沿竖直方向的速度vsinα.从这两个实例可以看出,把一个向量分解到两个不同的方向,特别是作正交分解,即在两个互相垂直的方向上进行分解,是解决问题的一种十分重要的手段.如果e 1、e 2是同一平面内的两个不共线的向量,a 是这一平面内的任一向量,那么a 与e 1、e 2之间有什么关系呢?在不共线的两个向量中,垂直是一种重要的情形.把一个向量分解为两个互相垂直的向量,叫做把向量正交分解.在平面上,如果选取互相垂直的向量作为基底,是否会给我们带来更方便的研究呢?思路2.前面我们学习了向量的代数运算以及对应的几何意义,如果将平面内向量的始点放在一起,那么平面内的任意一个点或者任意一个向量是否都可以用这两个同起点的不共线向量来表示呢?这样就引进了平面向量基本定理.教师可以通过多对几个向量进行分解或者合成,在黑板上给出图象进行演示和讲解.如果条件允许,用多媒体教学,通过相应的课件来演示平面上任意向量的分解,对两个不共线的向量都乘以不同的系数后再进行合成将会有什么样的结论?推进新课新知探究提出问题图1①给定平面内任意两个不共线的非零向量e 1、e 2,请你作出向量3e 1+2e 2、e 1-2e 2.平面内的任一向量是否都可以用形如λ1e 1+λ2e 2的向量表示呢?②如图1,设e 1、e 2是同一平面内两个不共线的向量,a 是这一平面内的任一向量,我们通过作图研究a 与e 1、e 2之间的关系.活动:如图1,在平面内任取一点O,作OA =e 1,OB =e 2,OC =a .过点C 作平行于直线OB 的直线,与直线OA;过点C 作平行于直线OA 的直线,与直线OB 交于点N.由向量的线性运算性质可知,存在实数λ1、λ2,使得OM =λ1e 1,ON =λ2e 2.由于ON OM OC +=,所以a =λ1e 1+λ2e 2.也就是说,任一向量a 都可以表示成λ1e 1+λ2e 2的形式.由上述过程可以发现,平面内任一向量都可以由这个平面内两个不共线的向量e 1、e 2表示出来.当e 1、e 2确定后,任意一个向量都可以由这两个向量量化,这为我们研究问题带来极大的方便.由此可得:平面向量基本定理:如果e 1、e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1、λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.定理说明:(1)我们把不共线向量e 1、e 2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底;(2)基底不唯一,关键是不共线;(3)由定理可将任一向量a 在给出基底e 1、e 2的条件下进行分解;(4)基底给定时,分解形式唯一.讨论结果:①可以.②a =λ1e 1+λ2e 2.提出问题①平面中的任意两个向量之间存在夹角吗?若存在,向量的夹角与直线的夹角一样吗? ②对平面中的任意一个向量能否用两个互相垂直的向量来表示?活动:引导学生结合向量的定义和性质,思考平面中的任意两个向量之间的关系是什么样的,结合图形来总结规律.教师通过提问来了解学生总结的情况,对回答正确的学生进行表扬,对回答不全面的学生给予提示和鼓励.然后教师给出总结性的结论:不共线向量存在夹角,关于向量的夹角,我们规定:图2已知两个非零向量a和b(如图2),作OA=a,OB=b,则∠AOB=θ(0°≤θ≤180°)叫做向量a与b的夹角.显然,当θ=0°时,a与b同向;当θ=180°时,a与b反向.因此,两非零向量的夹角在区间[0°,180°]内.如果a与b的夹角是90°,我们说a与b垂直,记作a⊥b.由平面向量的基本定理,对平面上的任意向量a,均可以分解为不共线的两个向量λ1a1和λ2a2,使a=λ1a1+λ2a2.在不共线的两个向量中,垂直是一种重要的情形.把一个向量分解为两个互相垂直的向量,叫做把向量正交分解.如上,重力G沿互相垂直的两个方向分解就是正交分解,正交分解是向量分解中常见的一种情形.在平面上,如果选取互相垂直的向量作为基底时,会为我们研究问题带来方便.讨论结果:①存在夹角且两个非零向量的夹角在区间[0°,180°]内;向量与直线的夹角不一样.②可以.提出问题①我们知道,在平面直角坐标系中,每一个点都可用一对有序实数(即它的坐标)表示.对直角坐标平面内的每一个向量,如何表示呢?②在平面直角坐标系中,一个向量和坐标是否是一一对应的?图3活动:如图3,在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底.对于平面内的一个向量a,由平面向量基本定理可知,有且只有一对实数x、y,使得a=xi+y j ①这样,平面内的任一向量a都可由x、y唯一确定,我们把有序数对(x,y)叫做向量a的坐标,记作a=(x,y) ②其中x叫做a在x轴上的坐标,y叫做a在y轴上的坐标,②式叫做向量的坐标表示.显然,i=(1,0),j=(0,1),0=(0,0).教师应引导学生特别注意以下几点:(1)向量a与有序实数对(x,y)一一对应.(2)向量a 的坐标与表示该向量的有向线段的起点、终点的具体位置没有关系,只与其相对位置有关系.如图所示,11B A 是表示a 的有向线段,A 1、B 1的坐标分别为(x 1,y 1)、(x 2,y 2),则向量a 的坐标为x=x 2-x 1,y=y 2-y 1,即a 的坐标为(x 2-x 1,y 2-y 1).(3)为简化处理问题的过程,把坐标原点作为表示向量a 的有向线段的起点,这时向量a 的坐标就由表示向量a 的有向线段的终点唯一确定了,即点A 的坐标就是向量a 的坐标,流程表示如下:讨论结果:①平面内的任一向量a 都可由x 、y 唯一确定,我们把有序数对(x,y)叫做向量a 的坐标,记作a =(x,y).②是一一对应的.应用示例思路1例1 如图4,ABCD,AB =a ,AD =b ,H 、M 是AD 、DC 之中点,F 使BF=31BC,以a ,b 为基底分解向量HF AM 和.图4活动:教师引导学生利用平面向量基本定理进行分解,让学生自己动手、动脑.教师可以让学生到黑板上板书步骤,并对书写认真且正确的同学提出表扬,对不能写出完整解题过程的同学给予提示和鼓励.解:由H 、M 、F 所在位置,有+=+=AD DM AD AM a b AB AD DC 212121+=+=AB 21=b +21a . AD AD AB AD BC AH BF AB AH AF HF 21312131-+=-+-+=-= =a 61-b . 点评:以a 、b 为基底分解向量AM 与HF ,实为用a 与b 表示向量AM 与HF . 变式训练图5已知向量e 1、e 2(如图5),求作向量-2.5e 1+3e 2作法:(1)如图,任取一点O,作OA =-2.5e 1,OB =3e 2.(2)作OACB. 故OC OC 就是求作的向量.图6例2 如图6,分别用基底i、j 表示向量a 、b 、c 、d ,并求出它们的坐标.活动:本例要求用基底i 、j 表示a 、b 、c 、d ,其关键是把a 、b 、c 、d 表示为基底i 、j 的线性组合.一种方法是把a 正交分解,看a 在x 轴、y 轴上的分向量的大小.把向量a 用i 、j 表示出来,进而得到向量a 的坐标.另一种方法是把向量a 移到坐标原点,则向量a 终点的坐标就是向量a 的坐标.同样的方法,可以得到向量b 、c 、d 的坐标.另外,本例还可以通过四个向量之间位置的几何关系:a 与b 关于y 轴对称,a 与c 关于坐标原点中心对称,a 与d 关于x 轴对称等.由一个向量的坐标推导出其他三个向量的坐标.解:由图可知,a =1AA +2AA =x i +y j ,∴a =(2,3).同理,b =-2i +3j =(-2,3);c =-2i -3j =(-2,-3);d =2i -3j =(2,-3).点评:本例还可以得到启示,要充分运用图形之间的几何关系,求向量的坐标.变式训练i ,j 是两个不共线的向量,已知AB =3i +2j ,CB =i +λj ,CD =-2i +j ,若A 、B 、D 三点共线,试求实数λ的值.解:∵BD =CD -CB =(-2i +j )-(i +λj )=-3i +(1-λ)j ,又∵A、B 、D 三点共线, ∴向量AB 与BD 共线.因此存在实数υ,使得AB =υBD ,即3i +2j =υ[-3i +(1-λ)j ]=-3υi +υ(1-λ)j .∵i 与j 是两个不共线的向量,故⎩⎨⎧=-=-,2)1(,33λv v∴⎩⎨⎧=-=.3,1λv ∴当A 、B 、D 三点共线时,λ=3.例3 下面三种说法:①一个平面内只有一对不共线向量可作为表示该平面的基底;②一个平面内有无数多对不共线向量可作为该平面所有向量的基底;③零向量不可以作为基底中的向量,其中正确的说法是( )A.①②B.②③C.①③D.①②③ 活动:这是训练学生对平面向量基本定理的正确理解,教师引导学生认真地分析和理解平面向量基本定理的真正内涵.让学生清楚在平面中对于基底的选取是不唯一的,只要是同一平面内的两个不共线的向量都可以作为基底.解:平面内向量的基底是不唯一的.在同一平面内任何一组不共线的向量都可作为平面内所有向量的一组基底;而零向量可看成与任何向量平行,故零向量不可作为基底中的向量.综上所述,②③正确.答案:B点评:本题主要考查的是学生对平面向量定理的理解.思路2图7例1 如图7,M 是△A BC 内一点,且满足条件=++CM BM AM 320,延长CM 交AB 于N,令CM =a ,试用a 表示CN .活动:平面向量基本定理是平面向量的重要定理,它是解决平面向量计算问题的重要工具.由平面向量基本定理,可得到下面两个推论:推论1:e 1与e 2是同一平面内的两个不共线向量,若存在实数λ1、λ2,使得λ1e 1+λ2e 2=0,则λ1=λ2=0.推论2:e 1与e 2是同一平面内的两个不共线向量,若存在实数a 1,a 2,b 1,b 2,使得a =a 1e 1+a 2e 2=b 1e 1+b 2e 2,则⎪⎩⎪⎨⎧==.,2211b a b a 解:∵,,NM BN BM NM AN AM +=+= ∴由CM BM AM 32++=0,得=++++CM NM BN NM AN 3)(2)(0. ∴CM BN NM AN 323+++=0.又∵A、N 、B 三点共线,C 、M 、N 三点共线,由平行向量基本定理,设,,NM CM BN AN μλ== ∴=+++NM BN NM BN μλ3230.∴(λ+2)BN +(3+3μ)NM =0. 由于BN 和NM 不共线,∴⎩⎨⎧=+=+,033,02μλ∴⎩⎨⎧-=-=12μλ ∴.MN NM CM =-=∴CM MN CM CN 2=+==2a .点评:这里选取NM BN ,作为基底,运用化归思想,把问题归结为λ1e 1+λ2e 2=0的形式来解决.变式训练设e 1与e 2是两个不共线向量,a =3e 1+4e 2,b =-2e 1+5e 2,若实数λ、μ满足λa +μb =5e 1-e 2,求λ、μ的值.解:由题设λa +μb =(3λe 1+4λe 2)+(-2μe 1+5μe 2)=(3λ-2μ)e 1+(4λ+5μ)e 2.又λa +μb =5e 1-e 2.由平面向量基本定理,知⎩⎨⎧-=+=-.154,523λλλλ 解之,得λ=1,μ=-1.图8例2 如图8,△A BC 中,AD 为△A BC 边上的中线且AE=2EC,求GEBG GD AG 及的值. 活动:教师让学生先仔细分析题意,以明了本题的真正用意,怎样把平面向量基本定理与三角形中的边相联系?利用化归思想进行转化完后,然后结合向量的相等进行求解比值. 解:设μλ==GEBG GD AG , ∵BD =DC ,即AD -AB =AC -AD , ∴AD =21(AB +AC ). 又∵AG =λGD =λ(AD -AG ), ∴AG =λλ+1AD =)1(2λλ+AB +)1(2λλ+AC . ① 又∵BG =μGE ,即AG -AB =μ(AE -AG ),∴(1+μ)AG =AB +μAG AE ,=AE AB μμμ+++111 又AE =32AC ,∴AG =AB μ+11+)1(32μμ+AC . ② 比较①②,∵AB 、AC 不共线, ∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=++=+.)1(32)1(2,11)1(2μμλλμλλ解之,得⎪⎩⎪⎨⎧==23,4μλ∴.23,4==GE BG GD AG 点评:本例中,构造向量在同一基底下的两种不同表达形式,利用相同基向量的系数对应相等得到一实数方程组,从而进一步求得结果.变式训练过△O AB 的重心G 的直线与边OA 、OB 分别交于P 、Q,设OP =h OA ,OB k OQ =,试证:311=+kh 解:设OA =a ,OB =b ,OG 交AB 于D,则OD =21(OB OA +)=21(a +b )(图略). ∴OG =32OD =31(a +b ),OQ OG QG -==31(a +b )-k b =31a +331k -b , OQ OP QP -==h a -k b .∵P、G 、Q 三点共线,∴QP QG λ=. ∴31a +331k -b =λh a -λk b .∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=.331,31k k h λλ 两式相除,得.3311hk h k k h k =+⇒-=-, ∴kh 11+=3. 知能训练1.已知G 为△A BC 的重心,设AB =a ,AC =b ,试用a 、b 表示向量AG .2.已知向量a =(x+3,x 2-3x-4)与AB 相等,其中A(1,2),B(3,2),求x.图9解答:1.如图9,AG =32AD , 而=+=+=BC AB BD AB AD 21a +21(b -a )=21a +21b , ∴3232==AD AG (21a +21b )=31a +31b . 点评:利用向量加法、减法及数乘的几何意义. 2.∵A(1,2),B(3,2),∴AB =(2,0). ∵a=AB ,∴(x+3,x 2-3x-4)=(2,0). ∴⎩⎨⎧=--=+043,232x x x 解得⎩⎨⎧=-=-=.41,1x x x 或 ∴x=-1.点评:先将向量AB 用坐标表示出来,然后利用两向量相等的条件就可使问题得到解决. 课堂小结1.先由学生回顾本节学习的数学知识:平面向量的基本定理,向量的夹角与垂直的定义,平面向量的正交分解,平面向量的坐标表示.2.教师与学生一起总结本节学习的数学方法,如待定系数法,定义法,归纳与类比,数形结合,几何作图.作业课本习题2.3 A 组1.设计感想1.本节课内容是为了研究向量方便而引入的一个新定理——平面向量基本定理.教科书首先通过“思考”:让学生思考对于平面内给定的任意两个向量进行加减的线性运算时所表示的新向量有什么特点,反过来,对平面内的任意向量是否都可以用形如λ1e 1+λ2e 2的向量表示.2.教师应该多提出问题,多让学生自己动手作图来发现规律,通过解题来总结方法,引导学生理解“化归”思想对解题的帮助,也要让学生善于用“数形结合”的思想来解决这部分的题.3.如果条件允许,借助多媒体进行教学会有意想不到的效果.整节课的教学主线应以学生练习为主,教师给与引导和提示.充分让学生经历分析、探究并解决实际问题的过程,这也是学习数学,领悟思想方法的最好载体.学生这种经历的实践活动越多,解决实际问题的方法就越恰当而简捷.。
《2.3.1 平面向量基本定理》教学设计一、教学内容解析:本节内容“平面向量基本定理”是人教版B版必修4第二章内容,本节内容在该章中起到承上启下的作用,既是对前面向量知识的综合运用,又是下一节“向量的正交分解与直线坐标运算”的理论基础,还是平面向量线性运算过渡的桥梁,更是运用向量知识解决几何问题的关键。
本节内容在高考中一般以选择题,填空题形式考查,试题难度不高。
二、教学目标设置:知识与技能1.理解平面向量的基底的意义与作用,学会选择恰当的基底,将简单图形中的任一向量表示为一组基底的线性组合;2.了解平面向量的基本定理,初步利用定理解决问题。
过程与方法1.通过平面向量基本定理,认识平面向量的“二维”性,并由此进一步体会“某一方向上的向量的一维性”,培养“维数”的基本观念;2.通过对平面向量基本定理的探究过程,让学生体会数学定理的产生、形成过程,体验定理所蕴含的转化思想。
情感态度价值观1.培养学生主动探求知识、合作交流的意识,感受数学思维的全过程;2. 改善数学学习信念,提高学生学习数学的兴趣。
三、学生学习情况分析:知识储备:对向量的加法,数乘向量已有认识。
技能储备:已经初步掌握向量加法的三角形法则和平行四边形法则的作图过程。
心理储备:在向量的加法,数乘向量的学习过程中,已经初步接触了数形结合的思想。
但是学生对向量加、减法及数乘等运算的意义与作用认识不够,容易将向量的运算与数的运算混淆。
如果不加启发与引导,学生是不会从“基底”、“元”、“维数”这些角度去理解平面向量基本定理的深刻内涵,也难以认识这个定理在今后用向量方法解决问题中的重要作用。
四、教学策略分析:数学是一门培养人的思维,发展人的思维的重要学科,因此,在教学中,不仅要使学生“知其然”而且要使学生“知其所以然”。
教师在教学过程中是指导者和合作者,基于本节课的特点,为了更好的互动,创设合理的情境,引出新概念,本节采用启发式教学,讲练结合,多媒体辅助教学,在教学中,让学生在问题情境中,经历知识的形成和发展,通过观察、操作、归纳、思考、交流、反思、学会学习,发展能力。
2.3.1 平面向量基本定理考试标准学法指导1.平面向量基本定理既是本节的重点,也是本节的难点.2.为了更好地理解平面向量基本定理,可以通过改变向量的方向及模的大小作图观察λ1,λ2取不同值时的图形特征,得到平面上任一向量都可以由这个平面内两个不共线的向量e 1,e 2表示出来.3.在△ABC 中,明确AC →与AB →的夹角与CA →与AB →的夹角互补.1.平面向量基本定理(1)定理:如果e 1,e 2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.(2)基底:不共线的向量e 1,e 2叫作表示这一平面内所有向量的一组基底.状元随笔 平面向量基本定理的理解(1)e →1,e →2是同一平面内的两个不共线的向量,e →1,e →2的选取不唯一,即一个平面可以有多组的基底.(2)平面内的任一向量a →都可以沿基底进行分解. (3)基底e →1,e →2确定后,实数λ1、λ2是唯一确定的. 2.关于两向量的夹角(1)两向量夹角的概念:已知两个非零向量a 和b ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB =θ,叫作向量a 与b 的夹角.①范围:向量a 与b 的夹角的范围是[0°,180°]. ②当θ=0°时,a 与b 同向. ③当θ=180°时,a 与b 反向.(2)垂直:如果a 与b 的夹角是90°,我们说a 与b 垂直,记作a ⊥b . 状元随笔 两向量夹角概念的正确理解(1)由于零向量的方向是任意的,因此,零向量可以与任一向量平行,零向量也可以与任一向量垂直.(2)按照向量夹角的定义,只有两个向量的起点重合时所对应的角才是两向量的夹角,如图所示,∠BAC 不是向量CA →与向量AB →的夹角,∠BAD 才是向量CA →与向量AB →的夹角.[小试身手]1.判断下列命题是否正确. (正确的打“√”,错误的打“×”)(1)一个平面内只有一对不共线的向量可作为表示该平面内所有向量的基底.( ) (2)若e 1,e 2是同一平面内两个不共线向量,则λ1e 1+λ2e 2(λ1,λ2为实数)可以表示该平面内所有向量.( )(3) 若a e 1+b e 2=c e 1+d e 2(a ,b ,c ,d ∈R ),则a =c ,b =d .( ) 答案:(1)× (2)√ (3)×2.设O 是平行四边形ABCD 两对角线的交点,给出下列向量组:①AD →与AB →;②DA →与BC →;③CA →与DC →;④OD →与OB →,其中可作为这个平行四边形所在平面的一组基底的是( )A .①②B .①③C .①④ D.③④解析:①AD →与AB →不共线;②DA →=-BC →,则DA →与BC →共线;③CA →与DC →不共线;④OD →=-OB →,则OD →与OB →共线.由平面向量基底的概念知,只有不共线的两个向量才能构成一组基底,故①③满足题意.答案:B3.在△ABC 中,向量AB →,BC →的夹角是指( )A .∠CAB B .∠ABC C .∠BCAD .以上都不是解析:由两向量夹角的定义知,AB →与BC →的夹角应是∠ABC 的补角,故选D. 答案:D4.如图所示,向量OA →可用向量e 1,e 2表示为________.解析:由图可知,OA →=4e 1+3e 2. 答案:OA →=4e 1+3e 2类型一 平面向量基本定理的理解例1 设e 1,e 2是不共线的两个向量,给出下列四组向量: ①e 1与e 1+e 2; ②e 1-2e 2与e 2-2e 1; ③e 1-2e 2与4e 2-2e 1;④e 1+e 2与e 1-e 2.其中,不能作为平面内所有向量的一组基底的是________(写出满足条件的序号).【解析】 ①设e 1+e 2=λe 1,则⎩⎪⎨⎪⎧λ=1,1=0,无解,∴e 1+e 2与e 1不共线,即e 1与e 1+e 2能作为一组基底. ②设e 1-2e 2=λ(e 2-2e 1),则(1+2λ)e 1-(2+λ)e 2=0,则⎩⎪⎨⎪⎧1+2λ=0,2+λ=0,无解,∴e 1-2e 2与e 2-2e 1不共线,即e 1-2e 2与e 2-2e 1能作为一组基底. ③∵e 1-2e 2=-12(4e 2-2e 1),∴e 1-2e 2与4e 2-2e 1共线,即e 1-2e 2与4e 2-2e 1不能作为一组基底.④设e 1+e 2=λ(e 1-e 2),则(1-λ)e 1+(1+λ)e 2=0,则⎩⎪⎨⎪⎧1-λ=0,1+λ=0,无解,∴e 1+e 2与e 1-e 2不共线,即e 1+e 2与e 1-e 2能作为一组基底.【答案】 ③由基底的定义知,平面α内两个不共线的向量e →1、e →2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底,要判断所给的两个向量能否构成基底,只要看这两个向量是否共线即可.方法归纳对基底的理解(1)两个向量能否作为一组基底,关键是看这两个向量是否共线.若共线,则不能作基底,反之,则可作基底.(2)一个平面的基底一旦确定,那么平面上任意一个向量都可以由这组基底唯一线性表示出来.设向量a 与b 是平面内两个不共线的向量,若x 1a +y 1b =x 2a +y 2b ,则{ x 1=x 2,y 1=y 2.提醒:一个平面的基底不是唯一的,同一个向量用不同的基底表示,表达式不一样.跟踪训练1 下面三种说法:①一个平面内只有一对不共线向量可作为表示该平面的基底; ②一个平面内有无数多对不共线向量可作为该平面所有向量的基底; ③零向量不可以作为基底中的向量.其中正确的说法是( )A.①② B .②③ C .①③ D .①②③解析:平面内向量的基底是不唯一的,在同一平面内任何一组不共线的向量都可作为平面内所有向量的一组基底;零向量可看成与任何向量平行,故零向量不可以作为基底中的向量,故B 项正确.答案:B平面内任意一对不共线的向量都可以作为该平面内所有向量的基底,一定要注意“不共线”这一条件,在做题时容易忽略此条件而导致错误,同时还要注意零向量不能作基底.类型二 用基底表示平面向量例2 如图所示,在▱ABCD 中,点E ,F 分别为BC ,DC 边上的中点,DE 与BF 交于点G ,若AB →=a ,AD →=b ,试用a ,b 表示向量DE →,BF →.【解析】 DE →=DA →+AB →+BE →=-AD →+AB →+12BC →=-AD →+AB →+12AD →=a -12b .BF →=BA →+AD →+DF →=-AB →+AD →+12AB →=b -12a .解决此类问题的关键在于以一组不共线的向量为基底,通过向量的加、减、数乘以及向量共线的结论,把其他相关的向量用这一组基底表示出来.方法归纳用基底表示向量的两种方法(1)运用向量的线性运算法则对待求向量不断进行转化,直至用基底表示为止. (2)通过列向量方程或方程组的形式,利用基底表示向量的唯一性求解.跟踪训练2 (1)本例条件不变,试用基底a ,b 表示AG →;(2)若本例中的基向量“AB →,AD →”换为“CE →,CF →”即若CE →=a ,CF →=b ,试用a ,b 表示向量DE →,BF →.解析:(1)由平面几何知识知BG =23BF ,故AG →=AB →+BG →=AB →+23BF →=a +23⎝ ⎛⎭⎪⎫b -12a =a +23b-13a =23a +23b . (2)DE →=DC →+CE →=2FC →+CE →=-2CF →+CE →=-2b +a . BF →=BC →+CF →=2EC →+CF →=-2CE →+CF →=-2a +b .用基底表示平面向量,要充分利用向量加法、减法的三角形法则或平行四边形法则. 类型三 向量的夹角例3 已知|a |=|b |,且a 与b 的夹角为120°,求a +b 与a 的夹角及a -b 与a 的夹角.【解析】 如图,作OA →=a ,OB →=b ,∠AOB =120°,以OA →,OB →为邻边作平行四边形OACB ,则OC →=a +b ,BA →=a -b .因为|a |=|b |,所以平行四边形OACB 为菱形. 所以OC →与OA →的夹角∠AOC =60°,BA →与OA →的夹角即为BA →与BC →的夹角∠ABC =30°.所以a +b 与a 的夹角为60°,a -b 与a 的夹角为30°.作图,由图中找到a →-b →与a →的夹角,利用三角形、四边形的知识求角. 方法归纳两个向量夹角的实质及求解的关键(1)实质:两个向量的夹角,实质上是从同一起点出发的两个非零向量构成的角. (2)关键:求两个向量的夹角,关键是利用平移的方法使两个向量的起点重合,然后按照“一作二证三算”的步骤,并结合平面几何知识求出两个向量的夹角.跟踪训练3 已知|a |=|b |=2,且a 与b 的夹角为60°,求a +b 与a 的夹角,a -b 与a 的夹角.解析:如图,作OA →=a ,OB →=b ,且∠AOB =60°,以OA ,OB 为邻边作▱OACB , 则OC →=OA →+OB →=a +b ,BA →=OA →-OB →=a -b ,BC →=OA →=a . 因为|a |=|b |=2,所以△OAB 为正三角形. 所以∠OAB =60°=∠ABC . 即a -b 与a 的夹角为60°. 因为|a |=|b |,所以▱OACB 为菱形.所以OC ⊥AB ,所以∠COA =90°-60°=30°. 即a +b 与a 的夹角为30°.作出向量a →,b →,a →+b →,a →-b →,利用平面几何知识求解. 2.3.1[基础巩固](25分钟,60分)一、选择题(每小题5分,共25分)1.已知向量a =e 1-2e 2,b =2e 1+e 2,其中e 1,e 2不共线,则a +b 与c =6e 1-2e 2的关系是( )A .不共线B .共线C .相等D .不确定 解析:∵a +b =3e 1-e 2,∴c =2(a +b ).∴a +b 与c 共线. 答案:B2.当向量a 与b 共线时,则这两个向量的夹角θ为( ) A .0° B.90°C .180°D .0°或180°解析:当向量a 与b 共线,即两向量同向时夹角θ=0°,反向时夹角θ=180°. 答案:D3.已知AD 是△ABC 的中线,AB →=a ,AD →=b ,以a ,b 为基底表示AC →,则AC →=( ) A.12(a -b ) B .2b -a C.12(b -a ) D .2b +a解析:如图,AD 是△ABC 的中线,则D 为线段BC 的中点,从而AD →=12(AB →+AC →),则AC →=2AD →-AB →=2b -a .答案:B4.在正方形ABCD 中,AC →与CD →的夹角等于( ) A .45° B.90° C .120° D.135° 解析:如图所示,将AC →平移到CE →,则CE →与CD →的夹角即为AC →与CD →的夹角,夹角为135°. 答案:D5.若D 点在三角形ABC 的边BC 上,且CD →=4DB →=rAB →+sAC →,则3r +s 的值为( )55C.85D.45解析:∵CD →=4DB →=rAB →+sAC →, ∴CD →=45CB →=45(AB →-AC →)=rAB →+sAC →,∴r =45,s =-45.∴3r +s =125-45=85.答案:C二、填空题(每小题5分,共15分)6.已知向量a ,b 是一组基底,实数x ,y 满足(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,则x -y 的值为________.解析:因为a ,b 是一组基底,所以a 与b 不共线, 因为(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧3x -4y =6,2x -3y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =3,所以x -y =3.答案:37.已知O ,A ,B 是平面上的三个点,直线AB 上有一点C ,满足2AC →+CB →=0,若OA →=a ,OB →=b ,用a ,b 表示向量OC →,则OC →=________.解析:AC →=OC →-OA →,CB →=OB →-OC →,∵2AC →+CB →=0,∴2(OC →-OA →)+(OB →-OC →)=0,∴OC →=2OA →-OB →=2a -b .答案:2a -b8.在正方形ABCD 中,E 是DC 边上的中点,且AB →=a ,AD →=b ,则BE →=________.解析:BE →=BC →+CE →=AD →-12AB →=b -12a .2三、解答题(每小题10分,共20分)9.已知e 1,e 2是平面内两个不共线的向量,a =3e 1-2e 2,b =-2e 1+e 2,c =7e 1-4e 2,试用向量a 和b 表示c .解析:因为a ,b 不共线,所以可设c =x a +y b , 则x a +y b =x (3e 1-2e 2)+y (-2e 1+e 2) =(3x -2y )e 1+(-2x +y )e 2=7e 1-4e 2. 又因为e 1,e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧3x -2y =7,-2x +y =-4,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-2,所以c =a -2b .10.如图所示,设M ,N ,P 是△ABC 三边上的点,且BM →=13BC →,CN →=13CA →,AP →=13AB →,若AB→=a ,AC →=b ,试用a ,b 将MN →、NP →、PM →表示出来.解析:NP →=AP →-AN →=13AB →-23AC →=13a -23b ,MN →=CN →-CM →=-13AC →-23CB →=-13b -23(a -b )=-23a +13b ,PM →=-MP →=-(MN →+NP →)=13(a +b ).[能力提升](20分钟,40分)11.设非零向量a ,b ,c 满足|a |=|b |=|c |,a +b =c ,则向量a ,b 的夹角为( ) A .150° B.120° C .60° D.30°解析:设向量a ,b 的夹角为θ,作BC →=a ,CA →=b ,则c =a +b =BA →(图略),a ,b 的夹角为180°-∠C .∵|a |=|b |=|c |,∴∠C =60°,∴θ=120°.答案:B 12.如图,在△ABC 中,已知AB =2,BC =3,∠ABC =60°,AH ⊥BC 于H ,M 为AH 的中点,若AM →=λAB →+μBC →,则λ+μ=________.解析:因为AB =2,∠ABC =60°,AH ⊥BC ,所以BH =1,又M 为AH 的中点,BC =3,所以AM →=12AH →=12(AB →+BH →)=12(AB →+13BC →)=12AB →+16BC →,所以λ+μ=23. 答案:2313.如图,在△OAB 中,OC →=14OA →,OD →=12OB →,AD 与BC 交于点M ,设OA →=a ,OB →=b ,试以a ,b 为基底表示OM →.解析:根据平面向量基本定理可设OM →=m a +n b (m ,n ∈R ),则AM →=OM →-OA →=(m -1)a +n b ,AD →=OD →-OA →=12b -a =-a +12b , ∵A 、M 、D 三点共线,∴AM →=λAD →(λ为实数),∴AM →=-λa +λ2b , ∴⎩⎪⎨⎪⎧ m -1=-λ,n =12λ,消去λ得m +2n =1.而CM →=OM →-OC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫m -14a +n b ,CB →=OB →-OC →=b -14a =-14a +b , ∵C 、M 、B 三点共线,∴CM →=μCB →(μ为实数),∴CM →=-μ4a +μb ,∴⎩⎪⎨⎪⎧ m -14=-14μ,n =μ,消去μ得4m +n =1.由⎩⎪⎨⎪⎧ m +2n =1,4m +n =1解得⎩⎪⎨⎪⎧ m =17,n =37,∴OM →=17a +37b . 14.在△ABC 中,AB =3,BC =1,AC =2,D 是AC 的中点.求:(1)AD →与BD →夹角的大小;(2)DC →与BD →夹角的大小.解析:(1)如图所示,在△ABC 中,AB =3,BC =1,AC =2,所以AB 2+BC 2=(3)2+1=22=AC 2,所以△ABC 为直角三角形.因为tan A =BC AB =13=33, 所以A =30°.又因为D 为AC 的中点,所以∠ABD =∠A =30°,AD →=DC →.在△ABD 中,∠BDA =180°-∠A -∠ABD =180°-30°-30°=120°,所以AD →与BD →的夹角为120°.(2)因为AD →=DC →,所以DC →与BD →的夹角也为120°.。
高中数学 2.3.4平面向量共线的坐标表示学案新人教A 版必修4【学习目标】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.【重点难点】教学重点:平面向量的坐标运算 教学难点:向量共线的坐标表示及直线上点的坐标的求解。
【学习内容】平面向量的坐标运算一、预习导航:预习时完成下列题目,试试你的身手.(一)温故而知新:1、平面向量基本定理:如果1e ,2e 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2使a = .(1) 我们把 向量1e ,2e 叫做表示这一平面内所有向量的一组基底; (2) 基底不惟一,关键是不共线;(3) 由定理可将任一向量a 在给出基底1e ,2e 的条件下进行分解;(4) 基底给定时,分解形式 . λ1,λ2是被a ,1e ,2e 唯一确定的数量.(二)阅读课本,完成下列题目1)若11(,)a x y =22(,)b x y =,则a b += ,a b -= 语言叙述:(2)若),(y x a = 和实数λ,则=a λ(3) 若),(11y x A ,),(22y x B ,则()1212,y y x x AB --=语言描述:(三)试试你的自学能力1、已知向量a ,b 的坐标,求b a +,b a -的坐标:(1)、)4,2(-=a ,)2,5(=b(2)、)3,4(=a ,)8,3(-=b2、已知)2,3(=a ,)1,0(-=b,求b a 42+-,b a 34+的坐标3、已知A (1,2)、B (-1,3)两点的坐标,求AB ,BA 的坐标二、课堂听评:你能掌握要领,提高能力吗?例1: 已知a =(2,1),b =(-3,4),求a +b ,a -b ,3a +4b 的坐标.例2: 已知平面上三点的坐标分别为A(-2,1),B(-1,3),C (3,4),求点D 的坐标使这四点构成平行四边形四个顶点.例4:已知点A(2,3)、B(5,4)、C(7,10),若AC AB AP λ+=(λ∈R),试求λ为何值时,点P 在第三象限内?。
2.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示2.3.3 平面向量的坐标运算 课时目标 1.掌握向量的正交分解,理解平面向量坐标的概念,会写出给定向量的坐标,会作出已知坐标表示的向量.2.掌握平面向量的坐标运算,能准确运用向量的加法、减法、数乘的坐标运算法则进行有关的运算.1.平面向量的坐标表示(1)向量的正交分解:把一个向量分解为两个__________的向量,叫作把向量正交分解.(2)向量的坐标表示:在平面直角坐标系中,分别取与x 轴、y 轴方向相同的两个____________i ,j 作为基底,对于平面内的一个向量a ,有且只有一对实数x ,y 使得a =____________,则________________叫作向量a 的坐标,________________叫作向量的坐标表示.(3)向量坐标的求法:在平面直角坐标系中,若A (x ,y ),则OA →=________,若A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则AB →=________________________.2.平面向量的坐标运算(1)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a +b =________________,即两个向量和的坐标等于这两个向量相应坐标的和.(2)若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a -b =________________________,即两个向量差的坐标等于这两个向量相应坐标的差.(3)若a =(x ,y ),λ∈R ,则λa =________,即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.一、选择题1.已知平面向量a =(1,1),b =(1,-1),则向量12a -32b 等于( ) A .(-2,-1) B .(-2,1)C .(-1,0)D .(-1,2)2.已知a -12b =(1,2),a +b =(4,-10),则a 等于( ) A .(-2,-2) B .(2,2)C .(-2,2)D .(2,-2)3.已知向量a =(1,2),b =(2,3),c =(3,4),且c =λ1a +λ2b ,则λ1,λ2的值分别为( )A .-2,1B .1,-2C .2,-1D .-1,24.已知M (3,-2),N (-5,-1)且MP →=12MN →,则点P 的坐标为( ) A .(-8,1) B.⎝⎛⎭⎫1,32 C.⎝⎛⎭⎫-1,-32 D .(8,-1) 5.在平行四边形ABCD 中,AC 为一条对角线.若AB →=(2,4),AC →=(1,3),则BD →等于( )A .(-2,-4)B .(-3,-5)C .(3,5)D .(2,4)6.已知四边形ABCD 为平行四边形,其中A (5,-1),B (-1,7),C (1,2),则顶点D 的坐标为( )A .(-7,0)B .(7,6)C .(6,7)D .(7,-6)题 号 1 2 3 4 5 6 答 案二、填空题7.已知平面上三点A (2,-4),B (0,6),C (-8,10),则12AC →-14BC →的坐标是________. 8.已知A (-1,-2),B (2,3),C (-2,0),D (x ,y ),且AC →=2BD →,则x +y =________.9.若向量a =(x +3,x 2-3x -4)与AB →相等,其中A (1,2),B (3,2),则x =________.10.函数y =x 2+2x +2按向量a 平移所得图象的解析式为y =x 2,则向量a 的坐标是________.三、解答题11.已知a =(-2,3),b =(3,1),c =(10,-4),试用a ,b 表示c .12.已知平面上三个点坐标为A (3,7),B (4,6),C (1,-2),求点D 的坐标,使得这四个点为构成平行四边形的四个顶点.能力提升13.已知P ={a |a =(1,0)+m (0,1),m ∈R },Q ={b |b =(1,1)+n (-1,1),n ∈R }是两个向量集合,则P ∩Q 等于( )A .{(1,1)}B .{(-1,1)}C .{(1,0)}D .{(0,1)}14.函数y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6-2的图象F 按向量a 平移到F ′,F ′的函数解析式为y =f (x ),当y =f (x )为奇函数时,向量a 可以等于( )A.⎝⎛⎭⎫-π6,-2B.⎝⎛⎭⎫-π6,2 C.⎝⎛⎭⎫π6,-2 D.⎝⎛⎭⎫π6,21.在平面直角坐标系中,平面内的点、以原点为起点的向量、有序实数对三者之间建立一一对应关系.关系图如图所示:2.向量的坐标和这个向量的终点的坐标不一定相同.当且仅当向量的起点在原点时,向量的坐标才和这个终点的坐标相同.2.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示2.3.3 平面向量的坐标运算答案知识梳理1.(1)互相垂直 (2)单位向量 x i +y j 有序数对(x ,y ) a =(x ,y ) (3)(x ,y ) (x 2-x 1,y 2-y 1)2.(1)(x 1+x 2,y 1+y 2) (2)(x 1-x 2,y 1-y 2) (3)(λx ,λy )作业设计1.D 2.D3.D [由⎩⎪⎨⎪⎧ λ1+2λ2=3,2λ1+3λ2=4.解得⎩⎪⎨⎪⎧λ1=-1,λ2=2.] 4.C [设P (x ,y ),由(x -3,y +2)=12×(-8,1), ∴x =-1,y =-32.] 5.B [∵AC →=AB →+AD →,∴AD →=AC →-AB →=(-1,-1).∴BD →=AD →-AB →=(-3,-5).]6.D [设D (x ,y ),由AD →=BC →,∴(x -5,y +1)=(2,-5).∴x =7,y =-6.]7.(-3,6)8.112解析 ∵AC →=(-2,0)-(-1,-2)=(-1,2),BD →=(x ,y )-(2,3)=(x -2,y -3),又2BD →=AC →,即(2x -4,2y -6)=(-1,2),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -4=-1,2y -6=2, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =32,y =4,∴x +y =112. 9.-1解析 ∵A (1,2),B (3,2),∴AB →=(2,0).又∵a =AB →,它们的坐标一定相等.∴(x +3,x 2-3x -4)=(2,0).∴⎩⎪⎨⎪⎧ x +3=2,x 2-3x -4=0, ∴x =-1.10.(1,-1)解析 函数y =x 2+2x +2=(x +1)2+1的顶点坐标为(-1,1),函数y =x 2的顶点坐标为(0,0),则a =(0,0)-(-1,1)=(1,-1).11.解 设c =x a +y b ,则(10,-4)=x (-2,3)+y (3,1)=(-2x +3y,3x +y ),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 10=-2x +3y ,-4=3x +y , 解得x =-2,y =2,∴c =-2a +2b .12.解 (1)当平行四边形为ABCD 时,AB →=DC →,设点D 的坐标为(x ,y ).∴(4,6)-(3,7)=(1,-2)-(x ,y ),∴⎩⎪⎨⎪⎧ 1-x =1,-2-y =-1, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =-1. ∴D (0,-1); (2)当平行四边形为ABDC 时,仿(1)可得D (2,-3);(3)当平行四边形为ADBC 时,仿(1)可得D (6,15).综上可知点D 可能为(0,-1),(2,-3)或(6,15).13.A [设a =(x ,y ),则P =⎩⎨⎧⎭⎬⎫(x ,y )|⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =m , ∴集合P 是直线x =1上的点的集合.同理集合Q 是直线x +y =2上的点的集合,即P ={(x ,y )|x =1},Q ={(x ,y )|x +y -2=0}.∴P ∩Q ={(1,1)}.故选A.]14.B [函数y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6-2按向量a =(m ,n )平移后得到y ′=cos ⎝⎛⎭⎫2x -2m +π6+n -2.若平移后的函数为奇函数,则n =2,π6-2m =k π+π2(k ∈Z ),故m =-π6时适合.]附赠材料答题六注意:规范答题不丢分提高考分的另一个有效方法是减少或避免不规范答题等非智力因素造成的失分,具体来说考场答题要注意以下六点:第一,考前做好准备工作。
2.3平面向量的基本定理及坐标表示§2.3.1 平面向量基本定理教学目的:(1)了解平面向量基本定理;(2)理解平面里的任何一个向量都可以用两个不共线的向量来表示,初步掌握应用向量解决实际问题的重要思想方法;(3)能够在具体问题中适当地选取基底,使其他向量都能够用基底来表达.教学重点:平面向量基本定理.教学难点:平面向量基本定理的理解与应用.授课类型:新授课教 具:多媒体、实物投影仪教学过程:一、 复习引入:1.实数与向量的积:实数λ与向量a 的积是一个向量,记作:λa(1)|λa |=|λ||a |;(2)λ>0时λa 与a 方向相同;λ<0时λa 与a 方向相反;λ=0时λa =2.运算定律 结合律:λ(μa )=(λμ)a ;分配律:(λ+μ)a =λa +μa , λ(a +b )=λa +λb3. 向量共线定理 向量b 与非零向量a 共线的充要条件是:有且只有一个非零实数λ,使b =λa .二、讲解新课: 平面向量基本定理:如果1e ,2e 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2使a=λ11e +λ22e .探究:(1) 我们把不共线向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底;(2) 基底不惟一,关键是不共线;(3) 由定理可将任一向量a 在给出基底e1、e2的条件下进行分解;(4) 基底给定时,分解形式惟一. λ1,λ2是被a ,1e ,2e 唯一确定的数量三、讲解范例:例1 已知向量1e ,2e 求作向量-2.51e +32e .例2 如图 ABCD 的两条对角线交于点M ,且=a ,=b ,用a ,b MA ,,和例3已知 ABCD 的两条对角线AC 与BD 交于E ,O 是任意一点,求证:+++=4例4(1)如图,,不共线,=t (t ∈R)用,表示.(2)设OA 、OB 不共线,点P 在O 、A 、B 所在的平面内,且(1)()OP t OA tOB t R =-+∈.求证:A 、B 、P 三点共线.例5 已知 a =2e 1-3e 2,b = 2e 1+3e 2,其中e 1,e 2不共线,向量c =2e 1-9e 2,问是否存在这样的实数,d a b λμλμ=+、使与c 共线.四、课堂练习:1.设e 1、e 2是同一平面内的两个向量,则有( )A.e 1、e 2一定平行B .e 1、e 2的模相等C.同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+μe 2(λ、μ∈R )D.若e 1、e 2不共线,则同一平面内的任一向量a 都有a =λe 1+u e 2(λ、u ∈R )2.已知矢量a = e 1-2e 2,b =2e 1+e 2,其中e 1、e 2不共线,则a +b 与c =6e 1-2e 2的关系A.不共线 B .共线 C.相等 D.无法确定3.已知向量e 1、e 2不共线,实数x 、y 满足(3x -4y )e 1+(2x -3y )e 2=6e 1+3e 2,则x -y 的值等于( )A.3 B .-3 C.0 D.24.已知a 、b 不共线,且c =λ1a +λ2b (λ1,λ2∈R ),若c 与b 共线,则λ1= .5.已知λ1>0,λ2>0,e 1、e 2是一组基底,且a =λ1e 1+λ2e 2,则a 与e 1_____,a 与e 2_________(填共线或不共线).五、小结(略)六、课后作业(略):七、板书设计(略)八、课后记:第5课时§2.3.2—§2.3.3 平面向量的正交分解和坐标表示及运算教学目的:(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.授课类型:新授课教 具:多媒体、实物投影仪教学过程:一、复习引入:1.平面向量基本定理:如果1e ,2e 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a ,有且只有一对实数λ1,λ2使a =λ11e +λ22e(1)我们把不共线向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底;(2)基底不惟一,关键是不共线;(3)由定理可将任一向量a在给出基底e1、e2的条件下进行分解;(4)基底给定时,分解形式惟一. λ1,λ2是被a ,1e ,2e 唯一确定的数量二、讲解新课:1.平面向量的坐标表示如图,在直角坐标系内,我们分别取与x 轴、y 轴方向相同的两个单位向量i 、j 作为基底.任作一个向量a ,由平面向量基本定理知,有且只有一对实数x 、y ,使得yj xi a +=…………○1 我们把),(y x 叫做向量a 的(直角)坐标,记作),(y x a =…………○2其中x 叫做a 在x 轴上的坐标,y 叫做a 在y 轴上的坐标,○2式叫做向量的坐标表示.与.a 相等的向量的坐标也为..........),(y x .特别地,)0,1(=i ,)1,0(=j ,)0,0(0=.如图,在直角坐标平面内,以原点O 为起点作a =,则点A 的位置由a 唯一确定. 设yj xi +=,则向量的坐标),(y x 就是点A 的坐标;反过来,点A 的坐标),(y x 也就是向量的坐标.因此,在平面直角坐标系内,每一个平面向量都是可以用一对实数唯一表示.2.平面向量的坐标运算(1) 若),(11y x a =,),(22y x b =,则b a +),(2121y y x x ++=,b a -),(2121y y x x --= 两个向量和与差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和与差.设基底为i 、j ,则b a +)()(2211j y i x j y i x +++=j y y i x x )()(2121+++=即b a +),(2121y y x x ++=,同理可得b a -),(2121y y x x --=(2) 若),(11y x A ,),(22y x B ,则()1212,y y x x AB --=一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点坐标减去始点的坐标.=OB -OA =( x 2, y 2) - (x 1,y 1)= (x 2- x 1, y 2- y 1)(3)若),(y x a =和实数λ,则),(y x a λλλ=.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.设基底为i 、j ,则a λ)(yj xi +=λyj xi λλ+=,即),(y x a λλλ=三、讲解范例:例1 已知A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),求AB 的坐标.例2 已知a =(2,1), b =(-3,4),求a +b ,a -b ,3a +4b 的坐标.例3 已知平面上三点的坐标分别为A(-2, 1), B(-1, 3), C(3, 4),求点D 的坐标使这四点构成平行四边形四个顶点.解:当平行四边形为ABCD 时,由=得D 1=(2, 2)当平行四边形为ACDB 时,得D 2=(4, 6),当平行四边形为DACB 时,得D 3=(-6, 0) 例4已知三个力1F (3, 4), 2F (2, -5), 3F (x , y)的合力1F +2F +3F =0,求3F 的坐标. 解:由题设1F +2F +3F =0 得: (3, 4)+ (2, -5)+(x , y)=(0, 0)即:⎩⎨⎧=+-=++054023y x ∴⎩⎨⎧=-=15y x ∴3F (-5,1) 四、课堂练习:1.若M(3, -2) N(-5, -1) 且 21=MN , 求P 点的坐标 2.若A(0, 1), B(1, 2), C(3, 4) , 则-2= .3.已知:四点A(5, 1), B(3, 4), C(1, 3), D(5, -3) , 求证:四边形ABCD 是梯形.五、小结(略)六、课后作业(略)七、板书设计(略)八、课后记:第6课时§2.3.4 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授课类型:新授课教 具:多媒体、实物投影仪教学过程:一、复习引入:1.平面向量的坐标表示分别取与x 轴、y 轴方向相同的两个单位向量i 、j 作为基底.任作一个向量a ,由平面向量基本定理知,有且只有一对实数x 、y ,使得yj xi a +=把),(y x 叫做向量a 的(直角)坐标,记作),(y x a =其中x 叫做a 在x 轴上的坐标,y 叫做a 在y 轴上的坐标, 特别地,)0,1(=i ,)1,0(=j ,)0,0(0=.2.平面向量的坐标运算若),(11y x a =,),(22y x b =,则b a +),(2121y y x x ++=,b a -),(2121y y x x --=,),(y x a λλλ=.若),(11y x A ,),(22y x B ,则()1212,y y x x --=二、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) ⎩⎨⎧==⇒2121y 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2211x 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 ≠)01221=-=⇔y x y x b a λ 三、讲解范例:例1已知a =(4,2),b =(6, y),且a ∥b ,求y.例2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. 例3设点P 是线段P 1P 2上的一点, P 1、P 2的坐标分别是(x 1,y 1),(x 2,y 2).(1) 当点P 是线段P 1P 2的中点时,求点P 的坐标;(2) 当点P 是线段P 1P 2的一个三等分点时,求点P 的坐标.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例5 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?解:∵AB =(1-(-1), 3-(-1))=(2, 4) , CD =(2-1,7-5)=(1,2)又 ∵2×2-4×1=0 ∴AB ∥CD又 ∵ =(1-(-1), 5-(-1))=(2,6) ,=(2, 4),2×4-2×6 0 ∴与不平行∴A ,B ,C 不共线 ∴AB 与CD 不重合 ∴AB ∥CD四、课堂练习:1.若a =(2,3),b =(4,-1+y ),且a ∥b ,则y =( )A.6 B .5 C.7 D.82.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.33.若=i +2j , =(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). 与共线,则x 、y 的值可能分别为( )A.1,2 B .2,2 C.3,2 D.2,44.已知a =(4,2),b =(6,y ),且a ∥b ,则y = .5.已知a =(1,2),b =(x ,1),若a +2b 与2a -b 平行,则x 的值为 .6.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 = .五、小结 (略)六、课后作业(略)七、板书设计(略)八、课后记:。