高中数学第二章平面向量2.2平面向量的线性运算教学案新人教A版

2.2 平面向量的线性运算
第1课时向量加法运算及其几何意义
[核心必知]
1．预习教材，问题导入
根据以下提纲，预习教材P80～P83的内容，回答下列问题．
(1)观察教材P80图2.2－1，思考：某对象从A点经B点到C点，两次位移的结果是什么？与从A点直接到C点的位移有什么关系？
提示：从A点经B点到C点，两次位移的结果是位移，与从A点直接到C点的位移相等．
(2)观察教材P80“探究”的内容，思考：
①力F对橡皮条产生的效果，与力F1与F2共同产生的效果相同吗？
提示：产生的效果相同．
②力F与力F1、F2有怎样的关系？
提示：力F是F1与F2的合力．力F在以F1、F2为邻边的平行四边形的对角线上，并且大小等于平行四边形对角线的长．
(3)数的加法启发我们，从运算的角度看，F可以认为是F1与F2的什么运算？
提示：F可以认为是F1与F2的和，即位移、力的合成可看作向量的加法．
2．归纳总结，核心必记
(1)向量加法的定义
求两个向量和的运算，叫做向量的加法．
(2)向量加法的运算法则
作
＝，则向量＋
_.
这种求向量和的方法，称为向量加法的三角形法则的和有
a ＋0＝0＋a ＝角线
①交换律：a ＋b ＝b ＋a ；
②结合律：a ＋b ＋c ＝(a ＋b )＋c ＝a ＋(b ＋c )．
[问题思考]
(1)两个向量相加就是两个向量的模相加吗？
提示：因为向量既有大小，又有方向，所以两个向量相加不是模的相加．两个向量相加应满足三角形法则或平行四边形法则．
(2)当两非零向量a ，b 共线时，向量加法的平行四边形法则还能用吗？三角形法则呢？ 提示：平行四边形法则不能用，但三角形法则可用． (3)式子
＝0正确吗？
[课前反思]
(1)向量加法的定义： ；
(2)求向量和的三角形法则： ；
(3)求向量和的平行四边形法则：
；
(4)向量加法的交换律：
；
(5)向量加法的结合律：
．
[思考1] 求作两个向量和的方法有哪些？
提示：三角形法则和平行四边形法则．
[思考2] 三角形法则和平行四边形法则的适用条件有什么不同？
名师指津：(1)三角形法则适用于任意两个非零向量求和，平行四边形法则只适用于两个不共线的向量求和．
(2)当两个向量不共线时，两个法则是一致的．
如图所示， (平行四边形法则)，
(3)在使用三角形法则时，应注意“首尾连接”；在使用平行四边形法则时应注意范围的限制及和向量与两向量的起点相同.
讲一讲
1．(1)如图①，利用向量加法的三角形法则作出a＋b；
(2)如图②，利用向量加法的平行四边形法则作出a＋b.
[尝试解答] (1)如图ⓐ所示，设＝a，∵a与b有公共点A，故过A点作＝b，连接即为a＋b.
(2)如图ⓑ，设＝a，过O点作＝b，则以OA、OB为邻边作▱OACB，连接OC，则
＝a＋b.
应用三角形法则和平行四边形法则应注意的问题
(1)三角形法则可以推广到n个向量求和，作图时要求“首尾相连”，即n个首尾相连的向量的和对应的向量是第一个向量的起点指向第n个向量的终点的向量．
(2)平行四边形法则只适用于不共线的向量求和，作图时要求两个向量的起点重合．
(3)求作三个或三个以上的向量的和时，用三角形法则更简单．
练一练
1．如图，已知a、b、c，求作向量a＋b＋c.
解：作法：在平面内任取一点O，如图所示．
作＝a＋b＋c.
[思考] 向量加法有哪些运算律？
名师指津：向量加法的交换律：a＋b＝b＋a；向量加法的结合律：(a＋b)＋c＝a＋(b ＋c)．
讲一讲
2．化简下列各式：
解决向量加法运算时应关注两点
(1)可以利用向量的几何表示，画出图形进行化简或计算．
(2)要灵活应用向量加法运算律，注意各向量的起、终点及向量起、终点字母的排列顺序，特别注意勿将0写成0.
练一练
2．如图，在△ABC中，O为重心，D、E、F分别是BC、AC、AB的中点，化简下列三式：
讲一讲
3．在某地抗震救灾中，一架飞机从A地按北偏东35°的方向飞行800 km到达B地接到受伤人员，然后又从B地按南偏东55°的方向飞行800 km送往C地医院，求这架飞机飞行的路程及两次位移的和．
[尝试解答] 如图所示，设分别表示飞机从A地按北偏东35°方向飞行800 km，从B地按南偏东55°的方向飞行800 km.
则飞机飞行的路程指的是；两次飞行的位移的和指的是
依题意，有＝800＋800＝1 600 (km)．
又α＝35°，β＝55°，∠ABC＝35°＋55°＝90°.
＝8002＋8002＝8002(km)．
其中∠BAC＝45°，所以方向为北偏东35°＋45°＝80°.
从而飞机飞行的路程是1 600 km，两次飞行的位移和的大小为800 2 km，方向为北偏东80°.
利用向量的加法解决实际应用题的三个步骤
练一练
3．轮船从A港沿东偏北30°方向行驶了40 km到达B处，再由B处沿正北方向行驶40 km到达C处，求此时轮船与A港的相对位置．
解：如图所示，设分别是轮船的两次位移，则表示最终位移，且＝
＋.
∠CAD＝60°，
即此时轮船位于A港东偏北60°，且距离A港40 3 km处．
——————————————[课堂归纳·感悟提升]—————————————
——
1．本节课的重点是向量和的作法以及向量和的运算，难点是向量和的应用．
2．要掌握向量加法的三个问题
(1)求作向量的和，见讲1；
(2)向量加法运算，见讲2；
(3)向量加法的应用，见讲3.
3．求作向量时应注意以下两点
(1)利用三角形法则求和向量时，关键要抓住“首尾相接”，并且和向量是由第一个向量的起点指向最后一个向量的终点．
(2)利用平行四边形法则求和向量时，应注意“共起点”．
课下能力提升(十四)
[学业水平达标练]
题组1 求作向量的和
1．如图，已知两个不共线的非零向量a，b，求作a＋b.
解：在平面内任取一点O，
2．已知两非零向量a，b(如图所示)求作a＋b.
解：如图
所示：在平面内任取一点O，作
题组2 向量加法运算
4．下列等式错误的是( )
A．a＋0＝0＋a＝a
A．2 5 B．4 5
C．12 D．6
6．根据图示填空．
解析：由三角形法则知
7．已知正方形ABCD的边长为1，＝a，＝c，＝b，则|a＋b＋c|为________．解析：|a＋b＋c|＝＝＝2 2.
答案：2 2
8．如图，O为正六边形ABCDEF的中心，根据图示计算：
解：(1)因为四边形OABC 是以OA ，OC 为邻边的平行四边形，OB 为其对角线，所以
题组3 向量加法的应用
9．若a 等于“向东走8 km ”，b 等于“向北走8 km ”则|a ＋b |＝________，a ＋b 的方向是________．
解析：如图所示，设＝a ，
＝b ，则
＝a ＋b ，且△ABC 为等腰直角三角形，
则|
|＝8 2 km ，∠BAC ＝45°.
答案：8 2 km 北偏东45°
10．雨滴在下落一定时间后的运动是匀速的，无风时雨滴下落的速度是4.0 m/s ，现在有风，风使雨滴以433
m/s 的速度水平向东移动，求雨滴着地时的速度和方向．
解：如图，用
表示雨滴下落的速度，
表示风使雨滴水平向东的速度．以
，
为邻边作平行四边形OACB ，就是雨滴下落的实际速度．
在Rt △OAC 中，|
|＝4，|
|＝43
3
，
∴∠AOC＝30°.
故雨滴着地时的速度大小是83
3
m/s，方向与垂直方向成30°角向东.
[能力提升综合练]
1．设a＝，b是任一非零向量，则在下列结论中，正确的为( ) ①a∥b；②a＋b＝a；③a＋b＝b；④|a＋b|＜|a|＋|b|；⑤|a＋b|＝|a|＋|b|.
A．①② B．①③
C．①③⑤ D．③④⑤
解析：选C a＝＝0，
∴①③⑤是正确的．
2．已知D，E，F分别是△ABC的边AB，BC，CA的中点，则下列等式中不正确的是( )
解析：选D 由向量加法的平行四边形法则可知，
3．如图，四边形ABCD是梯形，AD∥BC，则＝( )
4．已知△ABC的三个顶点A，B，C及平面内一点P满足，则下列结论
中正确的是( )
A ．P 在△ABC 的内部
B ．P 在△AB
C 的边AB 上 C ．P 在AB 边所在的直线上
D ．P P 在△ABC 的外部
解析：选D
，根据平行四边形法则，如图，则点P 在△ABC 外．
答案：
6．若P 为△ABC 的外心，且，则∠ACB ＝________．
解析：∵
，则四边形APBC 是平行四边形．
又P 为△ABC 的外心，
因此∠ACB ＝120°. 答案：120°
7．在四边形ABCD 中，对角线AC 、BD 交于点O 且|
|＝
＝0，cos ∠DAB ＝1
2
.求
又cos ∠DAB ＝1
2，∠DAB ∈(0，π)，
∴∠ DAB ＝60°， ∴△ABD 为正三角形．
8．已知船在静水中的速度为20 m/min，水流的速度为10 m/min，如果船从岸边出发沿垂直于水流的航线到达对岸，求船行进的方向．
解：作出图形，如图．
船速v船与岸的方向成α角，由图可知v水＋v船＝v实际，结合已知条件，
四边形ABCD为平行四边形，
在Rt△ACD中，＝|v水|＝10 m/min，
∴α＝60°，从而船与水流方向成120°的角．
故船行进的方向是与水流的方向成120°的角．
第2课时向量减法运算及其几何意义
[核心必知]
1．预习教材，问题导入
根据以下提纲，预习教材P85～P86的内容，回答下列问题．
(1)一个数x的相反数是什么？一个向量a有相反向量吗？若有，如何表示？
提示：一个数x的相反数是－x.一个向量a有相反向量，记为－a.
(2)任何一个数x与它相反数的和为0，那么向量a与它的相反向量的和是什么？
提示：a＋(－a)＝0.
(3)根据前一节所学的内容，你能作出向量a与b的差a－b吗？
提示：可以，先作－b，再按向量加法的平形四边形法则或三角形法则作出a＋(－b)即可．
2．归纳总结，核心必记
(1)相反向量
与a长度相等，方向相反的向量，叫做a的相反向量，记作－a．
①规定：零向量的相反向量仍是零向量；
②－(－a)＝a；
③a＋(－a)＝(－a)＋a＝0；
④若a与b互为相反向量，则a＝－b，b＝－a，a＋b＝0．
(2)向量的减法
①定义：a－b＝a＋(－b)，即减去一个向量相当于加上这个向量的相反向量．
②几何意义：以O为起点，作向量＝a，＝b，则_＝a－b，如图所示，即a －b可以表示为从向量b的终点指向向量a的终点的向量．
[问题思考]
(1)若两个非零向量a与b互为相反向量，则a与b应具备什么条件？
提示：①长度相等；②方向相反．
(2)相反向量与相反数一样吗？
提示：不一样．相反数是两个数符号相反，绝对值相等，相反向量是指两个向量方向相反，模相等．
(3)若a－b＝c－d，则a＋d＝b＋c成立吗？
提示：成立．移项法则对向量的运算是成立的．
[课前反思]
(1)相反向量的定义：
；
(2)向量减法的定义：
；
(3)向量减法的几何意义：
．
讲一讲
(1)向量减法运算的常用方法
(2)向量加减法化简的两种形式
①首尾相连且为和；
②起点相同且为差．
做题时要注意观察是否有这两种形式，同时要注意逆向应用．练一练
1．化简下列各式：
[思考1] 已知两个非零向量a，b，如何作a－b?
名师指津：求作两向量的差可以转化为两个向量的和，也可以直接用向量减法的三角形法则，即把两向量的始点重合，则差向量就是连接两个向量的终点，并指向被减向量．[思考2] a－b的几何意义是什么？
名师指津：a－b的几何意义是：当向量a，b的始点相同时，从向量b的终点指向向量a的终点的向量．
讲一讲
2．(1)四边形ABCD中，若( )
A．a－b＋c B．b－(a＋c)
C．a＋b＋c D．b－a＋c
(2)如图，已知向量a，b，c不共线，求作向量a＋b－c.
[尝试解答] (1)＝a＋c－b.
(2)法一：如图①所示，在平面内任取一点O，作＝a，＝b，则＝a＋b，再作＝c，则＝a＋b－c.
法二：如图②所示，在平面内任取一点O，作＝a，＝b，则＝a＋b，再作
＝c，连接OC，则＝a＋b－c.
答案：(1)A
求作两个向量的差向量的两种思路
(1)可以转化为向量的加法来进行，如a－b，可以先作－b，然后作a＋(－b)即可．
(2)也可以直接用向量减法的三角形法则，即把两向量的起点重合，则差向量为连接两个向量的终点，指向被减向量的终点的向量．
练一练
2．如图，O为△ABC内一点，＝a，＝b，＝c.求作：
(1)b＋c－a；
(2)a－b－c.
如图所示．
(2)由a－b－c＝a－(b＋c)，
如图，作▱OBEC，连接OE，
连接AE，则＝a－(b＋c)
＝a－b－c.
讲一讲
3．如图，解答下列各题：
利用已知向量表示其他向量的一个关键及三点注意
(1)一个关键
一个关键是确定已知向量与被表示向量的转化渠道．
(2)三点注意
①注意相等向量、相反向量、共线向量以及构成三角形三向量之间的关系；
②注意应用向量加法、减法的几何意义以及它们的运算律；
③注意在封闭图形中利用多边形法则．
练一练
—————————————[课堂归纳·感悟提升]———————————————1．本节课的重点是相反向量、向量减法的运算以及利用已知向量表示未知向量，难点
是利用已知向量表示未知向量．
2．要掌握向量减法的三个问题
(1)向量的减法运算，见讲1；
(2)向量减法及其几何意义，见讲2；
(3)利用已知向量表示未知向量，见讲3.
3．掌握用已知向量表示某向量的基本步骤
第一步：观察各向量的位置；
第二步：寻找(或作)相应的平行四边形或三角形；
第三步：运用法则找关系；
第四步：化简结果．
课下能力提升(十五)
[学业水平达标练]
题组1 向量的减法运算
1．已知非零向量a与b同向，则a－b( )
A．必定与a同向
B．必定与b同向
C．必定与a是平行向量
D．与b不可能是平行向量
解析：选C 若|a|＞|b|，则a－b与a同向，若|a|＜|b|，则a－b与－b同向，若|a|＝|b|，则a－b＝0，方向任意，且与任意向量共线．故A，B，D皆错，故选C.
3．给出下面四个式子，其中结果为0的是( )
A．①② B．①③
C．①③④ D．②③
题组2 向量减法及其几何意义
4．若O，E，F是不共线的任意三点，则以下各式中成立的是( )
解析：选B 由减法法则知B正确．
A．[3，8] B．(3，8)
C．[3，13] D．(3，13)
6．如图，在正六边形ABCDEF中，＝( )
7．已知菱形ABCD边长都是2，求向量的模．
题组3 利用已知向量表示未知向量
8．如图，向量，则向量可以表示为( )
A．a＋b－c B．a－b＋c
C．b－a＋c D．b－a－c
解析：选C ＝b－a＋c.故选C.
9．已知一点O到▱ABCD的3个顶点A，B，C的向量分别是a，b，c，则向量等于( ) A．a＋b＋c B．a－b＋c
C．a＋b－c D．a－b－c
解析：选B 如图，点O到平行四边形ABCD的三个顶点A，B，C的向量分别是a，b，c，
结合图形有＝a－b＋c.
10．如图，已知ABCDEF是一正六边形，O是它的中心，其中＝b，＝c，则等于________．
解析：＝b－c.
答案：b－c
11．如图，在五边形ABCDE中，若四边形ACDE是平行四边形，且＝a，＝b，
＝c，试用a，b，c表示向量
[能力提升综合练]
1．有下列不等式或等式：
①|a|－|b|<|a＋b|<|a|＋|b|；
②|a|－|b|＝|a＋b|＝|a|＋|b|；
③|a|－|b|＝|a＋b|<|a|＋|b|；
④|a|－|b|<|a＋b|＝|a|＋|b|.
其中，一定不成立的个数是( )
A．0 B．1 C．2 D．3
解析：选A ①当a与b不共线时成立；②当a＝b＝0，或b＝0，a≠0时成立；③当a 与b共线，方向相反，且|a|≥|b|时成立；④当a与b共线，且方向相同时成立．2．如图，D，E，F分别是△ABC的边AB，BC，CA的中点，则( )
A．8 B．4 C．2 D．1
4．平面上有三点A，B，C，设若m，n的长度恰好相等，则有( )
A．A，B，C三点必在同一直线上
B．△ABC必为等腰三角形且∠B为顶角
C．△ABC必为直角三角形且∠B＝90°
D．△ABC必为等腰直角三角形
解析：选C 由|m|＝|n|，知A，B，C为一矩形的三顶点，且△ABC中∠B为直角．
答案：
6．设平面向量a1，a2，a3满足a1－a2＋a3＝0，如果平面向量b1，b2，b3满足|b i|＝2|a i|，且a i顺时针旋转30°后与b i同向，其中i＝1，2，3，则b1－b2＋b3＝________．解析：将a i顺时针旋转30°后得a i′，则a1′－a2′＋a3′＝0.
又∵b i与a i′同向，且|b i|＝2|a i|，∴b1－b2＋b3＝0.
答案：0
7．设O是△ABC内一点，且，若以线段OA，OB为邻边作平行四边形，第四个顶点为D，再以OC，OD为邻边作平行四边形，其第四个顶点为H.试用a，b，c表示.
解：由题意可知四边形OADB为平行四边形，
又四边形ODHC为平行四边形，
8．已知O为四边形ABCD所在平面外一点，且向量、满足等式.作图并观察四边形ABCD的形状，并证明．
解：通过作图(如图)可以发现四边形ABCD为平行四边形．
证明如下：
∵，
∴，∴，∴AB綊DC，
∴四边形ABCD为平行四边形．
第3课时向量数乘运算及其几何意义
[核心必知]
1．预习教材，问题导入
根据以下提纲，预习教材P 87～P 90的内容，回答下列问题．
(1)已知非零向量a ，根据向量的加法，作出a ＋a ＋a 和(－a )＋(－a )＋(－a )，你认为它们与a 有什么关系？
提示：a ＋a ＋a ＝3a 的长度是a 长度的3倍，且方向相同；(－a )＋(－a )＋(－a )＝－
3a 的长度是a 长度的3倍，且方向相反．
(2)λa 与a (λ≠0，a ≠0)的方向、长度之间有什么关系？
提示：当λ＞0时，λa 与a 方向相同；当λ＜0时，λa 与a 方向相反，且λa 的长度是a 长度的|λ|倍．
(3)若a ＝λb ，则a 与b 共线吗？ 提示：共线．
2．归纳总结，核心必记 (1)向量数乘运算
一般地，我们规定实数λ与向量a 的积是一个向量，这种运算叫做向量的数乘，记作λa ，它的长度与方向规定如下：
①|λa |＝|λ||a |；
②λa (a ≠0)的方向⎩
⎪⎨⎪⎧当λ>0时，与a 方向相同，
当λ<0时，与a 方向相反Ｗ.
特别地，当λ＝0或a ＝0时，0a ＝0或λ0＝0． (2)向量数乘的运算律 设λ，μ为实数，则 ①λ(μa )＝(λμ)a ； ②(λ＋μ)a ＝λa ＋μa ； ③λ(a ＋b )＝λa ＋λb ．
特别地，(－λ)a ＝－(λa )＝λ(－a )，λ(a －b )＝λa －λb ． (3)共线向量定理
向量a (a ≠0)与b 共线，当且仅当有唯一一个实数λ，使b ＝λa . (4)向量的线性运算
向量的加、减、数乘运算统称为向量的线性运算．对于任意向量a 、b ，以及任意实数
λ、μ1、μ2，恒有λ(μ1a ±μ2b )＝λμ1a ±λμ2b ．
[问题思考]
(1)向量与实数可以求积，那么向量和实数可以进行加减运算吗？
提示：不可以，向量与实数不能进行加减运算，如λ＋a ，λ－2b 无法运算． (2)数乘向量与实数的乘积等同吗？
提示：不等同．数乘向量的结果仍然是一个向量，既有大小又有方向．实数相乘运算的结果是一个实数，只有大小没有方向．
(3)λ＝0时，λa ＝0；a ＝0时，λa ＝0，这两种说法正确吗？ 提示：不正确，λa ＝0中的“0”应写为“0”．
[课前反思]
(1)向量数乘的概念： ；
(2)向量数乘的运算律： ；
(3)共线向量定理： ；
(4)向量的线性运算： ．
[思考] 向量的线性运算与代数多项式的运算有什么类似之处？
名师指津：向量的线性运算类似于多项式的运算，具有实数与多个向量和的乘积形式，计算时应先去括号．共线向量可以“合并同类项”“提取公因式”，这里的“同类项”“公因式”是指向量，实数看作是向量的系数．
讲一讲
1．化简下列各式：
(1)3(6a ＋b )－9⎝
⎛⎭
⎪⎫a ＋1
3b ；
(2)12⎣⎢⎡⎦⎥⎤（3a ＋2b ）－⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋12b －2⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ＋38b ；
(3)2(5a －4b ＋c )－3(a －3b ＋c )－7a .
[尝试解答] (1)原式＝18a ＋3b －9a －3b ＝9a . (2)原式＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫2a ＋32b －a －3
4b
＝a ＋34b －a －3
4
b ＝0.
(3)原式＝10a －8b ＋2c －3a ＋9b －3c －7a ＝b －c .
向量数乘运算的方法
(1)向量的数乘运算类似于多项式的代数运算，实数运算中的去括号、移项、合并同类项、提取公因式等变形手段在数与向量的乘积中同样适用，但是这里的“同类项”“公因式”指向量，实数看作是向量的系数．
(2)向量也可以通过列方程来解，把所求向量当作未知数，利用解代数方程的方法求解，同时在运算过程中要多注意观察，恰当运用运算律，简化运算．
练一练
1．设向量a ＝3i ＋2j ，b ＝2i －j ，求⎝ ⎛⎭⎪⎫13a －b －⎝ ⎛⎭
⎪⎫a －23b ＋(2b －a )．
解：原式＝13a －b －a ＋2
3b ＋2b －a
＝⎝ ⎛⎭⎪⎫13－1－1a ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－1＋23＋2b
＝－53a ＋53b ＝－53(3i ＋2j )＋5
3(2i －j )
＝⎝
⎛⎭⎪⎫－5＋103i ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫－103－53j ＝－53i －5j .
讲一讲
2.已知在▱ABCD 中，M ，N 分别是DC ，BC 的中点．若，试用e 1，e 2
表示
[尝试解答] ∵M ，N 分别是DC ，BC 的中点，∴MN 綊1
2
BD .
用已知向量表示未知向量的方法
用图形中的已知向量表示所求向量，应结合已知和所求，联想相关的法则和几何图形的有关定理，将所求向量反复分解，直到全部可以用已知向量表示，其实质是向量线性运算的反复应用．
练一练
2.如图所示，四边形OADB 是以向量OA ―→＝a ，OB ―→＝b 为邻边的平行四边形．又BM ＝13BC ，CN ＝1
3
CD ，试用a ，b 表示
[思考1] 如何证明向量a 与b 共线？
名师指津：要证向量a 与b 共线，只需证明存在实数λ，使得b ＝λa (a ≠0)即可． [思考2] 如何证明A ，B ，C 三点在同一条直线上？ 名师指津：
讲一讲
3．(1)已知e 1，e 2是两个不共线的向量，若
＝2e 1－8e 2，
＝e 1＋3e 2，
＝2e 1
－e2，求证：A，B，D三点共线．
(2)已知A，B，P三点共线，O为直线外任意一点，若求x＋y的值．
∵AB与BD有交点B，
∴A，B，D三点共线．
(2)由于A，B，P三点共线，所以向量在同一直线上，由向量共线定理可知，
必定存在实数λ使
故x＝1－λ，y＝λ，即x＋y＝1.
用向量共线的条件证明两条直线平行或重合的思路
(1)若b＝λa(a≠0)，且b与a所在的直线无公共点，则这两条直线平行；
(2)若b＝λa(a≠0)，且b与a所在的直线有公共点，则这两条直线重合．例如，若向量，则共线，又有公共点A，从而A，B，C三点共线，这是证明三点共线的重要方法．
练一练
3．如图所示，已知D，E分别为△ABC的边AB，AC的中点，延长CD到M使DM＝CD，延长BE至N使BE＝EN，求证：M，A，N三点共线．
证明：∵D为MC的中点，且D为AB的中点，
∴M，A，N三点共线．
—————————————[课堂归纳·感悟提升]——————————————
1．本节课的重点是向量的数乘运算及共线向量定理，难点是共线向量定理的应用． 2．掌握与向量数乘运算有关的三个问题 (1)向量的线性运算，见讲1； (2)用已知向量表示未知向量，见讲2； (3)共线向量定理及应用，见讲3. 3．本节课的易错点 当A 、B 、C 、D 四点共线时，
共线；反之不一定成立．
4．要掌握用已知向量表示其他向量的两种方法 (1)直接法．
(2)方程法．
当直接表示比较困难时，可以首先利用三角形法则和平行四边形法则建立关于所求向量和已知向量的等量关系，然后解关于所求向量的方程．
5．注意以下结论的运用 (1)以AB ，AD 为邻边作▱ABCD ，且则对角线所对应的向量
＝a ＋b ，
＝a －b .
课下能力提升(十六) [学业水平达标练]
题组1 向量的线性运算
1.13⎣⎢⎡⎦⎥⎤12（2a ＋8b ）－（4a －2b ）等于( ) A ．2a －b B ．2b －a C ．b －a D ．a －b
解析：选B 原式＝16(2a ＋8b )－13(4a －2b )＝13a ＋43b －43a ＋2
3b ＝－a ＋2b ＝2b －a .
2．已知m ，n 是实数，a ，b 是向量，则下列命题中正确的为( )
①m (a －b )＝m a －m b ；②(m －n )a ＝m a －n a ；③若m a ＝m b ，则a ＝b ；④若m a ＝n a ，则m ＝n .
A ．①④
B ．①②
C ．①③
D ．③④
解析：选B ①和②属于数乘对向量与实数的分配律，正确；③中，若m ＝0，则不能推出a ＝b ，错误；④中，若a ＝0，则m ，n 没有关系，错误．
题组2 用已知向量表示未知向量
A ．r ＝－12p ＋3
2q
B ．r ＝－p ＋2q
C ．r ＝32p －1
2q
D ．r ＝－q ＋2p
＝－12p ＋32
q .
4．在△ABC 中，点P 是AB 上一点，且则t 的值为
( )
A.13
B.23
C.12
D.53
5．如图所示，在▱ABCD 中，＝a ，
＝b ，AN ＝3NC ，M 为BC 的中点，则
＝
________．(用a ，b 表示)
＝12b －14(a ＋b )＝14b －14a ＝1
4(b －a )． 答案：1
4
(b －a )
6．如图所示，已知▱ABCD 的边BC 、CD 的中点分别为K 、L ，且
＝e 1，
＝e 2，试用
e 1，e 2表示
⎩⎪⎨⎪⎧－y ＋1
2
x ＝e 1， ①x －1
2y ＝e 2
. ②
－2×②＋①得1
2x －2x ＝e 1－2e 2，
解得x ＝2
3(2e 2－e 1)，
即
＝23(2e 2－e 1)＝43e 2－2
3
e 1， 同理得y ＝2
3(－2e 1＋e 2)，
即
＝－43e 1＋23
e 2.
题组3 共线向量定理的应用 7．对于向量a ，b 有下列表示： ①a ＝2e ，b ＝－2e ；
②a ＝e 1－e 2，b ＝－2e 1＋2e 2； ③a ＝4e 1－25e 2，b ＝e 1－1
10e 2；
④a ＝e 1＋e 2，b ＝2e 1－2e 2.
其中，向量a ，b 一定共线的有( ) A ．①②③ B ．②③④ C ．①③④ D ．①②③④
解析：选 A 对于①，a ＝－b ；对于②，a ＝－1
2b ；对于③，a ＝4b ；对于④，若a ＝
λb (λ≠0)，则e 1＋e 2＝λ(2e 1－2e 2)，即(1－2λ)e 1＋(1＋2λ)e 2＝0，所以1－2λ＝1＋2λ＝0，矛盾，故④中a 与b 不共线．
8．已知向量a ，b ，且＝7a －2b ，则一定共线的三
点是( )
A ．A ，
B ，D B ．A ，B ，
C C ．B ，C ，
D D ．A ，C ，D 解析：选A ＝(－5a ＋6b )＋(7a －2b )＝2a ＋4b ＝2
，所以A ，B ，D
三点共线．
9．已知e 1，e 2是两个不共线的向量，而a ＝k 2
e 1＋⎝ ⎛⎭
⎪⎫1－52k e 2与b ＝2e 1＋3e 2是两个共线
向量，则实数k ＝________．
解析：由题设知k
2
2＝1－52k 3
，
所以3k 2
＋5k －2＝0， 解得k ＝－2或1
3.
答案：－2或1
3
10．如图，在△ABC 中，D ，F 分别是BC ，AC 的中点，AE ＝2
3
AD ，
＝a ，
＝b .
(1)用a ，b 分别表示向量
(2)求证：B ，E ，F 三点共线．
[能力提升综合练]
2．已知向量a ，b 是两个非零向量，在下列四个条件中，一定可以使a ，b 共线的是( ) ①2a －3b ＝4e 且a ＋2b ＝－2e ；
②存在相异实数λ，μ，使λa－μb＝0；
③x a＋y b＝0(其中实数x，y满足x＋y＝0)；
④已知梯形ABCD，其中
A．①②B．①③
C．② D．③④
解析：选A 由2a－3b＝－2(a＋2b)得到b＝－4a，故①可以；λa－μb＝0，λa＝μb，故②可以；x＝y＝0，有x a＋y b＝0，但b与a不一定共线，故③不可以；梯形ABCD中，没有说明哪组对边平行，故④不可以．
解析：选B 如图，在△ABC中，以BM，CM为邻边作平行四边形MBDC，依据平行四边
形法则可得两向量有公共点M，则A，M，D三点共线，设BC∩MD＝E，结合MD是平行四边形MBDC的对角线可知，AE是△ABC 的中线，同理可证BM，CM也在△ABC的中线上，即M是△ABC的重心．以AB、AC为邻边作平行四边形ABFC，依据向量加法的平行四边形法则可得
4．如图所示，两射线OA与OB交于O，则下列选项中哪些向量的终点落在阴影区域内(不含边界)( )
A ．①②
B ．①②④
C ．①②③
D ．③④
到λx ＋(1－x )λ＝λ＞1；注意到1＋2＝3＞1，34＋13＞34＋14＝1，12＋13＝56＜1，34＋1
5＝
19
20
＜1，故选A.
答案：23
6．已知两个不共线向量e 1，e 2，且
＝e 1＋λe 2，
＝3e 1＋4e 2，
＝2e 1－7e 2，
若A ，B ，D 三点共线，则λ的值为________．
又
＝e 1＋λe 2，
且A ，B ，D 三点共线， 所以存在实数μ，
即e 1＋λe 2＝μ(5e 1－3e 2)， 又e 1，e 2不共线，
所以⎩
⎪⎨⎪⎧5μ＝1，－3μ＝λ，则λ＝－35.
答案：－3
5
7．如图，已知在平行四边形ABCD 中，AH ＝HD ，BF ＝MC ＝1
4BC ，设
＝a ，
＝b ，试
用a ，b 分别表示
解：∵ABCD 是平行四边形，
BF ＝MC ＝14
BC ，
∴FM ＝BC －BF －MC ＝1
2BC .
∴FM ＝12BC ＝1
2AD ＝AH .
∴FM 綊AH .
∴四边形AHMF 也是平行四边形．
8．已知O ，A ，M ，B 为平面上四点， (λ∈R ，λ≠0且λ≠1)．
(1)求证：A ，B ，M 三点共线；
(2)若点B 在线段AM 上，求实数λ的范围．。