平面向量的数量积

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平面向量的数量积

平面向量的数量积

泥土中……接着,一棵浅绿色鸡尾模样的贪婪巨大怪芽疯速膨胀起来……一簇簇浅绿色灵芝模样的僵死巨大枝叶疯速向外扩张……突然!一朵亮红色小鱼模样的炽热巨蕾恐怖
地钻了出来……随着紫葡萄色水母模样的狠毒巨花狂速盛开,无数淡橙色牛屎模样的变态花瓣和葱绿色花蕊飞一样伸向远方……突然,无数亮蓝色钉子模样的贪婪果实从巨花
斯玻爱杀手见月光妹妹快要追上,又急忙变成长着离奇牙齿的水青色古怪果冻朝东南方向飞去……月光妹妹笑道:“嘻嘻!又换一套马甲,我随便找出一件都比你们的强……
”月光妹妹一边说着一边变成长着怪异脑袋的锅底色超级闪电追了上去……只见女奴仆Y.曼妍米依仙女和另外三个校精怪突然齐声怪叫着组成了一个巨大的蝴蝶缸须神!这
(a – 4 b )· (7 a – 2 b )=0
即 7a ·a + 16 a ·b – 15 b · b =0
7a ·a - 30 a · b + 8 b ·b =0
两式相减得:
2
a
·b
=
b
2,代入其中任一式中得:
2
a
2=
b
例3、求证:直径所对圆周角为直角
• 证明:设AC是圆O的一条直径,
C
∠ABC为圆周角,如图
2 已知 |a| =12,|b| =9,a · b =-54√2,求a和 b3的、夹已角知 △ A B C 中 , a = 5 , b = 8 , C = 6 0 0 , 求 BC · CA A
B
C
4、已知 | a | =8,e是单位向量,当它们之间的夹
角为
三、典型例题
• 例1、 已知(a – b)⊥(a + 3 b),求
神飞去,变成的巨大植物根基飞去,而月光妹妹则朝那伙校精的真身冲飞去……蝴蝶缸须神的所有果实和替身都被撞得粉碎!而巨大的植物已经被壮妞公主一顿肥拳猛腿弄得

高考数学一轮复习讲义平面向量数量积

高考数学一轮复习讲义平面向量数量积

变式训练 1
(1)若向量 a 的方向是正南方向,向量 b 的方向是正东方向,且|a|
=|b|=1,则(-3a)·(a+b)=______.
(1)如图所示,由已知,作O→A=a, O→B=b,O→A、O→B的方向分别是正南、正东方 向,且|a|=|b|=1,则O→C=-3a 的方向是正北 方向,|O→C|=|-3a|=3|a|=3,O→D=O→A+O→B= a+b 的方向是东南方向,|a+b|= 2(四边形 OADB 是正方形), 且O→C与O→D的夹角是∠COD=135°,所以(-3a)·(a+b)=3× 2 ×cos 135°=3 2×- 22=-3.
探究提高
方法一的难点是如何利用条件建立|c|的表达式,突破这一难点的 方法就是结合条件利用向量的数量积将|c|用|a+b|cos θ= 2cos θ 来表示即可.方法二的难点是如何建立 c 坐标的关系式,要突 破这一难点就要先设向量 a=(1,0),b=(0,1),c=(x,y),再由 条件建立 c 的坐标的关系式x-122+y-122=12即可.方法三的 难点是对向量几何意义的挖掘,突破这一难点,要由条件得出向 量 c 是向量 a,b,a-c,b-c 构成的圆内接四边形的对角线.
答案 (1)-3 (2) 3
向量的夹角与向量的模
例 2 已知|a|=4,|b|=3,(2a-3b)·(2a+b)=61, (1)求 a 与 b 的夹角 θ; (2)求|a+b|; (3)若A→B=a,B→C=b,求△ABC 的面积.
运用数量积的定义和|a|= a·a. 解 (1)∵(2a-3b)·(2a+b)=61, ∴4|a|2-4a·b-3|b|2=61. 又|a|=4,|b|=3,∴64-4a·b-27=61,∴a·b=-6. ∴cos θ=|aa|·|bb|=4-×63=-12.

平面向量的数量积

平面向量的数量积

平面向量的数量积
什么是平面向量的数量积?
平面向量的数量积,也被称为点积或内积,是指两个向量之间
的运算结果。

它通过将两个向量的对应分量相乘,并将乘积相加得
到一个标量值。

数量积的计算公式
假设有两个平面向量A和B,其坐标分别为(Ax, Ay)和(Bx, By),则它们的数量积被定义为以下公式:
A ·
B = (Ax * Bx) + (Ay * By)
数量积的性质
交换律
两个向量的数量积满足交换律,即 A · B = B · A。

分配律
数量积满足分配律,即对于向量A和向量B,以及标量k,有
以下等式成立:
k(A · B) = k(Ax * Bx) + k(Ay * By)
数量积的意义
计算角度
通过数量积的计算公式,我们可以得到两个向量之间的夹角的
余弦值。

具体地,设向量A和向量B之间的夹角为θ,则有以下等
式成立:
cosθ = (A · B) / (|A| * |B|)
其中,|A| 和 |B| 分别表示向量A和向量B的长度。

因此,通过计算数量积,我们可以得到向量之间的夹角。

判断垂直与平行关系
若两个向量的数量积为0,则它们垂直;若两个向量的数量积
不为0且它们的长度相等,则它们平行。

该文档介绍了平面向量的数量积的定义、计算公式以及性质。

同时,说明了数量积在计算角度和判断垂直与平行关系方面的意义。

平面向量的数量积和向量积的几何意义

平面向量的数量积和向量积的几何意义

平面向量的数量积和向量积的几何意义在数学中,平面向量是一个具有大小和方向的量,通常用箭头表示。

平面向量的数量积和向量积是两个重要的运算,在几何上有着具体的意义和应用。

一、平面向量的数量积平面向量的数量积,也称为内积或点积,是两个向量的乘积与夹角余弦的乘积。

设有两个平面向量A和B,它们的数量积表示为A·B。

平面向量的数量积的几何意义是通过夹角的余弦值来衡量两个向量的相关性。

当夹角为零度时,夹角的余弦值为1,表示两个向量共线且方向相同;当夹角为90度时,夹角的余弦值为0,表示两个向量垂直;当夹角为180度时,夹角的余弦值为-1,表示两个向量共线但方向相反。

通过数量积,我们可以计算向量的模长、夹角以及判断两个向量之间的关系。

具体应用包括求解两个向量的夹角、判断两个向量是否垂直、计算向量的投影等。

二、平面向量的向量积平面向量的向量积,也称为叉积或矢积,是两个向量的乘积与夹角的正弦的乘积。

设有两个平面向量A和B,它们的向量积表示为A×B。

平面向量的向量积的几何意义是通过夹角的正弦值来衡量两个向量构成的平行四边形的面积。

向量积的大小等于该平行四边形的面积,方向垂直于该平行四边形所在的平面,并符合右手规则。

通过向量积,我们可以计算向量的模长、夹角以及求解与平面相关的问题。

具体应用包括求解三角形的面积、判断三个向量是否共面、求解平行四边形的对角线等。

三、数量积与向量积的关系数量积和向量积都是平面向量的运算,它们之间有着一定的关系。

首先,根据数量积和向量积定义的公式,可以得到以下关系:A·B = |A||B|cosθA×B = |A||B|sinθn其中,|A|和|B|分别表示向量A和向量B的模长,θ表示向量A 和向量B之间的夹角,n表示单位法向量。

其次,数量积和向量积之间还存在一个重要的关系——勾股定理。

根据向量积的定义,可以得到:|A×B| = |A||B|sinθ = ABsinθ由此可以看出,向量A和向量B的模长和夹角的正弦值决定了向量积的大小,而根据勾股定理,向量A和向量B的数量积的平方也等于向量积的平方。

平面向量的数量积

平面向量的数量积

∴ (a – b)·(a + 3 b)=0 即 a · a + 3 a· b – b · a – 3 b · b = 0 即 a · a + 2 a· b– 3 b · b = 0 ∴ (a + b)2 = 4 b2 即 | a + b |2 = 4 | b |2
∴|a+b| =2|b|
例2、已知a、b都是非零向量,且a + 3 b 与7 a – 5 b 垂直,a – 4 b 与7 a – 2 b垂 直,求a与b的夹角。 cosθ=
|
• • 特别地:a · a=| a |
2
或 |a|=
• (4)cosθ=
(5)| a· b|≤|a||b
|
3、平面向量的数量积满足的运算率 (1) (交换律) a ·b = b ·a (2)(实数与向量结合律)
(λ a )· b =λ(a · b )=a · (λb )
(3)(分配律)(a + b )· c =a· c+b· c
2 已知 |a| =12,|b| =9,a ·b =-54√2,求a和b 的夹角 3、已知△ABC中,a =5,b =8,C=600,求BC · CA
A
B C
4、已知 | a | =8,e是单位向量,当它们之间的夹 角为
三、典型例题
• 例1、 已知(a – b)⊥(a + 3 b),求 证: ab + b( |= 23 |b b | 解:∵ (| a– )⊥ a+ )
四、巩固练习
1、已知△ABC中,AB=a,AC=b,当a· b<0, a· b=0时, △ABC各是什么样的图形? 2、已知| a |=3,| b |=4,且a与b的夹角θ=1500,求a · b, ( a + b )2,| a + b | 3、设a是非零向量,且b ≠ c,求证:a · b=a· c的充要 条件是a⊥(b - c) 4、若b =(1,1)且a · b =0,(a – b)2=3,求向量a的模 5、证明: (λ a )· b =λ(a · b )=a · (λb )

平面向量的数量积和点积

平面向量的数量积和点积

平面向量的数量积和点积在数学中,向量是用来表示有大小和方向的量的。

而平面向量是指在一个平面内的向量,它由两个实数(或复数)组成。

平面向量的数量积和点积是两个重要的概念,它们在向量运算中起着关键的作用。

一、平面向量的数量积平面向量的数量积,也称为内积或点积,表示了两个向量之间的夹角关系。

设有两个平面向量$\vec{a}=(x_1,y_1)$和$\vec{b}=(x_2,y_2)$,它们的数量积可以用如下公式表示:$$\vec{a}\cdot\vec{b}=x_1x_2+y_1y_2$$其中,$\cdot$表示数量积的运算符。

从公式中可以看出,数量积的结果是一个标量,即一个实数。

根据数量积的定义,我们可以得到一些重要的性质:1. 交换律:$\vec{a}\cdot\vec{b}=\vec{b}\cdot\vec{a}$,表示数量积满足交换律,与向量的顺序无关。

2. 分配律:$(\vec{a}+\vec{b})\cdot\vec{c}=\vec{a}\cdot\vec{c}+\vec{b}\cdot\vec{c} $,表示数量积满足分配律,可以按照矩阵乘法的性质进行运算。

二、点积与夹角的关系数量积不仅可以表示两个向量之间的夹角关系,还可以通过夹角的余弦值来计算数量积。

根据余弦定理,两个向量$\vec{a}$和$\vec{b}$之间的夹角$\theta$可以用下面的公式表示:$$\cos\theta=\frac{\vec{a}\cdot\vec{b}}{|\vec{a}||\vec{b}|}$$其中,$|\vec{a}|$和$|\vec{b}|$分别表示向量$\vec{a}$和$\vec{b}$的模。

这个公式非常重要,因为它可以帮助我们计算向量的夹角,而不需要直接通过几何图形进行推导。

三、数量积的几何意义数量积还有一个重要的几何意义,它可以帮助我们计算向量之间的投影。

设有向量$\vec{a}$和$\vec{b}$,以及它们之间的夹角$\theta$,那么$\vec{b}$在$\vec{a}$上的投影可以表示为:$$\text{proj}_\vec{a}\vec{b}=|\vec{b}|\cos\theta$$通过数量积的计算,我们可以轻松得到投影的结果。

平面向量数量积的概念及几何意义

平面向量数量积的概念及几何意义

平面向量数量积的概念及几何意义平面向量数量积是向量分析中一个重要的概念,也称为点乘或内积。

数量积是两个向量的乘积,其结果是一个标量数值。

本文将介绍平面向量数量积的概念及其几何意义。

平面向量数量积是指两个向量在共面情况下的乘积,也就是点乘运算。

若有两个向量,分别为a和b,则它们的数量积可以表示为a•b,其中a•b=|a|*|b|*cosθ,其中|a|和|b|分别为向量a和b的模长,θ为两个向量之间的夹角。

由此可以看出,数量积的结果是一个标量。

1.求夹角从数量积的定义式可以看出,两个向量的数量积是它们的模长和夹角的乘积。

由此,可以推导出两个向量之间的夹角θ=arccos(a•b/|a|*|b|)。

因此,通过数量积可以求出两个向量之间的夹角。

2.平面内向量正交当两个向量的数量积为0时,即a•b=0,此时两个向量互相垂直或正交。

这是因为cos90°=0,在这种情况下,数量积的结果是零,即两个向量之间的夹角为90°。

3.求投影设有向量a和向量b,向量a在向量b上的投影可以表示为|a|cosθ,其中θ为a和b两个向量之间的夹角。

因此,向量a在向量b上的投影可以表示为a•(b/|b|),这表明向量a在向量b上的投影等于向量a与向量b的单位向量的数量积。

4.求面积对于一个平面内的三角形ABC,如果AB和AC分别表示为向量a和向量b,则三角形ABC 的面积可以表示为S=1/2|a|*|b|sinθ,其中θ为向量a和向量b之间的夹角。

这表明,可以借助数量积来求平面内三角形的面积。

以上四种几何意义,展示了平面向量数量积在向量分析中的重要性。

数量积往往用于推导和计算向量之间的夹角、向量在平面内的正交关系、向量在平面内的投影以及平面内三角形的面积等。

并且,数量积的结果是一个标量,与向量的方向没有关系,因此常用于求解平面内的问题。

平面向量的数量积和向量积的定义和性质

平面向量的数量积和向量积的定义和性质

平面向量的数量积和向量积的定义和性质平面向量是代表有大小和方向的箭头,它可以用坐标表示。

在平面向量的运算中,数量积和向量积是两个重要的概念,它们分别有各自的定义和性质。

接下来将详细介绍平面向量的数量积和向量积,包括它们的定义、性质及应用。

一、数量积的定义和性质数量积又称为点积或内积,表示两个向量之间的乘积。

给定平面向量a和b,它们的数量积定义为a·b = |a||b|cosθ,其中|a|和|b|分别表示向量a和b的模长,θ是a和b的夹角。

数量积是一个标量。

1. 交换律:a·b = b·a2. 分配律:(c·a)·b = c·(a·b)3. a·a = |a|^2 ≥ 0,等号成立当且仅当a = 04. 如果a·b = 0,则称a和b垂直或正交。

5. 若θ是锐角,则a·b > 0;若θ是直角,则a·b = 0;若θ是钝角,则a·b < 0。

数量积的一个重要应用是求两个向量之间的夹角。

根据数量积的定义,可以得到夹角θ的公式:cosθ = a·b / (|a||b|)。

通过计算数量积可以求解两个向量之间的夹角大小。

二、向量积的定义和性质向量积又称为叉乘或外积,表示两个向量之间的叉积。

给定平面向量a和b,它们的向量积定义为a×b = |a||b|sinθn,其中|a|和|b|分别表示向量a和b的模长,θ是a和b的夹角,n是垂直于a和b构成的平面的单位法向量。

向量积是一个向量。

1. 反交换律:a×b = -b×a2. 分配律:a×(b+c) = a×b + a×c3. 若a和b共线或其中任意一个为零向量,则a×b = 0。

4. |a×b| = |a||b|sinθ,模长等于两个向量的模长和夹角的正弦值的乘积。

平面向量数量积的概念及几何意义

平面向量数量积的概念及几何意义

平面向量数量积的概念及几何意义
平面向量数量积是指两个平面向量之间的数积,也被称作点积或内积。

它可以用公式表示为:
$vec{a}cdotvec{b}=|vec{a}||vec{b}|costheta$,其中
$|vec{a}|$和$|vec{b}|$分别是向量$vec{a}$和$vec{b}$的模长,$theta$是它们之间的夹角。

平面向量数量积在几何学中有着重要的应用。

它可以用来计算两个向量之间的夹角,从而判断它们的方向关系。

当夹角为$0$时,两个向量是同向的;当夹角为$180$度时,两个向量是反向的;当夹角为$90$度时,两个向量是垂直的。

此外,平面向量数量积还可以用来计算向量在某一方向上的投影长度。

设$vec{a}$是一个向量,$vec{b}$是一个单位向量,那么$vec{a}cdotvec{b}$就是$vec{a}$在$vec{b}$方向上的投影长度,即$|vec{a}|costheta$,其中$theta$是$vec{a}$和$vec{b}$之间的夹角。

在向量的加减法中,平面向量数量积也有着重要的应用。

设$vec{a}$和$vec{b}$是两个向量,$vec{c}$是它们的和向量,那么有$vec{c}cdotvec{a}=vec{c}cdotvec{b}=|vec{c}|^2$。

这个结论可以用来求解平面向量的加减法,从而简化计算。

总之,平面向量数量积在数学和几何学中都有着广泛的应用,是平面向量基本概念之一,深入理解它的几何意义对于学习向量和空间几何有着重要的作用。

平面向量的数量积和标量积

平面向量的数量积和标量积

平面向量的数量积和标量积平面向量是平面上具有大小和方向的有向线段,可以用点表示,也可以用坐标表示。

当我们研究平面向量时,两个重要的运算是数量积和标量积。

一、数量积数量积,也叫内积或点积,是两个向量的乘积的数量表达式。

设有两个平面向量A和B,它们的数量积表示为A·B,计算方式如下:A·B = |A||B|cosθ其中,|A|表示向量A的模,|B|表示向量B的模,θ表示A与B之间的夹角。

数量积有以下几个重要性质:1. 交换律:A·B = B·A2. 分配律:(A + B)·C = A·C + B·C3. 数量积与夹角的关系:A·B = 0,则A与B垂直;A·B > 0,则A 与B夹角锐角;A·B < 0,则A与B夹角钝角。

数量积的应用:1. 判断两个向量是否垂直:若A·B = 0,则A与B垂直。

2. 计算向量的模:若A·A = |A|^2,则|A| = √(A·A)。

3. 计算向量的夹角:若A·B = |A||B|cosθ,则θ = arccos(A·B /(|A||B|))。

二、标量积标量积,也叫外积或叉积,是两个向量的乘积的向量表达式。

设有两个平面向量A和B,它们的标量积表示为A×B,计算方式如下:A×B = |A||B|sinθn其中,|A|表示向量A的模,|B|表示向量B的模,θ表示A与B之间的夹角,n表示垂直于A和B构成的平面的单位法向量。

标量积有以下几个重要性质:1. 反交换律:A×B = -B×A2. 分配律:(A + B)×C = A×C + B×C3. 标量积与夹角的关系:A×B = 0,则A与B平行;A×B > 0,则B 在A的逆时针方向;A×B < 0,则B在A的顺时针方向。

求平面向量数量积的5种方法

求平面向量数量积的5种方法

平面向量数量积的5种方法一、定义:(与物理中功的定义一致,两向量通过数量积运算以后是标量或实数。

)(亦称内积)是两向量乘法运算中的一种,2121y y x x b a ⋅+⋅==⋅θ,叫做向量a 与b 的数量积。

θ为向量a 与b 的夹角,注意:求两向量的夹角应把向量的起点移到同一点,注意不能理解成两条直线的夹角,[]0,θπ∈。

二、几何意义为:b a ⋅等于a (或b )与b (或a )在a (或b )方向上的投影cos b θ(θcos a)的乘积。

三、运算率:①交换率:a b b a ⋅=⋅;②分配率:()c b c a c b a ⋅+⋅=⋅+;③不满足结合率:()()c b a c b a ⋅⋅≠⋅⋅,因为前面表示与c 共线的向量,后面表示与a 共线的向量。

四、三种方法:1.定义法:代入到数量积的公式中,对于较简单题(已知两向量的模与夹角),用此法计算。

2.绕法:当两向量的模与夹角不易求时,把两向量通过平行四边形或三角形绕成用已知向量(已知模与夹角的向量)表示,然后代入到数量积公式中。

3.坐标法:如果给出两向量所在图形存在垂直关系(易建系时)时,适当建立直角坐标系,代入坐标计算。

4.投影法:当一个向量在另一个向量上的投影易求时,用此法计算。

5.特殊图形法:如果图形形状不确定,则可取特殊图形,然后利用建系或投影计算。

1、利用定义计算(简单)。

1.(2010年辽宁卷)平面上,,O A B 三点不共线,设,OA a OB b ==,则OAB ∆的面积等于 ( ) 222()a b a b -⋅ 222()a b a b +⋅C.12222()a b a b -⋅ D.()22221ba b a ⋅+2.(2016年新课标全国卷II3)已知向量()()2,3,,1-==b m a 且()b b a ⊥+,则m = ( ) A.-8 B.-6 C.6 D.83.(2012年辽宁卷)已知向量)1,1(-=a ,),2(x b =,若1=⋅b a ,则x = ( ) A.—1 B.—12 C.12D.1 4.(2016年新课标全国卷II4)已知向量b a ,满足1,1-=⋅=b a a ,则()b a a -⋅2= ( ) A.4B.3C.2D.05.(高考题)已知a 是平面内的单位向量,若向量b 满足()0b a b ⋅-=,则||b 的取值范围是 。

平面向量的数量积

平面向量的数量积

平面向量的数量积【考点梳理】1.平面向量的数量积(1)定义:已知两个非零向量a 和b ,它们的夹角为θ,则数量|a ||b |cos θ叫做a 与b 的数量积(或内积).规定:零向量与任一向量的数量积为0.(2)几何意义:数量积a ·b 等于a 的长度|a |与b 在a 的方向上的投影|b |cos θ的乘积.2.平面向量数量积的运算律 (1)交换律:a ·b =b ·a ;(2)数乘结合律:(λa )·b =λ(a ·b )=a ·(λb ); (3)分配律:a ·(b +c )=a ·b +a ·c .3.平面向量数量积的性质及其坐标表示设非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),θ=〈a ,b 〉.考点一、平面向量数量积的运算【例1】(1)已知△ABC 是边长为1的等边三角形,点D ,E 分别是边AB ,BC 的中点,连接DE 并延长到点F ,使得DE =2EF ,则AF →·BC →的值为( ) A .-58 B .18 C .14 D .118(2)已知点P 在圆x 2+y 2=1上,点A 的坐标为(-2,0),O 为原点,则AO →·AP →的最大值为________.[答案] (1)B (2) 6[解析] (1)如图所示,AF →=AD →+DF →.又D ,E 分别为AB ,BC 的中点,且DE =2EF ,所以AD →=12AB →,DF →=12AC →+14AC →=34AC →, 所以AF →=12AB →+34AC →. 又BC →=AC →-AB →,则AF →·BC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12AB →+34AC →·(AC →-AB →)=12AB →·AC →-12AB →2+34AC →2-34AC →·AB →=34AC →2-12AB →2-14AC →·AB →. 又|AB →|=|AC →|=1,∠BAC =60°, 故AF →·BC →=34-12-14×1×1×12=18.故选B. (2)设P (cos α,sin α), ∴AP →=(cos α+2,sin α),∴AO →·AP →=(2,0)·(cos α+2,sin α)=2cos α+4≤6, 当且仅当cos α=1时取等号.【类题通法】1.求两个向量的数量积有三种方法:利用定义;利用向量的坐标运算;利用数量积的几何意义.2.解决涉及几何图形的向量数量积运算问题时,可先利用向量的加减运算或数量积的运算律化简再运算.但一定要注意向量的夹角与已知平面角的关系是相等还是互补.【对点训练】1.线段AD ,BE 分别是边长为2的等边三角形ABC 在边BC ,AC 边上的高,则AD →·BE →=( )A .-32 B .32 C .-332 D .332[答案] A[解析] 由等边三角形的性质得|AD →|=|BE →|=3,〈AD →,BE →〉=120°,所以AD →·BE →=|AD →||BE →|cos 〈AD →,BE →〉=3×3×⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-32,故选A.2.已知正方形ABCD 的边长为1,点E 是AB 边上的动点,则DE →·CB →的值为________;DE →·DC →的最大值为________.[答案] 1 1[解析] 法一:以射线AB ,AD 为x 轴,y 轴的正方向建立平面直角坐标系,则A (0,0),B (1,0),C (1,1),D (0,1),设E (t,0),t ∈[0,1],则DE →=(t ,-1),CB →=(0,-1),所以DE →·CB →=(t ,-1)·(0,-1)=1.因为DC →=(1,0),所以DE →·DC →=(t ,-1)·(1,0)=t ≤1,故DE →·DC →的最大值为1.法二:由图知,无论E 点在哪个位置,DE →在CB →方向上的投影都是CB =1,所以DE →·CB →=|CB →|·1=1,当E 运动到B 点时,DE →在DC →方向上的投影最大,即为DC =1, 所以(DE →·DC →)max =|DC →|·1=1.考点二、平面向量的夹角与垂直【例2】(1)已知向量a =(-2,3),b =(3,m ),且a ⊥b ,则m =________. (2)已知平面向量a ,b 满足|a |=2,|b |=1,a 与b 的夹角为2π3,且(a +λb )⊥(2a -b ),则实数λ的值为( )A .-7B .-3C .2D .3(3)若向量a =(k ,3),b =(1,4),c =(2,1),已知2a -3b 与c 的夹角为钝角,则k 的取值范围是________.[答案] (1)2 (2)D (3)⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-92∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-92,3[解析] (1)由题意,得-2×3+3m =0,∴m =2.(2)依题意得a ·b =2×1×cos 2π3=-1,(a +λb )·(2a -b )=0,即2a 2-λb 2+(2λ-1)a ·b =0,则-3λ+9=0,λ=3.(3)∵2a -3b 与c 的夹角为钝角,∴(2a -3b )·c <0, 即(2k -3,-6)·(2,1)<0,解得k <3.又若(2a -3b )∥c ,则2k -3=-12,即k =-92. 当k =-92时,2a -3b =(-12,-6)=-6c ,即2a -3b 与c 反向.综上,k 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-92∪⎝ ⎛⎭⎪⎫-92,3.【类题通法】1.根据平面向量数量积的性质:若a ,b 为非零向量,cos θ=a ·b|a ||b |(夹角公式),a ⊥b ⇔a ·b =0等,可知平面向量的数量积可以用来解决有关角度、垂直问题.2.数量积大于0说明不共线的两向量的夹角为锐角,数量积等于0说明不共线的两向量的夹角为直角,数量积小于0且两向量不共线时两向量的夹角为钝角.【对点训练】1.已知向量a =(1,m ),b =(3,-2),且(a +b )⊥b ,则m =( ) A .-8 B .-6 C .6 D .8[答案] D[解析] 法一:因为a =(1,m ),b =(3,-2),所以a +b =(4,m -2). 因为(a +b )⊥b ,所以(a +b )·b =0,所以12-2(m -2)=0,解得m =8. 法二:因为(a +b )⊥b ,所以(a +b )·b =0,即a·b +b 2=3-2m +32+(-2)2=16-2m =0,解得m =8.2.设向量a =(m,1),b =(1,2),且|a +b |2=|a |2+|b |2,则m =________. [答案] -2[解析] ∵|a +b |2=|a |2+|b |2+2a·b =|a |2+|b |2, ∴a·b =0.又a =(m,1),b =(1,2),∴m +2=0,∴m =-2.3.已知非零向量a ,b 满足|b |=4|a |,且a ⊥(2a +b ),则a 与b 的夹角为( ) A .π3 B .π2 C .2π3 D .5π6 [答案] C[解析] ∵a ⊥(2a +b ),∴a ·(2a +b )=0, ∴2|a |2+a ·b =0,即2|a |2+|a ||b |cos 〈a ,b 〉=0.∵|b |=4|a |,∴2|a |2+4|a |2cos 〈a ,b 〉=0, ∴cos 〈a ,b 〉=-12,∴〈a ,b 〉=2π3.4.已知向量BA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,BC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12,则∠ABC =( )A .30°B .45°C .60°D .120°[答案] A[解析] 因为BA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,BC →=⎝ ⎛⎭⎪⎫32,12,所以BA →·BC →=34+34=32.又因为BA →·BC →=|BA →||BC →|cos ∠ABC =1×1×cos ∠ABC ,所以cos ∠ABC =32. 又0°≤∠ABC ≤180°,所以∠ABC =30°.故选A.考点三、平面向量的模及其应用【例3】(1)已知向量a ,b 的夹角为60°,|a |=2,|b |=1,则|a +2b |=________. (2)已知直角梯形ABCD 中,AD ∥BC ,∠ADC =90°,AD =2,BC =1,P 是腰DC 上的动点,则|P A →+3PB →|的最小值为________.[答案] (1) 23 (2) 5[解析] (1)|a +2b |2=(a +2b )2=|a |2+2|a |·|2b |·cos 60°+(2|b |)2=22+2×2×2×12+22=4+4+4=12,∴|a +2b |=12=2 3.(2)以D 为原点,分别以DA ,DC 所在直线为x 轴,y 轴建立如图所示的平面直角坐标系,设DC =a ,DP =x (0≤x ≤a ),∴D (0,0),A (2,0),C (0,a ),B (1,a ),P (0,x ).P A →=(2,-x ),PB →=(1,a -x ),∴P A →+3PB →=(5,3a -4x ),|P A →+3PB →|2=25+(3a -4x )2≥25,当x =3a 4时取等号.∴|P A →+3PB →|的最小值为5.【类题通法】1.求向量的模的方法:(1)公式法,利用|a |=a ·a 及(a ±b )2=|a |2±2a ·b +|b |2,把向量的模的运算转化为数量积运算;(2)几何法,利用向量的几何意义,即利用向量加减法的平行四边形法则或三角形法则作出向量,再利用余弦定理等方法求解.2.求向量模的最值(范围)的方法:(1)代数法,把所求的模表示成某个变量的函数,再用求最值的方法求解;(2)几何法(数形结合法),弄清所求的模表示的几何意义,结合动点表示的图形求解.【对点训练】1.已知平面向量a 与b 的夹角等于π3,若|a |=2,|b |=3,则|2a -3b |=( ) A .57 B .61 C .57 D .61 [答案] B[解析] 由题意可得a ·b =|a |·|b |cos π3=3,所以|2a -3b |=(2a -3b )2=4|a |2+9|b |2-12a ·b =16+81-36=61,故选B.2.已知正△ABC 的边长为23,平面ABC 内的动点P ,M 满足|AP →|=1,PM →=MC →,则|BM →|2的最大值是________.[答案] 494[解析] 建立平面直角坐标系如图所示,则B (-3,0),C (3,0),A (0,3),则点P 的轨迹方程为x 2+(y -3)2=1. 设P (x ,y ),M (x 0,y 0),则x =2x 0-3,y =2y 0, 代入圆的方程得⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-322+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 0-322=14,所以点M 的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -322=14,它表示以⎝ ⎛⎭⎪⎫32,32为圆心,以12为半径的圆,所以|BM →|max =⎝ ⎛⎭⎪⎫32+32+⎝⎛⎭⎪⎫32-02+12=72,所以|BM →|2max =494.。

平面向量的数量积和向量积的计算

平面向量的数量积和向量积的计算

平面向量的数量积和向量积的计算平面向量是应用广泛的数学工具之一,在物理、工程学和计算机科学等领域都有重要的应用。

在平面向量的运算中,数量积和向量积是两个重要的计算方法。

本文将介绍平面向量的数量积和向量积的计算方法及其应用。

一、数量积的计算方法数量积(又称点积或内积)是两个向量的乘积与两个向量之间夹角的余弦值的乘积。

对于平面向量A(x1, y1)和B(x2, y2),它们的数量积可以通过以下公式计算:A·B = |A| * |B| * cosθ其中,“·”表示数量积,“|A|”表示向量A的模长,“|B|”表示向量B的模长,θ表示向量A与向量B之间的夹角。

例如,对于向量A(3,-2)和向量B(5,4),它们的数量积可以计算如下:A·B = |A| * |B| * cosθ= √(3^2 + (-2)^2) * √(5^2 + 4^2) * cosθ= √13 * √41 * cosθ二、向量积的计算方法向量积(又称叉积或外积)是两个向量的乘积与两个向量所在平面的法向量的模长的乘积。

对于平面向量A(x1, y1)和B(x2, y2),它们的向量积可以通过以下公式计算:A×B = |A| * |B| * sinθ * n其中,“×”表示向量积,“|A|”表示向量A的模长,“|B|”表示向量B的模长,θ表示向量A与向量B之间的夹角,n是垂直于A和B所在平面的单位法向量。

例如,对于向量A(3,-2)和向量B(5,4),它们的向量积可以计算如下:A×B = |A| * |B| * sinθ * n= √(3^2 + (-2)^2) * √(5^2 + 4^2) * sinθ * n= √13 * √41 * sinθ * n三、数量积和向量积的应用1. 数量积:数量积在很多物理应用中起到重要的作用。

例如,在力学中,当两个力的夹角为零时,数量积表示力的乘积,可以用来计算功和能量;当两个力的夹角为90°时,数量积为零,表示两个力垂直,可以用来判断力的正交性。

平面向量数量积公式推导过程

平面向量数量积公式推导过程

平面向量数量积公式推导过程平面向量的数量积(内积)是指两个向量之间的乘积形式,表示为向量之间的夹角的余弦值与两个向量模的乘积。

设有两个平面向量a和b,它们的数量积的表示为a·b,具体推导过程如下:首先,考虑向量a和b的夹角θ,夹角的范围为[0,π],夹角θ可由a和b之间的数量积得到。

设向量a的坐标为(x₁,y₁),向量b的坐标为(x₂,y₂)。

则a和b 的数量积为:a·b = ,a,b,cosθ其中,a,和,b,分别表示a和b的模,它们可以由向量的坐标通过勾股定理得到:a,=√(x₁²+y₁²)b,=√(x₂²+y₂²)接下来,考虑向量a和b之间的数量积的几何意义。

将向量a平移到原点,即将向量a的始点平移到原点(0,0),得到新的向量a'。

此时,向量a和向量a'的模相等,即,a,=,a'。

向量a'与向量a 方向相同,只是位置不同。

向量a'的坐标为(x₁',y₁'),与向量a的坐标(x₁,y₁)之间的关系为:x₁'=x₁-0=x₁y₁'=y₁-0=y₁同理,将向量b的始点平移到原点,得到新的向量b',并且有坐标关系:x₂'=x₂-0=x₂y₂'=y₂-0=y₂此时,计算向量a'和向量b'之间的数量积,得到:a'·b' = ,a',b',cosθ'其中,θ'为向量a'和向量b'之间的夹角。

但是,向量a'和向量a的模相等,同样地,向量b'和向量b的模相等,即,a',=,a,b',=,b。

而且,向量a'和向量a的夹角θ'与向量a和向量b之间的夹角θ相等,即θ'=θ。

所以,将上式改写为:a'·b' = ,a',b',cosθ'= ,a,·,b,cosθ此时,左边的a'·b'可以化简为向量a和向量b的数量积a·b。

平面向量的数量积

平面向量的数量积

一周强化一、一周知识概述平面向量的数量积是平面向量的重要内容之一,其难点是数量积定义的正确理解,以及运算律的证明与正确使用.通过本节的学习,使同学们知道数量积是向量之间的乘法,与数的乘法是有区别的,数乘向量为向量,平面向量的数量积是数量.二、知识归纳1、平面向量数量积及相关概念(1)平面向量数量积的定义:已知两个非零向量a和b,它们的夹角为θ,则数量|a|·|b|cosθ叫做a和b的数量积(内积),记作a·b,即a·b=|a|·|b|cosθ.(2)向量的夹角:如图所示,已知两个非零向量a和b,作则∠AOB=θ(0°≤θ≤180°)叫作向量a和b的夹角.当a、b同向时,θ=0°;当a、b异向时,θ=180°.(3)数量积的几何意义:数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cosθ的乘积.2、数量积的重要性质设a、b都是非零向量,e是单位向量,θ是a与e的夹角,根据定义可推得如下性质.(1)e·a=a·e=|a|cosθ.(2)当a与b同向时,a·b=|a|·|b|;当a与b反向时,a·b=-|a|·|b|.特别地,a·a=|a|2,或.(3)当a⊥b时,a·b=0;反之也成立,即.(4)(向量夹角的公式).(5)| a·b |≤|a|·|b|.3、向量数量积的运算律交换律a·b = b·a与实数相乘的结合律(λa)·b =λ(a·b)= a·λb分配律(a+b)·c= a·c+b·c4、向量垂直的充要条件向量式a·b坐标式a⊥b三、难点剖析1、关于平面向量的数量积的定义及几何意义,要注意:(1)两个向量的数量积是两个向量之间的一种乘法,与以前学过的数的乘法是有区别的,在书写时一定要把它们严格区分开来,决不可混淆. a、b中的点“·”一般不能省略.(2)在运用数量积公式解题时,一定要注意两向量夹角范围是0°≤θ≤180°.(3)当a≠0时,由a·b =0不能推出b一定是零向量,这是因为任意一个与a垂直的非零向量b,都有a·b =0.这由向量的几何意义就可以理解.2、向量的数量积的性质有,,,因此,用平面向量的数量积可以解决有关长度、角度、垂直的问题.3、关于向量数量积的运算性质,要注意:(1)二向量的数量积不是向量而是数量.要准确区分二向量数量积的运算性质与数乘向量、实数与实数的积之间的差异.(2)若a、b、c(b≠0)为实数,则,但对于向量就不正确,即.(3)数量积的运算只适合交换律、加乘分配律及数乘结合律,但不适合乘法结合律,即(a·b)c不一定等于a(b·c).这是由于(a·b)c表示一个与c共线的向量,而a(b·c)表示一个与a共线的向量,而c与a不一定共线.也就有a(b·c)与(a·b)c不一定相等.四、例题讲解例1、已知:|a|=3,|b|=6,当①a∥b,②a⊥b,③a与b的夹角是60°时,分别求a·b.分析:①a∥b时,若a与b同向,则它们的夹角θ=0°,∴a·b =| a || b|cos0°=3×6×1=18;若a与b反向,则它们的夹角θ=180°,∴a·b =| a || b|cos180°=3×6×(-1)=-18;②a⊥b时,它们的夹角θ=90°,∴a·b =0;③a与b的夹解是60°时,有例2、已知a、b都是非零向量,且a+3 b与7a-5 b垂直,a-4 b与7a-2 b垂直,求a与b的夹角.分析:要求a与b的夹角,只要求出a·b与| a |,| b|即可.解:由已知(a+3b)⊥(7a-5 b)(a+3b)·(7a-5 b)=07a2+16a·b-15b2=0 ①又(a-4 b)⊥(7a-2 b)(a-4 b)·(7a-2 b)=07a2-30a·b+8b2=0 ②①-②得:46 a·b=23b2即有,将它代入①可得:7|a|2+8|b|2-15|b|2=0 即|a|2=|b|2有|a|=|b|∴若记a与b的夹角为θ,则,又θ∈[0°,180°],∴θ=60°,所以a与b的夹角为60°.例3、求证:证明:例4、如图,在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,E是从D作AC的垂线的垂足,F是DE的中点.求证:AF ⊥BE.。

平面向量的数量积与向量积

平面向量的数量积与向量积

平面向量的数量积与向量积在数学中,向量是具有大小和方向的量,常用箭头表示,用于描述物体的位移、速度、力等。

平面向量是指位于同一平面上的向量,常用有序对表示。

平面向量在数学和物理学等领域有着广泛的应用,其中数量积和向量积是两个重要的运算。

一、数量积数量积,又称点积或内积,是两个向量的一种运算,结果是一个标量(实数)。

给定两个向量a和b,在数量积的定义下,它们的数量积可以表示为:a·b = |a| |b| cosθ其中,a·b表示a和b的数量积,|a|和|b|分别表示向量a和b的长度(模),θ表示a和b之间的夹角。

数量积有以下几个重要的性质:1. a·b = b·a,即数量积满足交换律;2. a·a = |a|^2,即向量自身与自身的数量积等于该向量的模的平方;3. 若a·b = 0,则a和b垂直,即夹角θ为90度,这个性质常用于判断两个向量是否垂直。

数量积的应用非常广泛,其中包括计算向量的夹角、向量的投影以及解决几何问题等。

在物理学中,数量积可以用于计算力的做功、计算力在某一方向上的分量等。

二、向量积向量积,又称叉积或外积,是两个向量的一种运算,结果是一个向量。

给定两个向量a和b,在向量积的定义下,它们的向量积可以表示为:a×b = |a| |b| sinθ n其中,a×b表示a和b的向量积,|a|和|b|分别表示向量a和b的长度,θ表示a和b之间的夹角,n表示垂直于a和b所在平面的单位向量。

向量积有以下几个重要的性质:1. a×b = -b×a,即向量积满足反交换律;2. a×a = 0,即向量自身与自身的向量积等于零向量;3. a×b的模等于|a| |b| sinθ,其中sinθ表示a和b之间夹角的正弦值;4. 向量积的方向满足右手法则,即从右手的食指指向中指,拇指的方向即为向量积的方向。

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平面向量的数量积
教材分析
两个向量的数量积是中学代数以往内容中从未遇到过的一种新的乘法,它区别于数的乘法.这篇案例从学生熟知的功的概念出发,引出平面向量数量积的概念和性质及其几何意义,介绍向量数量积的运算律及坐标表示.向量的数量积把向量的长度和三角函数联系在一起,这为解决三角形的有关问题提供了方便,特别是能有效解决线段的垂直等问题.这节内容是整个向量部分的重要内容之一,对它的理解与掌握将直接影响向量其他内容的学习.这节内容的教学难点是对平面向量数量积的定义及运算律的理解和对平面向量数量积的应用.
教学目标
1. 理解并掌握平面向量的数量积、几何意义和数量积的坐标表示,会初步使用平面向量的数量积来处理有关长度、角度和垂直的问题,掌握向量垂直的条件.
2. 通过对数量积的引入和应用,初步体会知识发生、发展的过程和运用过程,培养学生的科学思维习惯.
任务分析
两个向量的数量积从形式和实质上都与数的乘法有区别,这就给理解和掌握这个概念带来了一些困难.在学习时,要充分让学生理解、明白两个向
量的数量积是一个数量,而不是向量.两个向量的数量积的值是这两个向量的模与两个向量夹角余弦的乘积,其符号由夹角余弦值的正负而确定.两向量的数量积“a²b”不同于两实数之积“ab”.
通过实例理解a²b=b²c与a=c的关系,a²b=0与a=0或b=0的关系,以及(a²b)c=a(b²c)与(ab)c=a(bc)的不同.
教学设计
一、问题情景
如图40-1所示,一个力f作用于一个物体,使该物体发生了位移s,如何计算这个力所做的功.由于图示的力f的方向与前进方向有一个夹角θ,真正使物体前进的力是f在物体前进方向上的分力,这个分力与物体位移的乘积才是力f做的功.即力f使物体位移x所做的功W可用下式计算.W=|s||f|cosθ.
其中|f|cosθ就是f在物体前进方向上的分量,也就是力f在物体前进方向上正射影的数量.
问题:像功这样的数量值,它由力和位移两个向量来确定.我们能否从中得到启发,把“功”看成这两个向量的一种运算的结果呢?
二、建立模型
1. 引导学生从“功”的模型中得到如下概念:
已知两个非零向量a与b,把数量|a||b|cosθ叫a与b的数量积(内积),记作a²b=|a||b|cosθ.其中θ是a与b夹角,|a|cosθ(|b|cosθ)叫a在b方向上(b在a方向上)的投影.
规定0与任一向量的数量积为0.
由上述定义可知,两个向量a与b的数量积是一个实数.
说明:向量a与b的夹角θ是指把a,b起点平移到一起所成的夹角,其中0≤θ≤π.当θ=时,称a和b垂直,记作a⊥b.为方便起见,a 与b的夹角记作〈a,b〉.
2. 引导学生思考讨论
根据向量数量积的定义,可以得出
(1)设e是单位向量,a²e=|a|cos〈a,e〉.
(2)设a²b是非零向量,则a⊥b a²b=0.
(3)a²a=|a|2,于是|a|= .
(4)cos〈a,b〉= .
(5)|a²b|≤|a||b|(这与实数|ab|=|a||b|不同).三、解释应用
[例题]
已知|a|=5,|b|=4,〈a,b〉=120°,求a²b.
解:a²b=|a||b|cos〈a,b〉=5³4³cos120°=-10.
[练习]
1. 已知|a|=3,b在a上的投影为-2,求:(1)a²b.(2)a在b上的投影.
2. 已知:在△ABC中,a=5,b=8,c=60°,求² .
四、建立向量数量积的运算律
1. 出示问题:从数学的角度考虑,我们希望向量的数量积运算,也能像数量乘法那样满足某些运算律,这样数量积运算才更富有意义.回忆实数的运算律,你能类比和归纳出向量数量积的一些运算律吗?它们成立吗?为什么?
2. 运算律及其推导
已知:向量a,b,c和λ∈R,则
(1)a²b=b²a(交换律).
证明:左=|a||b|cosθ=右.
(2)(λa)²b=λ(a²b)=a²(λb)(数乘结合律).
证明:设a,b夹角为θ,当λ>0时,λa与b的夹角为θ,
∴(λa)²b=(λa)²|b|cosθ=λ|a||b|cosθ=λ(a²b);当λ<0时,λa与b的夹角为(π-θ),
∴(λa)²b=|λa||b|cos(π-θ)=-λ|a||b|(-cosθ)=λ|a||b|cosθ=λ(a²b);
当λ=0时,(λa)²b=0²b=0=λ(a²b).
总之,(λa)²b=λ(a²b);
同理a²(λb)=λ(a²b).
(3)(a+b)²c=a²c+b²c(乘法对加法的分配律).
证明:如图40-2,任取一点O,作=a,=b,=c.
∵a+b(即)在c方向上的投影等于a,b在c方向上的投影的和,即
|a+b|cosθ=|a|cosθ
1+|b|cosθ
2

∴|c||a+b|cosθ=|c|(|a|cosθ
1+|b|cosθ
2
)=
|c||a|cosθ
1+|c||b|cosθ
2
=c²a+c²b,
∴(a+b)²c=a²c+b²c.
思考:(1)向量的数量积满足结合律,即(a²b)c=a(b²c)吗?(2)向量的数量积满足消去律,即如果a²b=c²b,那么a=c吗?
五、应用与深化
[例题]
1. 对实数a,b,有(a+b)2=a2+2ab+b2,(a+b)(a-b)=a2-b2.类似地,对任意向量a,b,也有类似结论吗?为什么?
解:类比完全平方和公式与平方差公式,有
(a+b)2=a2+2a²b+b2,(a+b)²(a-b)=a2-b2.
其证明是:(a+b)2=(a+b)²(a+b)=
a²a+a²b+b²a+b²b=
a2+2a²b+b2,
(a+b)²(a-b)=a²a-a²b+b²a-b²b=
a2-b2.
∴有类似结论.
2. 已知|a|=6,|b|=4,〈a,b〉=60°,求(a+2b)²(a-3b).解:(a+2b)²(a-3b)=
a2-3a²b+2b²a-6b2=
|a|2-|a||b|cos60°-6|b|2=-72.
3. 已知|a|=3,|b|=4,且a与b不共线.当k为何值时,(a+kb)⊥(a-kb)?
解:(a+kb)⊥(a-kb),即(a+kb)²(a-kb)=0,即a2-k2b2=0,即9-k2³16=0,k=± .
因此,当k=± 时,有(a+kb)⊥(a-kb).
[练习]
1. |a|=4,|b|=3,(2a-3b)²(2a+b)=61,求a与b的夹角θ.
2. 在边长为2的正三角形ABC中,求² +² +² .。

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