2020江苏高考数学(理)(提高版)大一轮复习课件:第6章 第32课 向量的概念与线性运算
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第六章 平面向量与复数 第32课 向量的概念与线性运算
栏
目 导
链教材 ·夯基固本 研题型 ·技法通关
航
链教材 ·夯基固 本
激活思维 1. (必修 4P67 练习 4 改编)化简:A→B+C→D+D→A+B→C=____0____. 【解析】注意结果不是 0,是零向量. 2. (必修 4P62 习题 5 改编)判断下列四个命题:①若 a∥b,则 a=b;②若|a|=|b|, 则 a=b;③若|a|>|b|,则 a>b;④若 a∥b,b∥c,则 a∥c.其中正确的个数是____0____. 【解析】对于①,a 与 b 的长度可能不相同,故①错;对于②,a 与 b 的模相等, 但方向不一定相同,故②错;对于③,向量不能比较大小,故③错;对于④,若 b= 0,则 a 与 c 不一定平行,故④错.
知识梳理
1. 向量的有关概念 向量:既有大小又有方向的量叫作向量.向量的大小叫向量的__长___度__(或模). 2. 几个特殊的向量 (1) 零向量:____长___度__为___零___的__向___量_,记作____0___,其方向是任意的. (2) 单位向量:__长__度___等___于__1__个__单___位___长__度___的_.向量 (3) 平行向量:__方___向___相__同___或___相__反___的___非__零__,向平量行向量又称为共线向量,规 定 0 与任一向量共线. (4) 相等向量:__长___度__相___等___且__方___向___相__同___的__.向量 (5) 相反向量:__长__度___相___等__且___方___向__相___反___的__向. 量
O→P=nb-ma,P→G=O→G-O→P=13-ma+13b,由 P,G,Q 三点共线得,存在实数 λ,
使得P→Q=λP→G,即 nb-ma=λ13-ma+13λb,从而n-=m13=λ,λ13-m,
消去 λ,得1n+m1
=3.
向量的平行和共线问题
已知非零向量 a 和 b 不共线. (1) 若A→B=a+b,B→C=2a+8b,C→D=3(a-b),求证:A,B,D 三点共线;
-3xC→D.因为 O 在线段 CD(不含 C,D 两点)上运动,所以 0<-3x<1,所以-13<x<0.
如图,G 是△OAB 的重心,P,Q 分别是边 OA,OB 上的动点,且 P,G, Q 三点共线.
(1) 设P→G=λP→Q,试将O→G用 λ,O→P,O→Q表示出来; 【解答】 O→G=O→P+P→G=O→P+λP→Q=O→P+λ(O→Q-O→P) =(1-λ)O→P+λO→Q.
所以1x+1y为定值.
如图,经过△OAB 的重心 G 的直线与 OA,OB 分别交于点 P,Q,设O→P= mO→A,O→Q=nO→B,m,n∈R,则1n+m1 =____3____.
【解析】设O→A=a,O→B=b,由题意知O→G=23×12(O→A+O→B)=13(a+b),P→Q=O→Q-
(2) 若 ka+b 和 a+kb 共线,求实数 k 的值. 【解答】 因为 ka+b 与 a+kb 共线,所以存在实数 λ,使得 ka+b=λ(a+kb), 即 ka+b=λa+λkb,所以(k-λ)a=(λk-1)b. 因为 a,b 是两个不共线的非零向量,所以 k-λ=λk-1=0,所以 k2-1=0,所 以 k=±1. 经检验,k=±1 均符合题意. 【精要点评】利用平面向量基本定理进行点共线和向量共线的相关运算时,如果 已知点共线,则很容易得到向量共线;如果已知向量共线来证明点共线,必须找到这 两个向量的公共点.
【思维引导】结合向量的线性运算先证明向量共线,进而证明三点共线. 【解答】 因为A→B=a+b,B→C=2a+8b,C→D=3(a-b), 所以B→D=B→C+C→D=2a+8b+3(a-b)=2a+8b+3a-3b=5(a+b)=5A→B,所以 A→B与B→D共线. 又A→B,B→D有公共点 B,所以 A,B,D 三点共线.
在△ABC 中,点 D 在线段 BC 的延长线上,且B→C=3C→D,点 O 在线段 CD 上(与点 C,D 不重合),若A→O=xA→B+(1-x)A→C,则 x 的取值范围是___-__13_,__0_ ___.
【解析】因为A→O=xA→B+A→C-xA→C,所以A→O-A→C=x(A→B-A→C),即C→O=xC→B=
3. 已知 D,E,F 分别是△ABC 的边 BC,CA,AB 的中点,且B→C=a,C→A=b, 给出下列各式:①A→D=-12a-b;②B→E=a+12b;③C→F =-12a+12b;④A→D+B→E+C→F =0.其中正确的是__①___②___③__④_.(填序号)
【解析】A→D=A→C+C→D=-C→A-D→C=-12a-b,B→E=B→C+C→E=a+12b,C→F = 12(C→B+C→A)=-12a+12b,所以A→D+B→E+C→F =0.故①②③④都正确.
2. 已知在△ABC 中,点 D,E 分别为 AC,AB 上的点,且 DA=2CD,EB=2AE, 若B→C=a,C→A=b,则以 a,b 为基底表示D→E=__-__13_a_+__13_b___.
【解析】因为D→E=A→E-A→D=13A→B--23C→A=13(C→B-C→A)+23C→A=-13a+13b.
【精要点评】正确运用向量的加法和减法是解答本题的关键.
(2018·全国卷Ⅰ改编)在△ABC 中,AD 为 BC 边上的中线,E 为 AD 的中 点,若以向量A→B与A→C为基底,则E→B=___34_A→_B__-__14_A→_C___.
【解析】如图,E→B=A→B-A→E=A→B-12A→D=A→B-12×12(A→B+A→C)=34A→B-14A→C.
5. 向量的数乘 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 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 λ=0 时,λa=____0____. 注:向量的加法、减法、数乘统称为向量的线性运算. 6. 两个向量共线定理 向量 b 与非零向量 a 共线⇔有且只有一个实数 λ,使得 b=λa.
3. (必修 4P57 习题 2 改编)对于非零向量 a,b,“a∥b”是“a+b=0”成立的 __必___要___不___充__分_条件.
【解析】由 a+b=0,可得 a=-b,即得 a∥b,但 a∥b,不一定有 a=-b,所 以“a∥b”是“a+b=0”成立的必要不充分条件.
4. (必修 4P60 例 1 改编)如图,在正六边形 ABCDEF 中,B→A+C→D+E→F = E,所以B→A+C→D+E→F =C→D+D→E+E→F =C→F .
5. (必修 4P68 习题 10 改编)在△ABC 中,若|A→B|=|A→C|=|A→B-A→C|,则△ABC 的 形状是__等___边___三__角___形_.
【解析】由A→B-A→C=C→B,知△ABC 的三边相等,所以△ABC 是等边三角形.
3. 向量的加法 (1) 运用平行四边形法则时,将两个已知向量平移到公共起点,和向量是 ___以___公__共___点___为__起___点__的对角线所对应的向量. (2) 运用向量加法的三角形法则时,要特别注意“首尾相接”,即第二个向量要 以 ___第__一___个___向__量___的___终__点为 起 点 , 即 由 第 一 个 向 量 的 起 点 指 向 __第___二___个___向__量___的___终__点的向量为和向量. 4. 向量的减法 将两个已知向量平移到公共起点,差向量是___减__向___量___的终点指向__被__减___向___量_ 的终点的向量.注意方向指向被减向量.
5. 如图,在△OCB 中,已知 A 是 BC 的中点,D 是 OB 上一点,且O→D=2D→B, DC 和 OA 交于点 E,设O→A=a,O→B=b.
(1) 用 a 和 b 分别表示向量O→C,D→C;
【解答】 由题意知,A 是 BC 的中点,且O→D=23O→B.由平行四边形法则,得O→B+ O→C=2O→A,所以O→C=2O→A-O→B=2a-b,D→C=O→C-O→D=(2a-b)-23b=2a-53b.
又向量O→A与O→B不共线,所以mn=--1=t,t, 消去 t,化简得 m+n=1.
课堂评价 1. 下列命题中为真命题的是__①___②___.(填序号) ①对任意的两个向量 a,b,向量 a-b 与 b-a 是相反向量; ②在△ABC 中,A→B+B→C-A→C=0; ③在四边形 ABCD 中,(A→B+B→C)-(C→D+D→A)=0; ④在△ABC 中,A→B-A→C=B→C.
4. 已知向量 a,b,c 中任意两个都不共线,且 a+b 与 c 共线,b+c 与 a 共线, 则向量 a+b+c=____0____.
【解析】依题意,设 a+b=mc,b+c=na,则有(a+b)-(b+c)=mc-na,即 a -c=mc-na.又 a 与 c 不共线,于是有 m=-1,n=-1,a+b=-c,a+b+c=0.
研题型 ·技法通 关
课堂导学 向量的线性运算 如图,在平行四边形 ABCD 中,M 是 BC 的中点,N 是对角线 AC 上的点, 且A→N=3N→C,设A→B=a,A→D=b,试用 a,b 分别表示A→M,M→N.
【思维引导】观察图形中线段 AM,MN 与 AB,AD 的关系即可.
【解答】因为 M 是 BC 的中点,所以B→M=12B→C=12b, 所以A→M=A→B+B→M=a+12b. 因为A→N=3N→C,所以A→N=34A→C=34(a+b), 所以M→N=A→N-A→M=-14a+14b.
已知点 C 在△OAB 的边 AB 所在的直线上,O→C=mO→A+nO→B,求证:m
+n=1. 【解答】因为点 C 在△OAB 的边 AB 所在的直线上,所以B→A∥A→C,又B→A=O→A-
O→B,A→C=O→C-O→A=mO→A+nO→B-O→A,所以A→C=(m-1)·O→A+nO→B.因为 B→A ∥A→C , 所以可设A→C=tB→A,即(m-1)O→A+nO→B=tO→A-tO→B.
(2) 设O→P=xO→A,O→Q=yO→B,求证:1x+1y为定值. 【解答】 由(1)知O→G=(1-λ)O→P+λO→Q=(1-λ)xO→A+λyO→B.因为 G 是△OAB 的
重心, 所以O→G=23O→M=23×12(O→A+O→B)=13O→A+13O→B. 因所为以O1x→+A,1y=O→3B(不1-共λ线)+,3λ所=以3,λ1y-=λ13,x=13,
已知 e1,e2 是夹角为23π 的两个单位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2,若 a·b 5
=0,则 k 的值为____4____.
【解析】由题知 e1·e2=-12,又 a·b=0,所以 a·b=(e1-2e2)·(ke1+e2)=k|e1|2-2ke1·e2
+e1·e2-2|e2|2=2k-52=0,解得 k=54.
【解析】①是真命题,因为(a-b)+(b-a)=a+(-b)+b+(-a)=a+(-a)+b+ (-b)=(a-a)+(b-b)=0,所以 a-b 与 b-a 是相反向量.②是真命题,因为A→B+B→C -A→C=A→C-A→C=0,所以命题成立.③是假命题,因为A→B+B→C=A→C,C→D+D→A=C→A, 所以(A→B+B→C)-(C→D+D→A)=A→C-C→A=A→C+A→C≠0,所以该命题不成立.④是假命 题,因为A→B-A→C=A→B+C→A=C→B≠B→C,所以该命题不成立.
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激活思维 1. (必修 4P67 练习 4 改编)化简:A→B+C→D+D→A+B→C=____0____. 【解析】注意结果不是 0,是零向量. 2. (必修 4P62 习题 5 改编)判断下列四个命题:①若 a∥b,则 a=b;②若|a|=|b|, 则 a=b;③若|a|>|b|,则 a>b;④若 a∥b,b∥c,则 a∥c.其中正确的个数是____0____. 【解析】对于①,a 与 b 的长度可能不相同,故①错;对于②,a 与 b 的模相等, 但方向不一定相同,故②错;对于③,向量不能比较大小,故③错;对于④,若 b= 0,则 a 与 c 不一定平行,故④错.
知识梳理
1. 向量的有关概念 向量:既有大小又有方向的量叫作向量.向量的大小叫向量的__长___度__(或模). 2. 几个特殊的向量 (1) 零向量:____长___度__为___零___的__向___量_,记作____0___,其方向是任意的. (2) 单位向量:__长__度___等___于__1__个__单___位___长__度___的_.向量 (3) 平行向量:__方___向___相__同___或___相__反___的___非__零__,向平量行向量又称为共线向量,规 定 0 与任一向量共线. (4) 相等向量:__长___度__相___等___且__方___向___相__同___的__.向量 (5) 相反向量:__长__度___相___等__且___方___向__相___反___的__向. 量
O→P=nb-ma,P→G=O→G-O→P=13-ma+13b,由 P,G,Q 三点共线得,存在实数 λ,
使得P→Q=λP→G,即 nb-ma=λ13-ma+13λb,从而n-=m13=λ,λ13-m,
消去 λ,得1n+m1
=3.
向量的平行和共线问题
已知非零向量 a 和 b 不共线. (1) 若A→B=a+b,B→C=2a+8b,C→D=3(a-b),求证:A,B,D 三点共线;
-3xC→D.因为 O 在线段 CD(不含 C,D 两点)上运动,所以 0<-3x<1,所以-13<x<0.
如图,G 是△OAB 的重心,P,Q 分别是边 OA,OB 上的动点,且 P,G, Q 三点共线.
(1) 设P→G=λP→Q,试将O→G用 λ,O→P,O→Q表示出来; 【解答】 O→G=O→P+P→G=O→P+λP→Q=O→P+λ(O→Q-O→P) =(1-λ)O→P+λO→Q.
所以1x+1y为定值.
如图,经过△OAB 的重心 G 的直线与 OA,OB 分别交于点 P,Q,设O→P= mO→A,O→Q=nO→B,m,n∈R,则1n+m1 =____3____.
【解析】设O→A=a,O→B=b,由题意知O→G=23×12(O→A+O→B)=13(a+b),P→Q=O→Q-
(2) 若 ka+b 和 a+kb 共线,求实数 k 的值. 【解答】 因为 ka+b 与 a+kb 共线,所以存在实数 λ,使得 ka+b=λ(a+kb), 即 ka+b=λa+λkb,所以(k-λ)a=(λk-1)b. 因为 a,b 是两个不共线的非零向量,所以 k-λ=λk-1=0,所以 k2-1=0,所 以 k=±1. 经检验,k=±1 均符合题意. 【精要点评】利用平面向量基本定理进行点共线和向量共线的相关运算时,如果 已知点共线,则很容易得到向量共线;如果已知向量共线来证明点共线,必须找到这 两个向量的公共点.
【思维引导】结合向量的线性运算先证明向量共线,进而证明三点共线. 【解答】 因为A→B=a+b,B→C=2a+8b,C→D=3(a-b), 所以B→D=B→C+C→D=2a+8b+3(a-b)=2a+8b+3a-3b=5(a+b)=5A→B,所以 A→B与B→D共线. 又A→B,B→D有公共点 B,所以 A,B,D 三点共线.
在△ABC 中,点 D 在线段 BC 的延长线上,且B→C=3C→D,点 O 在线段 CD 上(与点 C,D 不重合),若A→O=xA→B+(1-x)A→C,则 x 的取值范围是___-__13_,__0_ ___.
【解析】因为A→O=xA→B+A→C-xA→C,所以A→O-A→C=x(A→B-A→C),即C→O=xC→B=
3. 已知 D,E,F 分别是△ABC 的边 BC,CA,AB 的中点,且B→C=a,C→A=b, 给出下列各式:①A→D=-12a-b;②B→E=a+12b;③C→F =-12a+12b;④A→D+B→E+C→F =0.其中正确的是__①___②___③__④_.(填序号)
【解析】A→D=A→C+C→D=-C→A-D→C=-12a-b,B→E=B→C+C→E=a+12b,C→F = 12(C→B+C→A)=-12a+12b,所以A→D+B→E+C→F =0.故①②③④都正确.
2. 已知在△ABC 中,点 D,E 分别为 AC,AB 上的点,且 DA=2CD,EB=2AE, 若B→C=a,C→A=b,则以 a,b 为基底表示D→E=__-__13_a_+__13_b___.
【解析】因为D→E=A→E-A→D=13A→B--23C→A=13(C→B-C→A)+23C→A=-13a+13b.
【精要点评】正确运用向量的加法和减法是解答本题的关键.
(2018·全国卷Ⅰ改编)在△ABC 中,AD 为 BC 边上的中线,E 为 AD 的中 点,若以向量A→B与A→C为基底,则E→B=___34_A→_B__-__14_A→_C___.
【解析】如图,E→B=A→B-A→E=A→B-12A→D=A→B-12×12(A→B+A→C)=34A→B-14A→C.
5. 向量的数乘 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 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 λ=0 时,λa=____0____. 注:向量的加法、减法、数乘统称为向量的线性运算. 6. 两个向量共线定理 向量 b 与非零向量 a 共线⇔有且只有一个实数 λ,使得 b=λa.
3. (必修 4P57 习题 2 改编)对于非零向量 a,b,“a∥b”是“a+b=0”成立的 __必___要___不___充__分_条件.
【解析】由 a+b=0,可得 a=-b,即得 a∥b,但 a∥b,不一定有 a=-b,所 以“a∥b”是“a+b=0”成立的必要不充分条件.
4. (必修 4P60 例 1 改编)如图,在正六边形 ABCDEF 中,B→A+C→D+E→F = E,所以B→A+C→D+E→F =C→D+D→E+E→F =C→F .
5. (必修 4P68 习题 10 改编)在△ABC 中,若|A→B|=|A→C|=|A→B-A→C|,则△ABC 的 形状是__等___边___三__角___形_.
【解析】由A→B-A→C=C→B,知△ABC 的三边相等,所以△ABC 是等边三角形.
3. 向量的加法 (1) 运用平行四边形法则时,将两个已知向量平移到公共起点,和向量是 ___以___公__共___点___为__起___点__的对角线所对应的向量. (2) 运用向量加法的三角形法则时,要特别注意“首尾相接”,即第二个向量要 以 ___第__一___个___向__量___的___终__点为 起 点 , 即 由 第 一 个 向 量 的 起 点 指 向 __第___二___个___向__量___的___终__点的向量为和向量. 4. 向量的减法 将两个已知向量平移到公共起点,差向量是___减__向___量___的终点指向__被__减___向___量_ 的终点的向量.注意方向指向被减向量.
5. 如图,在△OCB 中,已知 A 是 BC 的中点,D 是 OB 上一点,且O→D=2D→B, DC 和 OA 交于点 E,设O→A=a,O→B=b.
(1) 用 a 和 b 分别表示向量O→C,D→C;
【解答】 由题意知,A 是 BC 的中点,且O→D=23O→B.由平行四边形法则,得O→B+ O→C=2O→A,所以O→C=2O→A-O→B=2a-b,D→C=O→C-O→D=(2a-b)-23b=2a-53b.
又向量O→A与O→B不共线,所以mn=--1=t,t, 消去 t,化简得 m+n=1.
课堂评价 1. 下列命题中为真命题的是__①___②___.(填序号) ①对任意的两个向量 a,b,向量 a-b 与 b-a 是相反向量; ②在△ABC 中,A→B+B→C-A→C=0; ③在四边形 ABCD 中,(A→B+B→C)-(C→D+D→A)=0; ④在△ABC 中,A→B-A→C=B→C.
4. 已知向量 a,b,c 中任意两个都不共线,且 a+b 与 c 共线,b+c 与 a 共线, 则向量 a+b+c=____0____.
【解析】依题意,设 a+b=mc,b+c=na,则有(a+b)-(b+c)=mc-na,即 a -c=mc-na.又 a 与 c 不共线,于是有 m=-1,n=-1,a+b=-c,a+b+c=0.
研题型 ·技法通 关
课堂导学 向量的线性运算 如图,在平行四边形 ABCD 中,M 是 BC 的中点,N 是对角线 AC 上的点, 且A→N=3N→C,设A→B=a,A→D=b,试用 a,b 分别表示A→M,M→N.
【思维引导】观察图形中线段 AM,MN 与 AB,AD 的关系即可.
【解答】因为 M 是 BC 的中点,所以B→M=12B→C=12b, 所以A→M=A→B+B→M=a+12b. 因为A→N=3N→C,所以A→N=34A→C=34(a+b), 所以M→N=A→N-A→M=-14a+14b.
已知点 C 在△OAB 的边 AB 所在的直线上,O→C=mO→A+nO→B,求证:m
+n=1. 【解答】因为点 C 在△OAB 的边 AB 所在的直线上,所以B→A∥A→C,又B→A=O→A-
O→B,A→C=O→C-O→A=mO→A+nO→B-O→A,所以A→C=(m-1)·O→A+nO→B.因为 B→A ∥A→C , 所以可设A→C=tB→A,即(m-1)O→A+nO→B=tO→A-tO→B.
(2) 设O→P=xO→A,O→Q=yO→B,求证:1x+1y为定值. 【解答】 由(1)知O→G=(1-λ)O→P+λO→Q=(1-λ)xO→A+λyO→B.因为 G 是△OAB 的
重心, 所以O→G=23O→M=23×12(O→A+O→B)=13O→A+13O→B. 因所为以O1x→+A,1y=O→3B(不1-共λ线)+,3λ所=以3,λ1y-=λ13,x=13,
已知 e1,e2 是夹角为23π 的两个单位向量,a=e1-2e2,b=ke1+e2,若 a·b 5
=0,则 k 的值为____4____.
【解析】由题知 e1·e2=-12,又 a·b=0,所以 a·b=(e1-2e2)·(ke1+e2)=k|e1|2-2ke1·e2
+e1·e2-2|e2|2=2k-52=0,解得 k=54.
【解析】①是真命题,因为(a-b)+(b-a)=a+(-b)+b+(-a)=a+(-a)+b+ (-b)=(a-a)+(b-b)=0,所以 a-b 与 b-a 是相反向量.②是真命题,因为A→B+B→C -A→C=A→C-A→C=0,所以命题成立.③是假命题,因为A→B+B→C=A→C,C→D+D→A=C→A, 所以(A→B+B→C)-(C→D+D→A)=A→C-C→A=A→C+A→C≠0,所以该命题不成立.④是假命 题,因为A→B-A→C=A→B+C→A=C→B≠B→C,所以该命题不成立.