高一数学苏教版必修4教学案:第2章4向量的数乘

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高中数学苏教版必修4教案:第二章 平面向量 第4课时 2.2向量的数乘

高中数学苏教版必修4教案:第二章 平面向量 第4课时 2.2向量的数乘

第4课时 §2.2 向量的数乘【教学目标】一、知识与技能(1)向量数乘定义。

(2)向量数乘的运算律。

二、过程与方法在对有关数乘问题的解决中理解数乘概念和实际意义.三、情感、态度与价值观联系生活实际学习向量的数乘让学生感受数学美【教学重点难点】向量的数乘的定义和运算律一、复习:已知非零向量a ,求作a a +和()()a a -+-.如图:OB a a =+2a =,()()CE a a =-+-二、讲解新课:1.实数与向量的积的定义:一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作a λ,它的长度与方向规定如下: (1)||||||a a λλ=;(2)当0λ>时,a λ的方向与a 的方向相同;当0λ<时,a λ的方向与a 的方向相反;当0λ= 时,0a λ=.2.实数与向量的积的运算律:(1)()()a a λμλμ=(结合律);a - E a a a O B A CD a -(2)()a a a λμλμ+=+(第一分配律);(3)a b λλλ+(a+b )=(第二分配律).3.向量共线定理:内容:三、例题分析:例1、计算:(1)(3)4a -⨯;(2)3()2()a b a b a +---;(3)(23)(32)a b c a b c +---+例2、 如图,已知3AD AB =,3DE BC =.试判断AC 与AE 是否共线.例3、 判断下列各题中的向量是否共线:(1)21245a e e =-,12110b e e =-; (2)12a e e =+,1222b e e =-,且1e ,2e 共线.A B C D E(3)当1e ,2e 中至少有一个为零向量时,显然b 与a 共线.例4、设12,e e 是两个不共线的向量,已知122AB e ke =+,123CB e e =+,122CD e e =-,若A ,B ,D 三点共线,求k 的值.五、课时小结:1.掌握实数与向量的积的定义;2.掌握实数与向量的积的运算律,并进行有关的计算;3.理解向量共线定理,并会判断两个向量是否共线。

高一数学教案:苏教版高一数学向量的数乘4

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第四课时向量的数乘教学目标:掌握实数与向量积的定义,理解实数与向量积的几何意义,掌握实数与向量的积的运算律,理解两个向量共线的条件,能够运用两向量共线条件判定两向量是否平行教学重点:实数与向量积的定义;实数与向量积的运算律;教学难点:对向量共线的理解•教学过程:I •复习回顾前面两节课,我们一起学习了向量加减法运算•这一节,我们将在加法运算基础上研究相同向量和的简便计算及其推广•n •讲授新课在代数运算中,a+ a+ a = 3a,故实数乘法可以看成是相同实数加法的简便计算方法,所以相同向量的求和运算也有类似的简便计算•已知非零向量a,我们作出a+ a + a和(一a) + (-a)+ (—a).亠A 5C■崛・■・pN M Q由图可知,OC= OA + AB+ BC= a + a+ a,我们把a+ a+ a记作3a,即OC = 3a,显然3a 的方向与a的方向相同,3a的长度是a的长度的3倍,即丨3a |= 3 | a | .同样,由图可知,PN = PQ + QM + MN = (—a)+ (—a) + (—a),我们把(一a) + (—a)+ (—a)记作一3a,即PN = —3a,显然一3a的方向与a的方向相反,一3a的长度是a的长度的3 倍,即|— 3 a | = 3 | a | .上述过程推广后即为实数与向量的积•1•实数与向量的积实数入与向量a的积是一个向量,记作扫,其长度和方向规定如下:(1) | 扫 | = | 入 || a |(2) 当X>0时,入a与a同向;当X< 0时,入a与a反向;当入=0时,^a= 0. 根据实数与向量的积的定义,我们可以验证下面的运算律2•实数与向量的积的运算律⑴入([B.)=(入©a(2) ( W©a = ?a+ ©a(3) 入(a+ b)= ?a+ 血说明:对于运算律的验证要求学生通过作图来进行3•向量b 与非零向量a 共线的充要条件是有且只有一个实数入使b =?a .说明:(1)推证过程引导学生自学; (2)可让学生思考把 非零向量”的非零”去掉后,是否正确,目的是通过0与任意向量的平行来加强学生对于充要条件的认识 下面我们通过例题分析来进一步熟悉向量与实数积的定义、运算律及两向量共线的充要 条件的应用•[例1]若3m + 2n = a , m — 3n = b ,其中a , b 是已知向量,求分析:此题可把已知条件看作向量解:记 3m + 2n = am — 3n = b3 X ②得 3m — 9 n = 3b①—③得 11n = a — 3b .••• n = 1 a —3 b 11 11 将④代入②有: 3 2m = b + 3n =石 a + 石 b 评述:在此题求解过程中,利用了实数与向量的积以及它所满足的交换律、结合律,从 而解向量的二元一次方程组的方法与解实数的二元一次方程组的方法一致[例2]凸四边形 ABCD 的边AD 、BC 的中点分别为 E 、F ,求证EF = * (AB + IDC).证法一:构造三角形,使 EF 作为三角形中位线,借助于 三角形中位线定理解决.过点C 在平面内作CG = AB ,则四边形ABGC 是平行 四边形,故F 为AG 中点.••• EF 是厶ADG 的中位线,EF^1 DG ,• EF =1 DG.而 DG = DC + CG = DC + AB ,•- EF = 2 (AB + DC).证法二:创造相同起点,以建立向量间关系 如图,连 EB ,EC ,则有 EB = EA +AB ,EC = E D + DC ,又••• E 是 AD 之中点,•••有 E A + ED = 0.m , n . m 、n 的方程,通过方程组的求解获得 m 、 n .即有E B + EC=A B + DC ;以EB与EC为邻边作平行四边形EBGC,则由F是BC之中点,可得F也是EG之中点.••• EF = 2 E G=2(E B + EC)=1(AB + DC)川•课堂练习课本P66练习1, 2,3,4.IV•课时小结通过本节学习,要求大家掌握实数与向量的积的定义,掌握实数与向量的积的运算律,理解两个向量共线的充要条件,并能在解题中加以运用V•课后作业课本P68习题5, 6, 7。

向量的数乘 教案 高中数学 必修四 苏教版 Word版

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教学设计2.2.3向量的数乘整体设计教学分析向量的数乘运算,其实是加法运算的推广及简化,与加法、减法统称为向量的三大线性运算.教学时从加法入手,引入数乘运算,充分展现了数学知识之间的内在联系.实数与向量的乘积,仍然是一个向量,既有大小,也有方向.特别是所得向量与已知向量是共线向量,进而引出共线向量定理.共线向量定理是本章节中重要的内容,应用相当广泛,且容易出错.尤其是定理的前提条件:向量a是非零向量.共线向量定理的应用主要用于证明点共线或平行等几何性质,且与后续的知识有着紧密的联系.三维目标1.通过经历探究数乘运算法则及几何意义的过程,掌握实数与向量积的定义,理解实数与向量积的几何意义.掌握实数与向量的积的运算律.理解两个向量共线的等价条件,能够运用两向量共线条件判定两向量是否平行.2.通过探究,体会类比迁移的思想方法,渗透研究新问题的思想和方法,培养创新能力和积极进取精神.通过解决具体问题,体会数学在生活中的重要作用.重点难点教学重点:1.实数与向量积的意义.2.实数与向量积的运算律.3.两个向量共线的等价条件及其运用.教学难点:对向量共线的等价条件的理解运用.课时安排1课时教学过程导入新课思路1.(直接引入)前面两节课,我们一起学习了向量加减法运算,这一节,我们将在加法运算的基础上研究相同向量和的简便计算及推广.在代数运算中,a+a+a=3a,故实数乘法可以看成是相同实数加法的简便计算方法,所以相同向量的求和运算也有类似的简便计算.思路2.(问题引入)一物体做匀速直线运动,一秒钟的位移对应的向量为a ,那么在同一方向上3秒钟的位移对应的向量怎样表示?是3a 吗?怎样用图形表示?由此展开新课.推进新课新知探究实数与向量积的定义及运算律.活动:教师引导学生回顾相关知识并猜想结果,对于运算律的验证,点拨学生通过作图来进行.通过学生的动手作图,让学生明确向量数乘运算的运算律及其几何意义.教师要引导学生特别注意0·a =0,而不是0·a =0.这个零向量是一个特殊的向量,它似乎很不起眼,但又处处存在,稍不注意就会出错,所以要引导学生正确理解和处理零向量与非零向量之间的关系.实数与向量可以求积,但是不能进行加、减运算,比如λ+a ,λ-a 都无法进行.向量数乘运算的运算律与实数乘法的运算律很相似,只是数乘运算的分配律有两种不同的形式:(λ+μ)a =λa +μa 和λ(a +b )=λa +λb ,数乘运算的关键是等式两边向量的模相等,方向相同.判断两个向量是否平行(共线),实际上就是看能否找出一个实数,使得这个实数乘以其中一个向量等于另一个向量.一定要切实理解两向量共线的条件,它是证明几何中的三点共线和两直线平行等问题的有效手段.实数λ与向量a 相乘,叫做向量的数乘(scalar multiplication of vectors).事实上,通过作图1可发现,OC →=OA →+AB →+BC →=a +a +a .类似数的乘法,可把a +a +a 记作3a ,即OC →=3a .显然3a 的方向与a 的方向相同,3a 的长度是a 的长度的3倍,即|3a|=3|a |.同样,由图可知,PN →=PQ →+QM →+MN →=(-a )+(-a )+(-a ),图1即(-a )+(-a )+(-a )=3(-a ).显然3(-a )的方向与a 的方向相反,3(-a )的长度是a 的长度的3倍,这样,3(-a )=-3a .上述过程推广后即为实数与向量的积.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|.(2)当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反.由(1)可知,λ=0时,λa=0.根据实数与向量的积的定义,我们可以验证下面的运算律.设λ、μ为实数,那么(1)λ(μa)=(λμ)a;(2)(λ+μ)a=λa+μa;(3)λ(a+b)=λa+λb.特别地,我们有(-λ)a=-(λa)=λ(-a),λ(a-b)=λa-λb.关于向量共线的条件,教师要点拨学生做进一步深层探究,让学生思考,若去掉a≠0这一条件,上述条件成立吗?其目的是通过0与任意向量的平行来加深对向量共线的等价条件的认识.在判断两个非零向量是否共线时,只需看这两个向量的方向是否相同或相反即可,与这两个向量的长度无关.在没有指明非零向量的情况下,共线向量可能有以下几种情况:(1)有一个为零向量;(2)两个都为零向量;(3)同向且模相等;(4)同向且模不等;(5)反向且模相等;(6)反向且模不等.教师与学生一起归纳总结:数与向量的积仍是一个向量,向量的方向由实数的正负及原向量的方向确定,大小由|λ||a|确定.它的几何意义是把向量a沿a的方向或a的反方向放大或缩小.向量的平行与直线的平行是不同的,直线的平行是指两条直线在同一平面内没有公共点;而向量的平行既包含没有交点的情况,又包含两个向量在同一条直线上的情形.应用示例思路1例1课本本节例2.例2课本本节例1. 变式训练如图2(1),已知任意两个非零向量a 、b ,试作OA →=a +b ,OB →=a +2b ,OC →=a +3b .你能判断A 、B 、C 三点之间的位置关系吗?为什么?活动:本题给出了利用向量共线判断三点共线的方法,这是判断三点共线常用的方法.教学中可以先引导学生作图,通过观察图形得到A 、B 、C 三点共线的猜想,再将平面几何中判断三点共线的方法转化为用向量共线证明三点共线.本题只需引导学生理清思路,具体过程可由学生自己完成.另外,本题是一个很好的与信息技术整合的题材,教学中可以通过计算机作图,进行动态演示,揭示向量a 、b 变化过程中,A 、B 、C 三点始终在同一条直线上的规律.(1) (2)图2解:如图2(2)分别作向量OA →、OB →、OC →,过点A 、C 作直线AC 〔如图2(2)〕.观察发现,不论向量a 、b 怎样变化,点B 始终在直线AC 上,猜想A 、B 、C 三点共线.事实上,因为AB →=OB →-OA →=a +2b -(a +b )=b , 而AC →=OC →-OA →=a +3b -(a +b )=2b ,于是AC →=2AB →. 所以A 、B 、C 三点共线.点评:关于三点共线问题,学生接触较多,这里是用向量证明三点共线,方法是必须先证明两个向量共线,并且有公共点.教师引导学生解完后进行反思,体会向量证法的新颖独特.例3课本本节例3. 变式训练 如图3,ABCD 的两条对角线相交于点M ,且AB →=a ,AD →=b ,你能用a 、b 表示MA →、MB →、MC →和MD →吗?图3活动:本题的解答要用到平行四边形的性质.另外,用向量表示几何元素(点、线段等)是用向量方法证明几何问题的重要步骤,教学中可以给学生明确指出这一点. 解:在ABCD 中,∵AC →=AB →+AD →=a +b ,DB →=AB →-AD →=a -b , 又∵平行四边形的两条对角线互相平分, ∴MA →=-12AC →=-12(a +b )=-12a -12b ,MB →=12DB →=12(a -b )=12a -12b ,MC →=12AC →=12a +12b ,MD →=-MB →=-12DB →=-12a +12b .点评:结合向量加法和减法的平行四边形法则和三角形法则,将两个向量的和或差表示出来,这是解决这类几何题的关键.思路2例1凸四边形ABCD 的边AD 、BC 的中点分别为E 、F ,求证:EF →=12(AB →+DC →).活动:教师引导学生探究,能否构造三角形,使EF 作为三角形的中位线,借助于三角形中位线定理解决.或创造相同起点,以建立向量间的关系.鼓励学生多角度观察思考问题.图4证明:方法一:过点C 在平面内作CG →=AB →,则四边形ABGC 是平行四边形,故F 为AG 的中点(如图4).∴EF 是△ADG 的中位线. ∴EF12DG ,∴EF →=12DG →. 而DG →=DC →+CG →=DC →+AB →, ∴EF →=12(AB →+DC →).方法二:如图5,连EB 、EC ,则有EB →=EA →+AB →,EC →=ED →+DC →,图5又∵E 是AD 的中点,∴有EA →+ED →=0,即有EB →+EC →=AB →+DC →. 以EB →与EC →为邻边作EBGC ,则由F 是BC 的中点,可得F 也是EG 的中点.∴EF →=12EG →=12(EB →+EC →)=12(AB →+DC →). 点评:向量的运算主要从以下几个方面加强练习:(1)加强数形结合思想的训练,画出草图帮助解决问题;(2)加强三角形法则和平行四边形法则的运用练习.做到准确熟练运用.例2课本本节例4.知能训练课本本节练习.课堂小结1.让学生回顾本节学习的数学知识,向量的数乘运算法则,向量的数乘运算律,向量共线的条件.体会本节学习中用到的思想方法:特殊到一般、归纳、猜想、类比、分类讨论、等价转化.2.向量及其运算与数及其运算可以类比,这种类比是我们提高思想性的有效手段,在今后的学习中应予以充分的重视,它是我们学习中伟大的引路人.作业课本习题2.2 8、9.设计感想1.本教案的设计流程符合新课程理念,充分抓住本节教学中的学生探究、猜想、推证等活动,引导学生画出草图帮助理解题意和解决问题.先由学生探究向量数乘的结果还是向量(特别地,0·a =0),它的几何意义是把向量a 沿a 的方向或a 的反方向放大或缩小,当λ>0时,λa 与a 方向相同,当λ<0时,λa 与a 方向相反;向量共线定理用来判断两个向量是否共线,然后对所探究的结果进行运用拓展.2.向量具有的几何形式和代数形式的双重身份在本节中得以充分体现,因而成为中学数学知识网络的一个交汇点,由此可看出在中学数学教材中的地位的重要,也成为近几年各地高考命题的重点和热点,教师要引导学生对平面向量中有关知识要点进行归纳整理.备课资料一、向量的数乘运算律的证明设a、b为任意向量,λ、μ为任意实数,则有(1)λ(μa)=(λμ)a;①(2)(λ+μ)a=λa+μa;②(3)λ(a+b)=λa+λb.③证明:(1)如果λ=0或μ=0或a=0,则①式显然成立.如果λ≠0,μ≠0,且a≠0,则根据向量数乘的定义有:|λ(μa)|=|λ||μa|=|λ||μ||a|,|(λμ)a|=|λμ||a|=|λ||μ||a|,所以|λ(μa)|=|(λμ)a|.如果λ、μ同号,则①式两边向量的方向都与a同向;如果λ、μ异号,则①式两边向量的方向都与a反向.因此,向量λ(μa)与(λμ)a有相等的模和相同的方向,所以这两个向量相等.(2)如果λ=0或μ=0或a=0,则②显然成立.如果λ≠0,μ≠0且a≠0,可分如下两种情况:当λ、μ同号时,则λa和μa同向,所以|(λ+μ)a|=|λ+μ||a|=(|λ|+|μ|)|a|,|λa+μa|=|λa|+|μa|=|λ||a|+|μ||a|=(|λ|+|μ|)|a|,即有|(λ+μ)a|=|λa+μa|.由λ、μ同号,知②式两边向量的方向或都与a同向,或都与a反向,即②式两边向量的方向相同.综上所述,②式成立.如果λ、μ异号,当λ>μ时,②式两边向量的方向都与λa的方向相同;当λ<μ时,②式两边向量的方向都与μa的方向相同.还可证|(λ+μ)a|=|λa+μa|.因此②式也成立.(3)当a =0,b =0中至少有一个成立,或λ=0,λ=1时,③式显然成立. 当a ≠0,b ≠0且λ≠0,λ≠1时,可分如下两种情况:当λ>0且λ≠1时,如图6,在平面内任取一点O 作OA →=a ,AB →=b ,OA 1→=λa ,A 1B 1→=λb ;则OB →=a +b ,OB 1→=λa +λb .图6由作法知AB →∥A 1B 1→,有∠OAB =∠OA 1B 1,|A 1B 1→|=λ|AB →|, 所以|OA 1→||OA →|=|A 1B 1→||AB →|=λ.所以△AOB ∽△A 1OB 1.所以|OB 1→||OB →|=λ,∠AOB =∠A 1OB 1.因此O 、B 、B 1在同一条直线上,|OB 1→|=|λOB →|,OB 1→与λOB →的方向也相同. 所以λ(a +b )=λa +λb .当λ<0时,由图7可类似证明λ(a +b )=λa +λb .图7所以③式也成立. 二、备用习题1.13[12(2a +8b )-(4a -2b )]等于( ) A .2a -b B .2b -a C .b -a D .a -b 2.设两非零向量e 1、e 2不共线,且k e 1+e 2与e 1+k e 2共线,则k 的值为( ) A .1 B .-1 C .±1 D .03.若向量方程2x -3(x -2a )=0,则向量x 等于( ) A.65a B .-6a C .6a D .-65a4.在△ABC 中,AE →=15AB →,EF ∥BC ,EF 交AC 于F ,设AB →=a ,AC →=b ,则BF →用a 、b 表示的形式是BF →=________.5.在△ABC 中,M 、N 、P 分别是AB 、BC 、CA 边上的靠近A 、B 、C 的三等分点,O 是△ABC 平面上的任意一点,若OA →+OB →+OC →=13e 1-12e 2,则OM →+ON →+OP →=________.6.已知△ABC 的重心为G ,O 为坐标原点,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c , 求证:OG →=13(a +b +c ).参考答案: 1.B 2.C 3.C 4.-a +15b 5.13e 1-12e 26.证明:连结AG 并延长,设AG 交BC 于M. ∵AB →=b -a ,AC →=c -a ,BC →=c -b ,∴AM →=AB →+12BC →=(b -a )+12(c -b )=12(c +b -2a ).∴AG →=23AM →=13(c +b -2a ).∴OG →=OA →+AG →=a +13(c +b -2a )=13(a +b +c ).(设计者:翟昌丽)。

数学苏教版必修4学案:第2章 2.2 2.2.3 向量的数乘

数学苏教版必修4学案:第2章 2.2 2.2.3 向量的数乘

2.2.3向量的数乘预习课本P68~71,思考并完成下列问题1.向量数乘的定义是什么?2.向量数乘运算满足哪三条运算律?3.什么是向量共线定理?[新知初探]1.向量的数乘运算(1)定义: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,它的长度和方向规定如下:①|λa|=|λ||a|;②当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反;当a=0时,λa=0;当λ=0时,λa=0.(2)运算律:设λ,μ为任意实数,则有:①λ(μa)=(λμ)a;②(λ+μ)a=λa+μ a;③λ(a+b)=λa+λb;特别地,有(-λ)a=-(λa)=λ(-a);λ(a -b )=λa -λb .[点睛] (1)实数与向量可以进行数乘运算,但不能进行加减运算. (2)λa 的结果为向量,所以当λ=0时,得到的结果为0而不是0. 2.向量共线定理如果有一个实数λ,使b =λa (a ≠0),那么b 与a 是共线向量;反之,如果b 与a (a ≠0)是共线向量,那么有且只有一个实数λ,使b =λa .[小试身手]1.化简:2(3a -2b )+3(a +5b )-5(4b -a )=_________. ★答案★:14a -9b2.已知▱ABCD 的对角线AC 和BD 相交于O ,且OA =a ,OB =b ,则DC =________.★答案★:b -a3.已知向量a 与b 反向,且|a |=r ,|b |=R ,b =λa ,则λ=________. ★答案★:-Rr4.在△ABC 中,已知点D 在AB 边上,且AD =2DB ,CD =13CA +λCB ,则λ=________.★答案★:23向量数乘的基本运算[典例] (1)(-5)×4a ;(2)5(a +b )-4(a -b )-3a ; (3)(3a -5b +2c )-4(2a -b +3c ). [解] (1)原式=(-5×4)a =-20a .(2)原式=5a +5b -4a +4b -3a =-2a +9b .(3)原式=3a -5b +2c -8a +4b -12c =-5a -b -10c .向量基本运算的方法向量的基本运算类似于代数多项式的运算,共线向量可以合并,即“合并同类项”“提取公因式”,这里的“同类项”“公因式”指的是向量.[活学活用] 化简下列各式: (1)3(6a +b )-9⎝⎛⎭⎫a +13b ; (2)12⎣⎡⎦⎤(3a +2b )-⎝⎛⎭⎫a +12b -2⎝⎛⎭⎫12a +38b ; (3)2(5a -4b +c )-3(a -3b +c )-7a . 解:(1)原式=18a +3b -9a -3b =9a .(2)原式=12⎝⎛⎭⎫2a +32b -a -34b =a +34b -a -34b =0. (3)原式=10a -8b +2c -3a +9b -3c -7a =b -c .用已知向量表示未知向量[典例] 在△ABC 中,D ,E 分别为BC ,AC 边上的中点,G 为BE 上一点,且GB =2GE ,设AB =a ,AC =b ,试用a ,b 表示AD ,AG .[解] AD =12(AB +AC )=12a +12b ; AG =AB +BG =AB +23BE =AB +13(BA +BC )=23AB +13(AC -AB )=13AB +13AC =13a +13b .用已知向量表示未知向量的方法(1)利用三角形法则可以把任何一个向量用两个向量的和或差来表示.(2)当用已知向量线性表示未知向量时,要注意向量选取的恰当性,常常借助图形与平面几何知识(如三角形的中线性质、中位线性质、平行四边形性质等)并结合向量共线定理,把问题解决.如图,ABCD 是一个梯形,AB ∥CD ,且AB =2CD ,M ,N 分别是DC 和AB 的中点,已知AB =a ,AD =b ,试用a ,b 表示BC 和MN .解:连结CN ,因为N 是AB 的中点,AB =2CD ,所以AN∥DC且AN=DC,所以四边形ANCD是平行四边形,所以CN=-AD=-b,又CN+NB+BC=0,所以BC=-NB-CN=-12a+b;MN =MC+CN=14a-b.向量共线的判定及应用1.如图所示,在平行四边形ABCD中,点M是AB的中点,点N在BD上,且BN=13BD.求证:M,N,C三点共线. 证明:设BA=a,BC=b,则由向量减法的三角形法则可知:CM=BM-BC=12BA-BC=12a-b.又因为N在BD上且BN=13BD,所以BN=13BD=13(BC+CD)=13(a+b),所以CN=BN-BC=13(a+b)-b=13a-23b=23⎝⎛⎭⎫12a-b,所以CN=23CM,又因为CN与CM的公共点为C,所以M,N,C三点共线.题点二:利用向量的共线求参数2.设a,b不共线,AB=2a+pb,BC=a+b,CD=a-2b,若A,B,D三点共线,则实数p=________.解析:因为BC=a+b,CD=a-2b,所以BD=BC+CD=2a-b.又因为A,B,D三点共线,所以AB,BD共线.设AB=λBD,所以2a+pb=λ(2a-b),所以2=2λ,p=-λ,所以λ=1,p=-1.★答案★:-1题点三:利用向量共线判定几何图形形状3.如图所示,正三角形ABC 的边长为15,AP =13AB +25AC ,BQ =15AB +25AC . 求证:四边形APQB 为梯形. 证明:因为PQ =PA +AB +BQ=-13AB -25AC +AB +15AB +25AC =1315AB ,所以PQ ∥AB .又|AB |=15,所以|PQ |=13,故|PQ |≠|AB |,于是四边形APQB 为梯形.向量共线定理应用的注意点(1)证明三点共线问题,可用向量共线解决,但应注意向量共线与三点共线的区别与联系,当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线.(2)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.层级一 学业水平达标1.化简:16[]2(2a +8b )-4(4a -2b )=_______.解析:原式=16(4a +16b -16a +8b )=16(-12a +24b )=-2a +4b .★答案★:-2a +4b2.若2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0,其中a ,b ,c 为已知向量,则向量y =________. 解析:2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =2y -23a -12c -12b +32y +b =0,所以72y =23a +12c -12b ,所以y =421a -17b +17c . ★答案★:421a -17b +17c3.若AP =13BP ,AB =t BP ,则t 的值是________.解析:由题意AP =13BP ,所以AB =-23BP ,所以t =-23.★答案★:-234.已知a ,b 是非零向量,AB =a +2b ,DC =2a +4b ,则四边形ABCD 的形状一定是________.解析:因为 DC =2AB ,所以DC ∥AB ,且DC =2AB ,所以四边形ABCD 一定是梯形.★答案★:梯形5.在▱ABCD 中,AB =a ,AD =b ,AN =3NC ,M 为BC 的中点,则MN =________(用a ,b 表示).解析:由AN =3NC ,得4AN =3AC =3(a +b ),AM =a +12b ,所以MN =AN -AM =34(a +b )-⎝⎛⎭⎫a +12b =-14a +14b . ★答案★:-14a +14b6.已知△ABC 和点M 满足MA +MB +MC =0.若存在实数m 使得AB +AC =m AM 成立,则m =________.解析:因为AB +AC =(AM +MB )+(AM +MC )=MB +MC +2AM .由MA +MB +MC =0得,MB +MC =AM ,所以AB +AC =3AM ,故m =3.★答案★:37.如图,在平行四边形ABCD 中,AC 与BD 交于点O ,E 是线段OD 的中点,AE 的延长线与CD 交于点F .若AC =a ,BD =b ,则AF =________.解析:AF =AD +DF ,又AB +AD =a ,AD -AB =b , ∴AB =12a -12b ,AD =12a +12b ,DC =AB =12a -12b ,∴AF =AD +13DC =23a +13b .★答案★:23a +13b8.设D ,E ,F 分别为△ABC 的三边BC ,CA ,AB 的中点,则EB +FC =________. 解析:设AB =a ,AC =b ,则EB =-12b +a ,FC =-12a +b ,从而EB +FC =⎝⎛⎭⎫-12b +a +⎝⎛⎭⎫-12a +b =12(a +b )=AD .★答案★:AD 9.计算:(1)14⎣⎡⎦⎤(a +2b )+3a -13(6a -12b ); (2)(λ+μ)(a +b )-(λ-μ)(a -b ).解:(1)原式=14(a +2b )+34a -112(6a -12b )=14a +12b +34a -12a +b =⎝⎛⎭⎫14+34-12a +⎝⎛⎭⎫12+1b =12a +32b . (2)原式=(λ+μ)a +(λ+μ)b -(λ-μ)a +(λ-μ)b =[(λ+μ)-(λ-μ)]a +[(λ+μ)+(λ-μ)]b =2μa +2λb .10.如图所示,已知△OAB 中,点C 是以A 为对称中心的B 点的对称点,D 是把OB 分成2∶1的一个内分点,DC 和OA 交于E ,设OA =a ,OB =b .(1)用a 和b 表示向量OC ,DC ; (2)若OE =λOA ,求实数λ的值.解:(1)依题意,A 是BC 中点,∴2OA =OB +OC , 即OC =2OA -OB =2a -b ,DC =OC -OD =OC -23OB=2a -b -23b =2a -53b .(2)若OE =λOA ,则CE =OE -OC =λa -(2a -b )=(λ-2)a +b . ∵CE 与DC 共线.∴存在实数k ,使CE =k DC . ∴(λ-2)a +b =k ⎝⎛⎭⎫2a -53b ,解得λ=45.层级二 应试能力达标1.已知向量a ,b 是两个不共线的向量,且向量ma -3b 与a +(2-m )b 共线,则实数m 的值为________.解析:因为向量ma -3b 与a +(2-m )b 共线且向量a ,b 是两个不共线的向量,所以存在实数λ,使得ma -3b =λ[a +(2-m )b ],即(m -λ)a +(mλ-2λ-3)b =0,因为a 与b 不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧m =λ,mλ-2λ-3=0,解得m =-1或m =3.★答案★:-1或32.若AB =5e ,CD =-7e ,且|AD |=|BC |,则四边形ABCD 的形状是________. 解析:因为AB =5e ,CD =-7e ,所以CD =-75AB .所以AB 与CD 平行且方向相反,易知|CD |>|AB |.又因为|AD |=|BC |,所以四边形ABCD 是等腰梯形.★答案★:等腰梯形3.点C 在线段AB 上,且AC =35AB ,若AC =λCB ,则λ=________.解析:∵AC =35AB ,∴AC =32CB ,AC 与CB 方向相同,故λ=32.★答案★:324.已知OP 1=a ,OP 2=b ,P P 12=λPP 2 (λ≠0),则OP =_________.解析:因为P P 12=λPP 2,所以OP 2-OP 1=λ(OP 2-OP ),所以OP =1λOP 1+λ-1λOP 2.★答案★:1λ a +λ-1λb5.若点M 是△ABC 所在平面内的一点,且满足5AM =AB +3AC ,则△ABM 与△ABC 的面积比为________.解析:设AB 的中点为D ,由5AM =AB +3AC ,得3AM -3AC =2AD -2AM ,即3CM =2MD .如图所示,故C ,M ,D 三点共线,且MD =35CD ,也就是△ABM 与△ABC 对于边AB 的两高之比为3∶5,则△ABM 与△ABC 的面积比为35.★答案★:356.如图,经过△OAB 的重心G 的直线与OA ,OB 分别交于点P ,Q ,设OP =m OA ,OQ =n OB ,m ,n ∈R ,则1n +1m 的值为________.解析:设OA =a ,OB =b ,由题意知OG =23×12(OA +OB )=13(a +b ),PQ =OQ -OP =nb -ma ,PG =OG -OP =⎝⎛⎭⎫13-m a +13b , 由P ,G ,Q 三点共线,得存在实数λ使得PQ =λPG , 即nb -ma =λ⎝⎛⎭⎫13-m a +13λb , 从而⎩⎨⎧-m =λ⎝⎛⎭⎫13-m ,n =13λ,消去λ,得1n +1m =3.★答案★:37.已知O ,A ,B 是不共线的三点,且OP =m OA +n OB (m ,n ∈R). (1)若m +n =1,求证:A ,P ,B 三点共线; (2)若A ,P ,B 三点共线,求证:m +n =1. 证明:(1)若m +n =1,则OP =m OA +(1-m )OB =OB +m (OA -OB ), 所以OP -OB =m (OA -OB ), 即BP =m BA ,所以BP 与BA 共线.又因为BP 与BA 有公共点B ,则A ,P ,B 三点共线, (2)若A ,P ,B 三点共线,则存在实数λ,使BP =λBA , 所以OP -OB =λ(OA -OB ).又OP =m OA +n OB . 故有m OA +(n -1)OB =λOA -λOB , 即(m -λ)OA +(n +λ-1)OB =0.因为O ,A ,B 不共线,所以OA ,OB 不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧m -λ=0,n +λ-1=0,所以m +n =1.8.在△ABC 中,E ,F 分别为AC ,AB 的中点,BE 与CF 相交于G 点,设AB =a ,AC =b ,试用a ,b 表示AG .解:AG =AB +BG =AB +λBE=AB +λ2(BA +BC )=⎝⎛⎭⎫1-λ2AB +λ2(AC -AB ) =(1-λ)AB +λ2AC =(1-λ)a +λ2b .又AG =AC +CG =AC +m CF =AC +m2(CA +CB )=(1-m )AC +m 2AB =m2a +(1-m )b , 所以⎩⎨⎧1-λ=m 2,1-m =λ2,解得λ=m =23,所以AG =13a +13b .。

苏教版数学高一数学苏教版必修4教学案2.4向量的数量积

苏教版数学高一数学苏教版必修4教学案2.4向量的数量积

第1课时向量数量积的概念及运算律问题:一个物体在力F的作用下位移为s,则力F所做功W=|F||s|cos θ,θ为F和位移s的夹角,试想功W是力F和位移s的乘积吗?提示:不是.1.数量积的定义已知两个非零向量a与b,它们的夹角为θ,则把数量|a||b|·cos θ叫做a与b的数量积(或内积),记作a·b,即a·b=|a||b|cos θ.2.规定零向量与任一向量的数量积为0.如图,△ABC为等边三角形.问题1:向量AB与向量AC的夹角的大小是多少?提示:60°.问题2:向量AB与向量BC的夹角的大小是多少?提示:120°.两非零向量的夹角(1)定义:对于两非零向量a和b,作OA=a,OB=b,则∠AOB=θ叫做向量a与b 的夹角.(2)范围:0≤θ≤180°.(3)当θ=0°时,a与b同向.当θ=180°时,a与b反向.当θ=90°时,则称a与b垂直,记作a⊥b.已知向量a和b都是非零向量,θ为a与b的夹角.问题1:若θ=90°,求a·b;若a·b=0,求θ.提示:若θ=90°,则a·b=|a|·|b|cos 90°=0;若a·b=0,则|a|·|b|cos θ=0,∴cos θ=0.又∵0°≤θ≤180°,∴θ=90°.问题2:若θ=0°,求a·b;若θ=180°,求a·b.提示:若θ=0°,则a·b=|a|·|b|cos 0°=|a|·|b|;若θ=180°,则a·b=|a|·|b|cos 180°=-|a|·|b|.1.两个向量的数量积(1)当a与b同向时,a·b=|a||b|;(2)当a与b反向时,a·b=-|a||b|;(3)a·a=|a|2或|a|=a·a.2.数量积的运算律(1)a·b=b·a;(2)(λa)·b=a(λb)=λ(a·b)=λa·b;(3)(a+b)·c=a·c+b·c.1.两个向量的数量积是一个数量,而不是向量,其大小与两个向量的长度及其夹角都有关,符号由夹角的余弦值的符号决定.2.向量数量积的几何意义,是一个向量的长度乘以另一向量在该向量方向上的投影值.这个投影值可正可负也可以为零,向量的数量积的结果是一个实数.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≠a·(b·c),这是因为a·b,b·c都是实数,(a·b)·c与向量c方向相同或相反.a·(b·c)与向量a方向相同或相反,而a与c不一定共线,就是a与c共线,(a·b)·c与a·(b·c)也不一定相等.[例1] 已知正方形ABCD 的边长为2,分别求:(1)AB ·CD ;(2)AB ·AD ;(3)DA ·AC . [思路点拨] 求数量积时,利用定义要注意两个向量的夹角大小和实际图形联系起来. [精解详析] (1)∵AB ,CD 的夹角为π,∴AB ·CD =|AB ||CD |cos π=2×2×(-1)=-4. (2)∵AB ,AD 的夹角为π2,∴AB ·AD =|AB ||AD |cos π2=2×2×0=0.(或∵AB ,AD 的夹角为π2,∴AB ⊥AD ,故AB ·AD =0)(3)∵DA ,AC 的夹角为3π4,∴DA ·AC =|DA ||AC |cos3π4=2×22×⎝⎛⎭⎫-22=-4. [一点通] 求平面向量的数量积时,常用到以下结论: (1)a 2=|a |2;(2)(x a +y b )(m c +n d )=xm a ·c +xn a ·d +ym b ·c +yn b ·d ,其中x ,y ,m ,n ∈R ,类似于多项式的乘法法则;(3)(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2;(4)(a +b +c )2=a 2+b 2+c 2+2a ·b +2b ·c +2a ·c .1.若|a |=4,|b |=6,a 与b 的夹角为135°,则a ·(-b )=________. 解析:a ·(-b )=-a ·b =-|a ||b |cos 135° =-4×6×cos 135°=12 2. 答案:12 22.设正三角形ABC 的边长为2,AB =c ,BC =a ,CA =b ,则a ·b +b ·c +c ·a =________.解析:a ·b +b ·c +c ·a =2·2cos 120°+2·2·cos 120°+2·2cos 120°=-3.答案:-33.在△ABC 中,M 是BC 的中点,AM =3,BC =10,求AB ·AC 的值. 解:∵2AM =AB +AC ,BC =AC -AB , ∴(2AM )2=(AB +AC )2,BC 2=(AC -AB )2, ∴4AB ·AC =4AM 2-BC 2=-64, ∴AB ·AC =-16,[例2] 已知向量OA =a ,OB =b ,∠AOB =60°,且|a |=|b |=4.求|a +b |,|a -b |,|3a +b |.[思路点拨] 根据已知条件将向量的模利用|a |=a ·a 转化为数量积的运算求解. [精解详析] ∵a ·b =|a |·|b |cos ∠AOB =4×4×12=8,∴|a +b |=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2 =16+16+16=43, |a -b |=(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2 =16-16+16=4,|3a +b |=(3a +b )2=9a 2+6a ·b +b 2 =9×16+48+16=413.[一点通] 关系式a 2=|a |2可使向量的长度与向量数量积互相转化,利用数量积求解长度问题是数量积的重要应用,要掌握此类问题的处理方法,特别注意不要忘记开方.4.已知向量a ,b 夹角为45°,且|a |=1,|2a -b |=10,则|b |=________.解析:依题意,可知|2a -b |2=4|a |2-4a ·b +|b |2=4-4|a ||b |·cos 45°+|b |2=4-22|b |+|b |2=10,即|b |2-22|b |-6=0,∴|b |=22+322=32(负值舍去). 答案:3 25.已知向量a 、b 满足|a |=2,|b |=3,|a +b |=4,则a -b |=________. 解析:由|a +b |=4, 得|a +b |2=42∴a 2+2a ·b +b 2=16.①∵|a |=2,|b |=3,∴a 2=|a |2=4,b 2=|b |2=9, 代入①式得4+2a ·b +9=16, 即2a ·b =3.(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2=4-3+9=10, ∴|a -b |=10. 答案:106.已知|a |=2,|b |=4,a ,b 的夹角为π3,以a ,b 为邻边作平行四边形,求平行四边形的两条对角线中较短一条的长度.解:∵平行四边形的两条对角线中较短一条的长度为|a -b |, ∴|a -b |=(a -b )2=a 2-2a ·b +b 2 =4-2×2×4×cos π3+16=2 3.[例3] 已知a ,b 是非零向量,且(a -2b )⊥a ,b ⊥(b -2a ),求a 与b 的夹角. [思路点拨] 根据向量的数量积公式变形为cos θ=a ·b|a ||b |,从而可求θ.[精解详析] ∵(a -2b )⊥a ,b ⊥(b -2a ),∴⎩⎪⎨⎪⎧(a -2b )·a =0,b ·(b -2a )=0, ∴⎩⎪⎨⎪⎧|a |2=2a ·b ,|b |2=2a ·b ,∴|a |=|b |. 设a 与b 的夹角为θ, 则cos θ=a ·b |a ||b |=a ·b |a |2=12|a |2|a |2=12.又∵θ∈[0,π],∴θ=π3.[一点通] 向量的数量积公式a ·b =|a ||b |cos θ不仅可以用来求数量积,也可以用来求模与夹角,即cos θ=a ·b |a ||b |.在根据已知三角函数值求角时,要注意角的范围的确定.此外,要注意若两非零向量a ,b 的夹角为锐角⇔a ·b >0且a ·b ≠|a ||b |;两非零向量a ,b 的夹角为钝角⇔a ·b <0且a ·b ≠-|a ||b |.7.已知|a |=1,|b |=6,a ·(b -a )=2,则向量a 与向量b 的夹角为________.解析:由条件得a ·b -|a |2=2,设a 与b 的夹角为α,则a ·b =2+|a |2=3=|a ||b |cos α=1×6×cos α.所以cos α=12,所以α=π3.答案:π38.已知非零向量a ,b ,满足a ⊥b ,且a +2b 与a -2b 的夹角为120°,则|a ||b |=________.解析:(a +2b )·(a -2b )=a 2-4b 2,∵a ⊥b , ∴|a +2b |=a 2+4b 2,|a -2b |=a 2+4b 2. ∴cos 120°=(a +2b )·(a -2b )|a +2b ||a -2b |=a 2-4b 2(a 2+4b 2)2=a 2-4b 2a 2+4b 2=-12.∴a 2b 2=43.∴|a ||b |=233. 答案:2339.已知单位向量e 1,e 2的夹角为60°,求向量a =e 1+e 2,b =e 2-2e 1的夹角. 解:设a ,b 的夹角为θ,∵单位向量e 1,e 2的夹角为60°, ∴e 1·e 2=|e 1||e 2|cos 60°=12.∴a ·b =(e 1+e 2)·(e 2-2e 1)=e 1·e 2+e 22-2e 21-2e 1·e 2 =e 22-2e 21-e 1·e 2=1-2-12=-32, |a |=a 2=(e 1+e 2)2=e 21+e 22+2e 1·e 2 =1+1+1=3, |b |=b 2=(e 2-2e 1)2=e 22-4e 1·e 2+4e 21= = 3.∴cos θ=a ·b |a ||b |=-323·3=-12.∵θ∈[0,π],∴θ=2π3.1.向量数量积的性质及作用设a 和b 是非零向量,a 与b 的夹角为θ.(1)a ⊥b ⇔a ·b =0,此性质可用来证明向量垂直或由向量垂直推出等量关系.(2)当a 与b 同向时,a ·b =|a ||b |,当a 与b 反向时,a ·b =-|a ||b |,即当a 与b 共线时,|a ·b |=|a ||b |,此性质可用来证明向量共线.(3)a ·a =a 2=|a |2或|a |=a 2,此性质可用来求向量的模,可以实现实数运算与向量运算的相互转化.(4)cos θ=a ·b |a ||b |,此性质可求a 与b 的夹角.2.求向量夹角的一般步骤 (1)求两向量的模; (2)计算两向量的数量积; (3)计算夹角的余弦值;(4)结合夹角的范围[0,π]确定所求的夹角.课下能力提升(二十)一、填空题1.若|a |=2,|b |=12,a 与b 的夹角为60°,则a ·b 等于________.解析:a ·b =|a ||b |cos θ=2×12×12=12.答案:122.已知△ABC 是等腰直角三角形,C =90°,AB =22,则AB ·BC 等于________. 解析:由题意知|BC |=22×22=2. ∴AB ·BC =|AB |·|BC |cos 135°=22×2×⎝⎛⎭⎫-22=-4. 答案:-43.设n 和m 是两个单位向量,其夹角是60°,则向量a =2m +n 与b =2n -3m 的夹角为________.解析:设a ,b 的夹角为θ.因为|m |=1,|n |=1,m ,n 夹角为60°,所以m ·n =12.所以|a |=(2m +n )2=4m 2+4m ·n +n 2=7, |b |=(2n -3m )2=4n 2-12m ·n +9m 2=7, a ·b =(2m +n )·(2n -3m )=m ·n -6m 2+2n 2=-72.所以cos θ=a ·b |a ||b |=-12.又因为0°≤θ≤180°,所以θ=120°,即a ,b 的夹角为120°. 答案:120°4.已知向量a ,b 满足(a +2b )·(a -b )=-6,且|a |=1,|b |=2,则a 与b 的夹角为________. 解析:设a 与b 的夹角为θ, 由于(a +2b )·(a -b )=-6, 且|a |=1,|b |=2, 所以a 2+a ·b -2b 2=-6, 即12+1×2cos θ-2×22=-6, 化简得cos θ=12,又∵θ∈[0°,180°], ∴θ=60°. 答案:60°5.在边长为1的正三角形ABC 中,设BC =2BD ,CA =3CE ,则AD ·BE =________.解析:如图所示,∵BC =2BD , ∴D 是BC 的中点. ∴AD =12(AB +AC ).∵CA =3CE ,∴BE =BA +AE =-AB +23AC .∴AD ·BE =12(AB +AC )·⎝⎛⎭⎫-AB +23 AC=12⎝⎛⎭⎫-AB 2-13 AB ·AC +23 AC 2 =12⎝⎛⎭⎫-1-13×1×1×cos 60°+23×1 =-14.答案:-14二、解答题6.已知|a |=4,|b |=5,当(1)a ∥b ;(2)a ⊥b ;(3)a 与b 的夹角为60°;(4)a 与b 的夹角为150°时.分别求a 与b 的数量积.解:令a 与b 的夹角为θ.(1)因为a ∥b ,则当a 与b 同向时,θ=0°, a ·b =|a ||b |cos 0°=20; 当a 与b 反向时,θ=180°, a ·b =|a ||b |cos 180°=-20.(2)当a ⊥b 时,θ=90°,a ·b =|a ||b |cos 90°=0. (3)当θ=60°时,a ·b =|a ||b |cos 60°=4×5×12=10.7.已知|a |=1,a ·b =12,(a -b )·(a +b )=12.(1)求a 与b 的夹角为θ; (2)求|a +b |.解:(1)∵(a -b )·(a +b )=a 2-b 2=12,|a |=1,∴b 2=a 2-12=1-12=12,∴|b |=22.∴cos θ=a ·b|a ||b |=121×22=22,又θ∈[0,π], ∴θ=π4.故a 与b 的夹角为π4.(2)|a +b |=(a +b )2=a 2+2a ·b +b 2=102. 8.已知|a |=5,|b |=12,当且仅当m 为何值时,向量a +m b 与a -m b 互相垂直? 解:若向量a +m b 与a -m b 互相垂直, 则有(a +m b )·(a -m b )=0. ∴a 2-m 2b 2=0.∵|a |=5,|b |=12,∴a 2=25,b 2=144.∴25-144m 2=0.∴m =±512.∴当且仅当m =±512时,向量a +m b 与a -m b 互相垂直.第2课时 平面向量数量积的坐标表示已知两个向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a +b =(x 1+x 2,y 1+y 2),a -b =(x 1-x 2,y 1-y 2).问题1:你认为a ·b =(x 1x 2,y 1y 2)对吗?为什么?提示:不对.因为两个向量的数量积a ·b 是一个实数,而不是一个向量. 问题2:如何用坐标表示a ·b 呢? 提示:a ·b =x 1x 2+y 1y 2.平面向量数量积的坐标表示若两个向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ·b =x 1x 2+y 1y 2.由前面的学习,我们知道,|a |=a ·a ;cos θ=a ·b|a |·|b |(θ为非零向量a ,b 的夹角);a ⊥b ⇔a ·b =0.(其中a ,b 为非零向量)问题1:你能用坐标求|a |,cos θ的值吗? 提示:能.问题2:你能用坐标表示两向量垂直的条件吗? 提示:能.1.向量的模若a=(x,y),则|a|=x2+y2. 2.向量的夹角设两个非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),它们的夹角为θ,则cos θ=x1x2+y1y2x21+y21x22+y22.3.两向量垂直的条件两非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),若a⊥b,则x1x2+y1y2=0.反之,若x1x2+y1y2=0,则a⊥b.1.两个向量的数量积等于它们对应坐标的乘积的和,该公式可简记为:“对应相乘来求和.”2.两个向量垂直的等价条件是它们的相应坐标乘积的和为0.公式x1x2+y1y2=0是判定两个非零向量垂直的非常好用的条件.[例1](1)已知向量a=(-1,2),b=(3,2),求a·b和a·(a-b).(2)若a=(2,-3),b=(x,2x),且a·b=4,求x的值.[思路点拨]直接利用平面向量数量积的坐标表示求解即可.[精解详析](1)a·b=(-1,2)·(3,2)=(-1)×3+2×2=1,a·(a-b)=(-1,2)·[(-1,2)-(3,2)]=(-1,2)·(-4,0)=4.(2)∵a·b=(2,-3)·(x,2x)=2x-6x=4,∴x=-1.[一点通]进行平面向量数量积的运算,前提是牢记有关的运算法则和运算性质.解题时通常有两种途径:一是先将各向量用坐标表示,直接进行数量积运算;二是先利用数量积的运算律将原式展开,再依据已知计算.1.a=(1,3),b=(-2,-1),则(3a+2b)·(2a+5b)的值为________.解析:∵a=(1,3),b=(-2,-1),∴3a +2b =(3,9)+(-4,-2)=(-1,7), 2a +5b =(2,6)+(-10,-5)=(-8,1),∴(3a +2b )·(2a +5b )=(-1,7)·(-8,1)=8+7=15. 答案:152.已知a =(3,-1),b =(1,2),若x ·a =9,x ·b =-4,则向量x 的坐标为__________.解析:设x =(t ,s ),由⎩⎪⎨⎪⎧ x ·a =9,x ·b =-4得⎩⎪⎨⎪⎧3t -s =9,t +2s =-4,解得⎩⎪⎨⎪⎧t =2,s =-3.∴x =(2,-3).答案:(2,-3)3.已知向量a 与b 同向,b =(1,2),a ·b =10,求: (1)向量a 的坐标;(2)若c =(2,-1),求(a ·c )·b . 解:(1)∵a 与b 同向,且b =(1,2), ∴a =λb =(λ,2λ)(λ>0).又∵a ·b =10,∴λ+4λ=10,∴λ=2,∴a =(2,4). (2)∵a ·c =2×2+(-1)×4=0, ∴(a ·c )·b =0·b =0.[例2] 已知A (16,12)、B (-5,15),O 为坐标原点,求∠OAB 的大小.[思路点拨] 求∠OAB 的大小转化为求向量AO 与AB 的夹角的大小,所以需要求AO 与AB 二者的坐标,进而求得模的大小和数量积,代入夹角公式求解即可.[精解详析] 由已知得到:AO =-OA =-(16,12)=(-16,-12),AB =OB -OA =(-5,15)-(16,12)=(-21,3),∴|AO |=(-16)2+(-12)2=20, |AB |=(-21)2+32=152,AO ·AB =(-16,-12)·(-21,3)=(-16)×(-21)+(-12)×3=300,cos ∠OAB =AO ·AB | AO ||AB |=30020×152=22,∵0°≤∠OAB ≤180°,∴∠OAB =45°.[一点通] 根据向量的坐标表示求a 与b 的夹角时,需要先求出a ·b 及|a ||b |,再由夹角的余弦值确定θ.其中,当a ·b >0时,a 与b 的夹角θ∈[0,π2);当a ·b <0时,a 与b 的夹角θ∈(π2,π];当a ·b =0,a 与b 的夹角为直角.4.已知a =(3,0),b =(-5,5),则a 与b 的夹角为________. 解析:a ·b =-15,|a |=3,|b |=52, ∴cos θ=a ·b |a ||b |=-153×52=-22,又∵θ∈[0,π],∴θ=3π4.答案:3π45.已知a =(-2,2),b =(1,y ),若a 与b 的夹角α为钝角,求y 的取值范围. 解:由a ·b <0得-2×1+2y <0,∴y <1,又设a =λb ,λ<0,则(-2,2)=λ(1,y )=(λ,λy ), ∴λ=-2且λy =2,∴y =-1, ∴y ∈(-∞,-1)∪(-1,1).[例3] 已知三点A (2,1),B (3,2),D (-1,4). (1)求证:AB ⊥AD ;(2)要使四边形ABCD 为矩形,求点C 的坐标并求矩形ABCD 的对角线的长度. [思路点拨] (1)求出AB ,AD 的坐标,计算得到二者数量积为0即可;(2)由(1)知四边形ABCD 为矩形,只需AB =DC ,利用相等向量坐标对应相等建立方程求出点C 的坐标,最后利用长度公式求对角线长度.[精解详析] (1)证明:∵A (2,1),B (3,2),D (-1,4), ∴AB =(1,1),AD =(-3,3). 则AB ·AD =1×(-3)+1×3=0, ∴AB ⊥AD ,即AB ⊥AD .(2)∵AB ⊥AD ,四边形ABCD 为矩形,∴AB =DC . 设C 点的坐标为(x ,y ),则DC =(x +1,y -4),从而有⎩⎪⎨⎪⎧ x +1=1,y -4=1,即⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =5,∴C 点的坐标为(0,5).∵BD =(-4,2),∴|BD |=25, 即矩形ABCD 的对角线的长度为2 5. [一点通](1)向量的数量积是否为零,是判断相应的两条线段或直线是否垂直的重要方法. (2)已知向量垂直求参数问题,即由向量的数量积为0建立关于参数的方程,求解即可.6.已知a =(3,4),b =(2,-1),如果向量a +λb 与-b 垂直,则λ的值为________. 解析:a +λb =(3,4)+λ(2,-1)=(3+2λ,4-λ), -b =(-2,1).∵(a +λb )⊥(-b ),∴-2(3+2λ)+(4-λ)=0. ∴λ=-25.答案:-257.设向量a =(1,2m ),b =(m +1,1),c =(2,m ).若(a +c )⊥b ,则|a|=________. 解析:a +c =(3,3m ),由(a +c )⊥b ,可得(a +c )·b =0,即3(m +1)+3m =0,解得m =-12,则a =(1,-1), 故|a |= 2. 答案: 28.已知在△ABC 中,A (2,4),B (-1,-2),C (4,3),BC 边上的高为AD . (1)求证:AB ⊥AC ;(2)求点D 和向量AD 的坐标; (3)设∠ABC =θ,求cos θ.解:(1)证明:AB =(-1,-2)-(2,4)=(-3,-6),AC =(4,3)-(2,4)=(2,-1).∵AB ·AC =-3×2+(-1)×(-6)=0, ∴AB ⊥AC .(2)设D 点的坐标为(x ,y ),则AD =(x -2,y -4),BC =(5,5),∵AD ⊥BC ,∴AD ·BC =5(x -2)+5(y -4)=0.① 又BD =(x +1,y +2),而BD 与BC 共线,∴5(x +1)-5(y +2)=0.② 联立①②,解得x =72,y =52,故D 点坐标为⎝⎛⎭⎫72,52,∴AD =⎝⎛⎭⎫72-2,52-4=⎝⎛⎭⎫32,-32. (3)cos θ=BA ·BC | BA ||BC |=3×5+6×532+62·52+52=31010.1.两向量平行、垂直的坐标表示的区别(1)已知非零向量a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则向量a 与b 垂直⇔a ·b =0⇔x 1x 2+y 1y 2=0;向量a 与b 平行⇔存在λ∈R ,使b =λa ⇔x 1y 2-x 2y 1=0.(2)向量垂直的坐标表示x 1x 2+y 1y 2=0与向量共线的坐标表示x 1y 2-x 2y 1=0很容易混淆,应仔细比较并熟记,当难以区分时,要从意义上鉴别,垂直是a ·b =0,而共线是方向相同或相反.2.向量的坐标运算的应用利用向量的坐标运算有助于解决平面几何中的长度问题、角度大小以及直线的平行与垂直等位置关系的判断.其求解过程就是首先将平面图形放置到坐标系中,正确地写出有关点的坐标,然后利用向量的模长公式、夹角公式以及向量共线、垂直的条件进行求解,实现数与形的结合.课下能力提升(二十一)一、填空题1.已知a =(2,3),b =(-2,4),c =(-1,2),则a ·(b +c )=________. 解析:∵b =(-2,4),c =(-1,2), ∴b +c =(-2,4)+(-1,2)=(-3,6).又∵a =(2,3),∴a ·(b +c )=(2,3)·(-3,6)=2×(-3)+3×6 =-6+18=12. 答案:122.已知a =(2,4),b =(1,3),则|3a -2b |=________. 解析:a =(2,4),b =(1,3), 则3a -2b =(6,12)-(2,6)=(4,6). ∴|3a -2b |=42+62=52=213. 答案:2133.已知O 是坐标原点,A ,B 是坐标平面上的两点,且向量OA =(-1,2),OB =(3,m ).若△AOB 是直角三角形,则m =________.解析:在Rt △AOB 中,AB =(4,m -2), 若∠OAB 为直角时,OA ·AB =0,可得m =4; 若∠AOB 为直角时,OA ·OB =0,可得m =32; 若∠OBA 为直角时,无解. 答案:32或44.若向量a =(1,2),b =(1,-1),则2a +b 与a -b 的夹角等于________. 解析:由a =(1,2),b =(1,-1)得2a +b =(3,3), a -b =(0,3),设2a +b 与a -b 的夹角为θ, 则cos θ=(2a +b )·(a -b )|2a +b |·|a -b |=932·3=22.∵0≤θ≤π,∴θ=π4.答案:π45.设a =(4,-3),b =(2,1),若a +t b 与b 的夹角为45°,则实数t 的值为________. 解析:a +t b =(4,-3)+t (2,1)=(4+2t ,t -3), (a +t b )·b =(4+2t )×2+(t -3)×1=5t +5. |a +t b |=(4+2t )2+(t -3)2=5(t +1)2+20. 由(a +t b )·b =|a +t b ||b |cos 45°, 得5t +5=522·(t +1)2+4,即t 2+2t -3=0.∴t =-3或t =1,经检验t =-3不合题意,舍去,∴t =1. 答案:1 二、解答题6.已知a =(4,3),b =(-1,2),m =a -λb ,n =2a +b ,按下列条件求实数λ的值: (1)m ⊥n ;(2)m ∥n ;(3)|m |=5.解:m =a -λb =(4+λ,3-2λ),n =2a +b =(7,8), ∴(1)m ⊥n ⇒(4+λ)×7+(3-2λ)×8=0⇒λ=529;(2)m ∥n ⇒(4+λ)×8-(3-2λ)×7=0⇒λ=-12;(3)|m |=5⇒(4+λ)2+(3-2λ)2=5⇒5λ2-4λ=0 ⇒λ=0或45.7.已知m =(1,1),向量n 与m 的夹角为3π4,且m ·n =-1,求向量n .解:设n =(x ,y ).由m ·n =-1得x +y =-1.(1) 因为向量n 与m 的夹角为3π4,有m ·n =|m ||n |cos3π4=-1, 所以|n |=1,即x 2+y 2=1.(2)由(1)(2)得x =-1,y =0,或x =0,y =-1, 所以n =(-1,0),或n =(0,-1).8.已知OP =(2,1),OA =(1,7),OB =(5,1),设C 是直线OP 上的一点(其中O 为坐标原点).(1)求使CA ·CB 取得最小值时的OC ; (2)对于(1)中求出的点C ,求cos ∠ACB . 解:(1)因为点C 是直线OP 上一点,所以向量OC 与OP 共线,设OC =t OP ,则OC =(2t ,t ).CA =OA -OC =(1-2t,7-t ), CB =OB -OC =(5-2t,1-t ). CA ·CB =(1-2t )(5-2t )+(7-t )(1-t ) =5t 2-20t +12=5(t -2)2-8.当t =2时,CA ·CB 取得最小值,此时OC =(4,2).(2)当OC=(4,2)时,CA=(-3,5),CB=(1,-1),所以|CA|=34,|CB|=2,CA·CB=-8.所以cos∠ACB=CA·CB| CA||CB|=-41717.。

向量的数乘 学案 高中数学 必修四 苏教版 Word版

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2.2.3 向量的数乘1.向量数乘的定义一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa ,它的长度和方向规定如下: (1)|λa |=|λ||a |;(2)当λ>0时,λa 与a 的方向相同;当λ<0时,λa 与a 的方向相反;当a =0时,λa =0;当λ=0时,λa =0.实数λ与向量a 相乘,叫做向量的数乘. 预习交流1你能说一下向量-3a 的几何意义吗?提示:向量-3a 的几何意义:表示向量a 的有向线段在其相反方向上伸长为原来的3倍.2.向量数乘的运算律 (1)λ(μ a )=(λμ)a ; (2)(λ+μ)a =λa +μa ; (3)λ(a +b )=λa +λb .向量的数乘与向量的加法、减法统称为向量的线性运算. 预习交流2运用向量的运算律应注意哪些问题?提示:(1)运算律的记法:向量数乘的运算律可以类比实数乘法或整式乘法的结合律与分配律学习.(2)运算的误区:结合律要注意λ,μ均为实数,不可以是向量.(3)运算律的应用:对以上恒等式不仅能正用,还要能逆用,从而灵活进行向量的线性运算.3.向量共线定理如果有一个实数λ,使b =λa ,那么b 与a 是共线向量;反之,如果b 与a (a ≠0)是共线向量,那么有且只有一个实数λ,使得b =λa .预习交流3(1)若OA →=e 1-e 2,OB →=3e 1+e 2,OC →=λe 1+5e 2,则当A ,B ,C 三点共线时,实数λ=________.(2)判断下列各题中的向量是否共线:①a =4e 1-25e 2,b =e 1-110e 2,且e 1,e 2不共线;②a =e 1+e 2,b =2e 1-2e 2,且e 1,e 2共线.提示:(1)7(2)①由a =4b ,且e 1,e 2不共线,可知a 与b 共线. ②当e 1,e 2中至少有一个为零向量时,显然b 与a 共线. 当e 1,e 2均不为零向量时,设e 1=λe 2, ∴a =(1+λ)e 2,b =(2λ-2)e 2.当λ=-1时,a =0,显然b 与a 共线.当λ≠-1时,b =2λ-21+λa ,∴b 与a 共线.一、向量数乘的基本运算计算:(1)8(2a -b +c )-6(a -2b +c )-2(2a +c ); (2)13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b ); (3)(m +n )(a -b )-(m +n )(a +b ). 思路分析:解答本题应先去括号再化简. 解:(1)原式=16a -8b +8c -6a +12b -6c -4a -2c =(16-6-4)a +(-8+12)b +(8-6-2)c =6a +4b .(2)原式=13[(a +4b )-(4a -2b )]=13(-3a +6b )=2b -a . (3)原式=(m +n )a -(m +n )b -(m +n )a -(m +n )b =-2(m +n )b .1.下列命题中,正确的个数为__________. ①(-5)·6a =-30a ; ②7(a +b )-6a =7a +b ; ③(a -5b )+(a +5b )=2a ; ④(a +b )-(a -b )=2b . 答案:3解析:①③④正确.∵7(a +b )-6a =a +7b ,∴②不正确.2.设x ,y 是未知向量,解方程组⎩⎨⎧12x -y =a ,x -12y =b .解:将第一个方程的-2倍与第二个方程相加,得32y =-2a +b ,∴y =-43a +23b .代入原来的第二个方程,得x -12⎝⎛⎭⎫-43a +23b =b ,移项并化简,得x =-23a +43b .综上,x =-23a +43b ,y =-43a +23b .向量的线性运算类似于代数多项式的运算,主要是“合并同类项”“提取公因式”,但这里的“同类项”“公因式”指的是向量,实数看作是向量的系数.二、向量共线问题设两个非零向量a 与b 不共线.(1)若AB →=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ),求证:A ,B ,D 三点共线. (2)试确定实数k ,使k a +b 和a +k b 共线.思路分析:非零向量a 与b 满足的条件“不共线”.(1)要证明A ,B ,D 三点共线,只要建立AB →与BD →的等量关系便可;(2)引入参数λ,使其满足k a +b =λ(a +k b ),并由向量a 与b 不共线求解该方程.解:(1)∵BD →=BC →+CD →=2a +8b +3(a -b )=5a +5b =5AB →, ∴AB →,BD →共线. 又AB →,BD →有公共点B , ∴A ,B ,D 三点共线. (2)∵k a +b 和a +k b 共线,则存在实数λ,使得k a +b =λ(a +k b ),即(k -λ)a +(1-λk )b =0. ∵非零向量a 与b 不共线, ∴k -λ=0且1-λk =0.∴k =±1.1.若AB →=5e ,CD →=-7e ,且|AD →|=|BC →|,则四边形ABCD 的形状是__________. 答案:等腰梯形解析:∵AB →=5e ,CD →=-7e ,∴CD →=-75AB →.∴AB →与CD →平行且方向相反.易知|CD →|>|AB →|.又∵|AD →|=|BC →|,∴四边形ABCD 是等腰梯形.2.下面向量a ,b 共线的序号是__________. ①a =2e 1,b =2e 2;②a =e 1-e 2,b =-2e 1+2e 2;③a =6e 1-35e 2,b =e 1-110e 2;④a =e 1+e 2,b =2e 1-2e 2(e 1,e 2不共线). 答案:②③解析:对于②,a =-b2;对于③,a =6b ,此时a ,b 共线.向量共线一般用向量共线定理来判定或证明,利用向量共线可证明几何中的三点共线和两直线平行.证明三点共线往往要转化为证明过同一点的两条有向线段所在的向量共线.证两线平行,只需找到一个非零实数,使两线所在的向量满足某线性关系即可.这一切都建立在向量共线定理的基础之上.因此向量共线定理是解此类问题的根本.三、向量的线性表示如图,在△ABC 中,D ,E 为边AB 的两个三等分点,CA →=3a ,CB →=2b ,求CD →,CE →.思路分析:由D ,E 为边AB 的两个三等分点可知A ,B ,D ,E 四点共线,从而向量AD →,AE →均可以由向量AB →表示,而向量AB →可由向量CA →,CB →表示,从而问题可解.解:∵CA →=3a ,CB →=2b , ∴AB →=CB →-CA →=2b -3a .又D ,E 为边AB 的两个三等分点, ∴AD →=13AB →=23b -a .∴CD →=CA →+AD →=3a +23b -a =2a +23b ,CE →=CA →+AE →=3a +23AB →=3a +23(2b -3a )=a +43b .1.点C 在线段AB 上,且AC →=35AB →,则AC →=__________BC →.答案:-32解析:如图,∵AC →=35AB →,∴BC →=-25AB →,AB →=-52BC →.∴AC →=35AB →=35×⎝⎛⎭⎫-52BC →=-32BC →. 2.在平行四边形ABCD 中,AC 与BD 交于点O ,E 是线段OD 的中点,AE 的延长线与CD 交于点F .若AC →=a ,BD →=b ,则用a ,b 表示AF →=__________.答案:23a +13b解析:如图,AF →=AD →+DF →,由题意知,DE ∶BE =1∶3=DF ∶AB , ∴DF →=13AB →.∴AF →=AD →+DF →=AO →+OD →+13AB →=12AC →+12BD →+13⎝⎛⎭⎫12AC →-12BD → =12a +12b +13·⎝⎛⎭⎫12a -12b =23a +13b .用已知向量表示未知向量的求解思路(1)结合图形的特征,把待求向量放在三角形或平行四边形中;(2)依据向量的三角形法则或平行四边形法则及向量共线定理用已知向量表示未知向量.1.点C 是线段AB 的中点,则有AB →=λAC →,那么λ=__________. 答案:2解析:利用向量数乘的几何意义,数形结合可得.2.在△ABC 中,D 是BC 的中点,向量AB →=a ,向量AC →=b ,则向量AD →=__________(用向量a ,b 表示).答案:12(a +b )解析:延长AD 到E ,使AD =DE ,则四边形ABEC 是平行四边形,则AD →=12AE →=12(a+b ).3.若3m +2n =a ,m -3n =b ,其中a ,b 是已知向量,则m =________,n =________.答案:311a +211b 111a -311b解析:此题可把已知条件看做向量m ,n 的方程,通过解方程组获得m ,n . 记3m +2n =a ①,m -3n =b ②,3×②得3m -9n =3b ③, ①-③,得11n =a -3b .∴n =111a -311b ④.将④代入②,得m =b +3n =311a +211b .4.如图所示,D 是△ABC 的边AB 的中点,向量CD →可用BC →,BA →表示为__________.答案:-BC →+12BA →解析:由向量加法的三角形法则可知CD →=CB →+BD →,又A ,B ,D 三点共线,且D 是AB 的中点,可知BD →=12BA →,∴CD →=CB →+12BA →=-BC →+12BA →.5.已知AB →=a +5b ,BC →=-2a +8b ,CD →=3(a -b ). 求证:A ,B ,D 三点共线.证明:∵BD →=BC →+CD →=-2a +8b +3(a -b )=a +5b =AB →, ∴BD →与AB →共线.又∵AB →与BD →有公共点B ,∴A ,B ,D 三点共线.。

苏教版数学必修4讲义:第2章 2.2 2.2.3 向量的数乘

苏教版数学必修4讲义:第2章  2.2  2.2.3 向量的数乘

2.2.3 向量的数乘1.掌握向量数乘的运算及其几何意义.(重点)2.理解两个向量共线的含义,掌握向量共线定理.3.了解向量线性运算的性质及其几何意义.[基础·初探]教材整理1向量的数乘定义阅读教材P68第一、二、三个自然段,完成下列问题.一般地,实数λ与向量a的积是一个向量,记作λa,它的长度和方向规定如下:(1)|λa|=|λ||a|;(2)当λ>0时,λa与a的方向相同;当λ<0时,λa与a的方向相反;当a =0时,λa=0;当λ=0时,λa=0.实数λ与向量a相乘,叫做向量的数乘.判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)λa=0,则λ=0.()(2)对于非零向量a,向量-3a与向量3a方向相反.()(3)对于非零向量a,向量-6a的模是向量3a的模的2倍.()【解析】(1)若λa=0,则λ=0或a=0,(1)错误.(2)正确.(3)|-6a|=6|a|,|3a|=3|a|,(3)正确.【答案】(1)×(2)√(3)√教材整理2向量数乘的运算律阅读教材P 68倒数第2自然段,完成下列问题.1.λ(μa )=(λμ)a ;2.(λ+μ)a =λa +μa ;3.λ(a +b )=λa +λb .1.5×(-4a )=________.【解析】 5×(-4a )=5×(-4)a =-20a .【答案】 -20a2.a =e 1+2e 2,b =3e 1-2e 2,则a +b =________.【解析】 a +b =(e 1+2e 2)+(3e 1-2e 2)=4e 1.【答案】 4e 1教材整理3 向量共线定理阅读教材P 70,完成下列问题.如果有一个实数λ,使b =λa (a ≠0),那么b 与a 是共线向量;反之,如果b 与a (a ≠0)是共线向量,那么有且只有一个实数λ,使b =λa .1.已知e 1和e 2不共线,则下列向量a ,b 共线的序号是________. ①a =2e 1,b =2e 2;②a =e 1-e 2,b =-2e 1+2e 2;③a =4e 1-25e 2,b =e 1-110e 2;④a =e 1+e 2,b =2e 1-2e 2.【解析】 ∵e 1与e 2不共线,∴①不正确;对于②有b =-2a ;对于③有a =4b ;④不正确.【答案】 ②③2.已知AB →=a +5b ,BC →=-2a +8b ,CD →=3(a -b ).则AB →与BD →________.【解析】 ∵BD →=BC →+CD →=-2a +8b +3(a -b )=a +5b =AB →,。

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》2

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》2

平面向量的数乘运算
开课人:高丽
知识目标:1了解平面向量数乘运算的概念;
2理解线性组合、线性运算的概念。

能力目标:1掌握画出几个向量的简单线性组合向量的方教学重难点:平面向量的数乘运算法那么;
能够画出几个向量的简单线性组合向量;
一、复习提问
向量的加法法那么:
减法的运算法那么:
平行四边形ABCD中,设,那么
二:知识探究
问题1:非零向量,作出和
是何种运算的结果?它是向量还是数量?
问题2:向量数乘的定义:
注意点:当或时。

问题3:〔1〕向量,根据定义求作向量和,为非零向量,并进行比拟。

归纳得:设、为任意向量,、为任意实数,那么有:
结合律:
〔2〕向量,根据定义求作向量,为非零向量,并进行比拟。

归纳得:设、为任意向量,、为任意实数,那么有:
第一分配律:
〔3〕向量、,求作向量和,并进行比拟
归纳得:设、为任意向量,、为任意实数,那么有:第二分配律:
例题探究
−2.5a⃗,
例2:
1 =
2 =
3 =
例3:如图,在中,C是AB的中点,设,,试用表示
变式1:点C是线段AB上的点,且AC =,如图,假设
A
B
O C。

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》35

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》35
教学重点
掌握实数与向量的积的定义、运算律,理解向量共线定理。
主要学习活动
1、复习向量的加减法运算引入课题;
2、通过问题链的引导生成数与向量积的定义、运算律;
3、在合作探究中建构向量共线定理;
4、在例题与练习的操练中实现教学目标的达成。 Nhomakorabea教学流程
一、提出问题
问题1、向量加减法扥运算法则是什么?
问题2、一质点从点O出发做匀速直线运动,若经过1的位移对应的向量用a表示,那么在同方向上经过3的位移所对应的向量可用什么来表示。这是何种运算的结果?
设计理念
问题引领------主动参与-------有效建构
课程资源
向量数乘运算及其几何意义位于苏教版《必修4》2.2.3节,在本章节中起着承前起后的作用。学生在掌握向量加法、减法的基础上,学习实数与向量的积的运算已无多大困难。通过前面学习两个向量的运算,进一步转化为数与向量的联系,是后面学习平面向量基本定理的基础。
68页练习1、2、3
江苏省教育科学研究院基础教育研究所
课堂教学设计表
单位(学校)
江苏省姜堰第二中学
授课时间
2014年12月11日
教学内容
向量的数乘
设计者
刘小明
课程名称
高中数学
授课班级
学情分析
本节课是为高一年级数学教学而设计的,因为我任教高三年级,对本班级的情况缺乏了解。通过与任课教师以及所在班学生的交流得知,前面学生已经学完向量的加减运算,学生初步掌握了向量的概念、加减运算,具备一定的独立思考,合作释疑的能力。自入学以来数学教学一直坚持以问题为导向、以学生为主体的理念授课。因此,本节课采用“问题链导学”的授课方式,既能达到预期的教学目的,又能充分发挥学生主观能动性,培养学生发现问题、解决问题、感悟问题的能力。

苏教高中数学必修4课件:第2章2.2-2.2.3向量的数乘

苏教高中数学必修4课件:第2章2.2-2.2.3向量的数乘

所以 ke1+e2=λe1+λke2,即(k-λ)e1=(λk-1)e2.
又因为 e1 和 e2 不共线,
k-λ=0,
所以
即 k=±1.
λk-1=0,
规律方法 1.本题充分利用了向量共线定理,即 b 与 a(a≠0) 共线⇔b=λ a,因此既可以用它证明点共线或线共线问题, 也可以根据共线求参数的值. 2.向量共线的判断(证明)是把两向量用共同的已知 向量来表示,进而互相表示,从而判断是否共线.
第2章 平面向量
2.2 向量的线性运算 2.2.3 向量的数乘
[情景导入] 我们已经学习了向量的加法,请同学们 作出 a+a+a 和(-a)+(-a)+(-a)(与已知向量 a 相比).
思考:相加后和的长度与方向有什么变化?这些变化 与哪些因素有关?
[学习目标] 1.掌握向量数乘的定义并理解其几何意 义. 2.掌握向量数乘的运算律. 3.掌握共线向量定理 及其应用.
1.向量的数乘. 实数 λ 与向量 a 相乘,叫作向量的数乘. 一般地,实数 λ 与向量 a 的积是一个向量,记作 λa.它 的长度和方向规定如下: (1)|λa|=|λ||a|; (2)λ>0 时,λa 与 a 方向相同;当 λ<0 时,λa 与 a 方 向相反;当 a=0 时,λa=0;当 λ=0 时,λa=0.
一、向量的数乘的理解与认识
1.数乘向量的结果仍是一个向量. 2.实数与向量可以求积,但不能进行加减运算,例 如 λ+a,λ-a 无法运算. 3.当 λ=0 或 a=0 时,λ a=0,这时就不必讨论方 向了;当 λ=-1 时,(-1)a=-a 就是 a 的相反向量.
4.λ a 的几何意义就是把向量 a 沿着 a 的方向或反方 向扩大或缩小为原来的|λ|倍.向量|aa|表示与向量 a 同向的 单位向量.

江苏省南京市高一数学苏教版必修4教学案:第2章4向量的数乘

江苏省南京市高一数学苏教版必修4教学案:第2章4向量的数乘

江苏省泰兴中学高一数学教学案(55)必修4_02 向量的数乘班级 姓名目标要求1.理解向量数乘的含义,及向量数乘的运算律;2.理解两个向量共线的含义,并能运用它们证明简单的几何问题.重点难点重点:实数与向量积的定义、运算律、向量共线定理; 难点:向量共线定理的应用.教学过程:一、问题情境 二、建构数学 1.实数与向量的积2.实数与向量的积的运算律3.向量共线定理:4.三点共线的充要条件:三、典例剖析例1 已知向量a 和向量b ,求作向量 2.5a -和向量23a b -.例2 计算:ab(1)3()2(2)a b a b --+; (2)2(263)3(342)a b c a b c +---+-例3 已知两个非零向量12,e e 不共线,且12122ke e e ke ++和共线,求k .例4 如图2-2-11,OAB ∆中,C 为直线AB 上一点,(1).AC CB λλ=≠-求证:1OA OBOC λλ+=+.拓展:设,OA OB 不共线,点C 在O ,A ,B 所在平面内,且1),,OC t OA tOB t R =-+∈(() 求证:A ,B ,C 三点共线.四、课堂练习1、=--+)]24()82(21[31 . 2、已知向量12122,35a e e b e e =+=-,求43a b -.图2-2-11B3、2(5),28,3(),AB a b BC a b CD a b A B D =+=-+=-设求证、、共线.4、已知OA OB 和是不共线向量,AP t AB t R =∈(),试用OA OB 和表示OP .5、如图,在ABC ∆中,12CD AE DA EB ==,记,BC a CA b ==, 求证:1()3DE b a =-.江苏省泰兴中学高一数学作业(55)班级 姓名 得分1、若向量,a b ,且2(43)3(54)03a c cb -+-=,则c =___________. 2、已知AM 是∆ABC 的BC 边上的中线,若AB a =,AC b =,则AM = . 3、3____5C AB AC AB AC BC ==点在线段上,且,则. 4、若平行四边形ABCD 的中心为O ,P 为该平行四边形外一点,PO a =,那么PA PB PC PD +++= .5、12121,,(,,_____a b c a b R λλλλλ=+∈=已知不共线,且)若c 与b 共线,则.6、点E 在ABC ∆的边BC 上,且CE=3EB ,设,AB a AC b ==,则AE =________ .(用,a b表示)7、设点P ,Q 是线段AB 的三等分点,若,OA a OB b ==,则OP = .OQ = (用,a b 表示).8、在矩形ABCD 中,两对角线交于点O ,若3BC a =,2DC b =,求AO .C9、已知:12121223,2,63AB e e CB e e CD e e =+=-+=+,试问:A 、C 、D 三点是否共线?并说明理由.10、如图,已知3AD AB =,3DE BC =,证明:,AC AE 共线.EA11、设D ,E ,F 分别是ABC ∆的边BC ,CA ,AB 上的点,且111,,234AF AB BD BC CE CA ===。

苏教版数学高一-必修4导学案 向量的数乘(2)学生版

苏教版数学高一-必修4导学案 向量的数乘(2)学生版

课题:§2.2 .3 向量的数乘(2) 总第____课时 班级_______________姓名_______________【学习目标】(1)理解向量共线含义,掌握向量共线定理,会判断两个向量是否共线(2)学会综合运用向量的加减法法则、数乘向量运算及向量共线定理,证明简单的几何问题.【重点难点】重点:向量共线定理, 难点:向量共线定理的证明和应用。

【学习过程】一、自主学习与交流反馈: 如图:D 、E 分别为ΔABC 的边AB 、AC 的中点.问题1:与共线吗?问题2:能用线性表示吗?学生活动通过解答以上的问题,我们看到,如果两个向量共线,那么其中的一个向量可以由另一个(非零)向量的数乘来表示,即线性表示。

二、知识建构与应用:向量共线定理:如果有一个实数λ,使)(≠=λ,那么b 与a 是共线向量;反之,如果b 与)(≠是共线向量,那么有且只有一个实数λ,使a b λ=。

定理的证明(证明要从两方面来进行)。

让学生体会定理中的≠的含义。

三、例题ED CB A例1 如图,ΔOAB 中,C 为直线AB 上一点, =λ (λ≠-1).求证:λλ++=1OB OA A C BO提问:上例中,当λ=1时,你能得到什么结论?提问:当λ>0,λ<0时点C 分别在直线AB 的什么位置上?提问:当C 与A 重合时λ的值是多少? C 与B 能重合吗?探究 例1的结论也可写成λλλ+++=111,其中两个系数之和是常数1,我们发现如果满足以下的要求,则C B A ,,三点共线。

(1) 存在确定的实数λ使 =λ (λ≠-1).(2)平面上另有一点C ,若存在两个实数t s ,且1=+t s ,使t s +=.两者等价(证明选讲)例2 判断下列各题中的向量是否共线:(1)21245a e e =-,12110b e e =-;其中1e ,2e 不共线 (2)12a e e =+,1222b e e =-,其中1e ,2e 共线.提问:以上的例题中,“12,e e 不共线”有什么意义?四、巩固练习1.已知,都是非零向量,且,32=+求证://.2.已知向量1222a e e =-,213()b e e =--,求证:a 与b 是共线向量。

高中数学必修4教学案:第二章平面向量向量的数乘精品

高中数学必修4教学案:第二章平面向量向量的数乘精品

高中数学必修4教学案:第二章平面向量向量的数乘精品2.2.3向量的数乘教学目标:1.理解向量数乘的含义及向量数乘的运算律;2.培养学生在学习向量数乘的过程中能够相互合作,在不断探求新知识中,培养学生抽象概括能力和逻辑思维能力.教学重点:向量数乘的定义及几何意义.教学难点:向量数乘的几何意义的理解.教学方法:问题探究学习.教学过程:一、情境引入一条细绳横贯东西,一只蚂蚁在细绳上做匀速直线运动,若蚂蚁从O点向东方向一秒钟的位移对应的向量为a.a二、学生活动问题1 在图中作出同一方向上3秒钟的位移对应的向量,你能式子表示吗?问题2 学生讨论3a是何种运算?3a是数量还是向量?(初步理解数与向量积的定义)的大小和方问题3 蚂蚁向西3秒钟的位移对应的向量又怎样表示?那a向又如何确定?(学生继续探求向量数乘的含义,并能结合图形来继续对数乘进行探究)三、建构数学1.表述给出实数与向量的积的定义:一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作a λ,它的长度与方向规定如下:(1)|λa |||λ=a ;(2)当0λ>时,λa 的方向与a 的方向相同;当0λ<时,λa 的方向与a 的方向相反;当a =0时,λa =0;当0λ= 时,λa =0.实数λ与向量a 相乘,叫做向量的数乘.向量的加法、减法、数乘向量的综合运算叫向量的线性运算.2.对向量数乘理解的深入.问题4 当0λ= 时,λa =0;若a =0,0λ≠会有λa =0吗?问题5 实数有哪些运算律?能不能结合实数的运算律去探求向量数乘的运算律.(当给出几个实数的运算律之后,可以类比到向量进行以下运算律的验证).(1)(λμa )=()λμa ;(2)()λμ+a= λa+μa ;(3)λ(a +b )=λa +λb .四、数学运用1. 例题.例1 已知向量a 和向量b ,求作向量-2.5a 和向量2a -3b . 例2 计算:(1)3(a -b )-2(a +2b );(2)2(2a +6b -3c )-3(-3a +4b -2c ).课本思考:向量数乘与实数数乘有哪些相同点和不同点?2.练习.(1)计算:ba①3(-4a +5b );② 6(2a -4b )-(3a -2b ).(2)如图,已知向量a ,b ,求作向量:①-2a ;②-a +b ;③2a -b.(3)已知向量a=e 1+2e 2,b=3e 1-5e 2,求4a -3b (用e 1,e 2表示).(4)已知OA 和OB 是不共线的向量,()AP t AB t R =∈,试用OA 和OB表示OP .(5)已知非零向量a ,求向量1 |a |a 的模.五、要点归纳与方法小结:本节课学习了以下内容:1.实数与向量积的定义;2.实数与向量积的几何意义;3.实数与向量的积的运算律.ab。

高中数学(苏教版)必修4精品教学案全集:第2章第四课时向量的数乘(一)

高中数学(苏教版)必修4精品教学案全集:第2章第四课时向量的数乘(一)

第四课时向量的数乘(一)教学目标:掌握实数与向量积的定义,理解实数与向量积的几何意义,掌握实数与向量的积的运算律,理解两个向量共线的条件,能够运用两向量共线条件判定两向量是否平行.教学重点:实数与向量积的定义;实数与向量积的运算律;教学难点:对向量共线的理解.教学过程:Ⅰ.复习回顾前面两节课,我们一起学习了向量加减法运算.这一节,我们将在加法运算基础上研究相同向量和的简便计算及其推广.Ⅱ.讲授新课在代数运算中,a+a+a=3a,故实数乘法可以看成是相同实数加法的简便计算方法,所以相同向量的求和运算也有类似的简便计算.上述过程推广后即为实数与向量的积.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,其长度和方向规定如下:(1)(2)根据实数与向量的积的定义,我们可以验证下面的运算律.2.实数与向量的积的运算律(1)(2)(3)说明:对于运算律的验证要求学生通过作图来进行.3.向量b与非零向量a共线的充要条件是有且只有一个实数λ,使b=λa.说明:(1)推证过程引导学生自学;(2)可让学生思考把“非零向量”的“非零”去掉后,是否正确,目的是通过0与任意向量的平行来加强学生对于充要条件的认识.下面我们通过例题分析来进一步熟悉向量与实数积的定义、运算律及两向量共线的充要条件的应用.[例1]若3m+2n=a,m-3n=b,其中a,b是已知向量,求m,n.分析:此题可把已知条件看作向量m、n的方程,通过方程组的求解获得m、n.解:评述:在此题求解过程中,利用了实数与向量的积以及它所满足的交换律、结合律,从而解向量的二元一次方程组的方法与解实数的二元一次方程组的方法一致.[例2]凸四边形ABCD的边AD、BC的中点分别为E、F,求证EF→=12(AB→+DC→).证法一:构造三角形,使EF作为三角形中位线,借助于三角形中位线定理解决.证法二:创造相同起点,以建立向量间关系Ⅲ.课堂练习课本P66练习1,2,3,4.Ⅳ.课时小结通过本节学习,要求大家掌握实数与向量的积的定义,掌握实数与向量的积的运算律,理解两个向量共线的充要条件,并能在解题中加以运用.Ⅴ.课后作业课本P68习题 5,6,7。

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》

高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学必修4 2.2.3 向量的数乘》

向量的数乘
教学目标:1理解向量数乘的含义及数乘的几何意义;
2掌握向量数乘的运算律;
3体会类比迁移的思想方法。

教学重点:实数与向量积的意义及实数与向量积得运算律。

教学难点:实数与向量积的意义。

一、创设问题情境
问题一物体做匀速直线运动,一秒钟的位移对应的向量,那么在同一方向上3秒钟的位移对应的向量怎样表示?是吗?怎样用图形表示?
二、建构数学
1向量的数乘
一般地,实数与向量的积是一个,记作,它的长度
和方向规定如下:
〔1〕;
〔2〕当时,与方向,当时,与方向;特别地,当时,;当时,。

〔3〕向量数乘的定义。

2向量数乘的运算律
〔1〕;
〔2〕;
〔3〕。

〔4〕特别地, = ;。

三、数学应用
例1、、是两个非零向量,判断以下各命题的真假,并说明理由。

〔1〕的方向与的方向相同,且的模是的模的2倍;
〔2〕与是一对相反向量;
〔3〕的方向与的方向相反,且的模是的模的倍。

例2、如图,向量,,求作向量:
〔1〕-2 〔2〕〔3〕2
四、课堂练习
1.试判断以下说法的正误,并说明理由
(1)假设,那么;
(2)假设非零向量满足,,那么与同向;
(3)对于实数和向量,假设,那么;
(4)对于实数和向量,假设,那么。

2.向量,,求〔用表示〕。

3.计算:
〔1〕〔2〕
(3)〔4〕
五、课堂小结
1、向量的数乘运算;
2、利用向量数乘运算画图
六、课后作业
1、向量,,求〔用表示〕。

2非零向量,求向量的模。

3假设,其中是向量,求。

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高一数学教学案(55)
必修4_02 向量的数乘
班级 姓名
目标要求
1.理解向量数乘的含义,及向量数乘的运算律;
2.理解两个向量共线的含义,并能运用它们证明简单的几何问题.
重点难点
重点:实数与向量积的定义、运算律、向量共线定理; 难点:向量共线定理的应用.
教学过程:
一、问题情境 二、建构数学 1.实数与向量的积
2.实数与向量的积的运算律
3.向量共线定理:
4.三点共线的充要条件:
三、典例剖析
例1 已知向量a 和向量b ,求作向量 2.5a - 和向量23a b -
.
例2 计算:
a
b
(1)3()2(2)a b a b --+ ; (2)2(263)3(342)a b c a b c +---+-
例3 已知两个非零向量12,e e
不共线,且12122ke e e ke ++
和共线,求k .
例4 如图2-2-11,OAB ∆中,C 为直线AB 上一点,(1).AC CB λλ=≠-
求证:1OA OB OC λλ
+=+

拓展:设,OA OB 不共线,点C 在O ,A ,B 所在平面内,且1),,OC t OA tOB t R =-+∈
(()
求证:A ,B ,C 三点共线.
四、课堂练习
1、=--+)]24()82(2
1[31 .
2、已知向量12122,35a e e b e e =+=-
,求43a b - .
图2-2-11
B
3
、(5),28,3(),2
AB a b BC a b CD a b A B D =+=-+=- 设求证、、共线.
4、已知OA OB 和是不共线向量,AP t AB t R =∈ ()
,试用OA OB
和表示OP .
5、如图,在ABC ∆中,1
2
CD AE DA EB ==,记,B C a C A b == , 求证:1()3
DE b a =- .
高一数学作业(55)
班级 姓名 得分
1、若向量,a b ,且2(43)3(54)03
a c c
b -+-=
,则c =___________.
2、已知AM 是∆ABC 的BC 边上的中线,若AB a = ,AC b = ,则AM =
. 3、3____5
C AB AC AB AC BC ==
点在线段上,且,则.
4、若平行四边形ABCD 的中心为O ,P 为该平行四边形外一点,PO a =
,那么 PA PB PC PD +++=

5、12121,,(,,_____a b c a b R λλλλλ=+∈=
已知不共线,且)若c 与b 共线,则.
6、点E 在ABC ∆的边BC 上,且CE=3EB ,设,A B a A C b == ,则AE =________ .
(用,a b 表示)
7、设点P ,Q 是线段AB 的三等分点,若,OA a OB b ==
,则OP = .
OQ = (用,a b
表示)
. 8、在矩形ABCD 中,两对角线交于点O ,若3BC a = ,2DC b =
,求AO .
C
9、已知:12121223,2,63AB e e CB e e CD e e =+=-+=+
,试问:A 、C 、D 三点是否共线?
并说明理由.
10、如图,已知3AD AB = ,3DE BC = ,证明:,AC AE
共线.
E
A
11、设D ,E ,F 分别是ABC ∆的边BC ,CA ,AB 上的点,且111
,,234
AF AB BD BC CE CA =
==。

若记,AB m CA n == ,试用,m n 表示,,DE EF FD
.。

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