高中数学人教A版必修四第二章 3.1数乘向量 Word练习题含答案
人教A高中数学必修4第二章 向量数乘运算及其几何意义
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)
1→ → 解析:因为AB=- CD, 2 1 所以 AB∥CD,且 AB= CD, 2 所以四边形 ABCD 为梯形.
答案:C
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11 3. 22a+8b-4a-2b=________. 3
1 11 1 1 4 4 2 解析: 22a+8b-4a-2b= (2a+8b)- (4a-2b)= a+ b- a+ b=2b-a. 3 3 3 3 3 3 6
→ → → → → → (2)(AB+CD)+(BC+DE)-(EF-EA) → → → → → → =(AB+BC)+(CD+DE)-(EF-EA) → → → → → → → → =AC+CE+EA-EF=AE+EA-EF=-EF.
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探究二 [典例 2]
向量的线性运算
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01 课前 自主梳理
02 课堂 合作探究
03 课后 巩固提升
课时作业
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[自主梳理] 一、相反向量 与 a 长度相等,方向相反 的向量,叫作 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. 3.a+(-a)= (-a)+a =0. 4.若 a 与 b 互为相反向量,则 a= -b ,b= -a ,a+b=0.
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解法二
→ → → → → → → → (AB-CD)-(AC-BD)=AB-CD-AC+BD
高中人教A版数学必修4:习题课(三) Word版含解析
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一、选择题1.对于非零向量ab 下列说法不正确的是( )A .若a =b 则|a |=|b |B .若a ∥b 则a =b 或a =-bC .若a ⊥b 则a ·b =0D .a ∥b 与ab 共线是等价的答案:B解析:根据平面向量的概念和性质可知a ∥b 只能保证a 与b 的方向相同或相反但模长不确定因此B 错误.2.设向量ab 满足|a +b |=10|a -b |=6则a ·b =( )A .1B .2C .3D .5答案:A解析:将已知两式左右两边分别平方得⎩⎪⎨⎪⎧ a 2+2a ·b +b 2=10a 2-2a ·b +b 2=6两式相减并除以4可得a ·b =1 3.设xy ∈R 向量a =(x 1)b =(1y )c =(2-4)且a ⊥cb ∥c 则|a +b |等于( )A 5B 10C .2 5D .10答案:B解析:∵a ⊥c ∴2x -4=0x =2又b ∥c ∴2y +4=0∴y =-2∴a +b =(x +11+y )=(3-1). ∴|a +b |=10 4.对于非零向量αβ定义一种向量积:α°β=α·ββ·β已知非零向量ab 的夹角θ∈⎝⎛⎭⎫π4,π2且a °bb °a 都在集合⎩⎨⎧⎭⎬⎫ ⎪⎪n 2n ∈N 中则a °b =( ) A 52或32 B 12或32C .1D 12答案:D解析:a °b =a ·b b ·b =|a |·|b |cos θ|b |2=|a |cos θ|b |=n 2n ∈N ①同理可得b °a =b ·a a ·a =|a |·|b |cos θ|a |2=|b |cos θ|a |=m 2m ∈N ②再由a 与b 的夹角θ∈⎝⎛⎭⎫π4,π2可得cos 2θ∈⎝⎛⎭⎫0,12①②两式相乘得cos 2θ=mn 4mn ∈N ∴m =n =1∴a °b =n 2=12选D 二、填空题7.若向量OA →=(1-3)|OB →|=|OA →|OA →·OB →=0则|AB →|=________答案:2 5解析:因为|AB →|2=|OB →-OA →|2=|OB →|2+|OA →|2-2OA →·OB →=10+10-0=20所以|AB →|=20=2 58.已知向量ab 满足|a |=1|b |=3a +b =(31)则向量a +b 与向量a -b 的夹角是________.答案:2π3解析:因为|a -b |2+|a +b |2=2|a |2+2|b |2所以|a -b |2=2|a |2+2|b |2-|a +b |2=2+6-4=4故|a -b |=2因此cos 〈a -ba +b 〉=(a -b )·(a +b )|a -b |·|a +b |=1-34=-12故所求夹角是2π3 9.设正三角形ABC 的面积为2边ABAC 的中点分别为DEM 为线段DE 上的动点则MB →·MC →+BC →2的最小值为________. 答案:532 解析:设正三角形ABC 的边长为2a 因为正三角形ABC 的面积为2所以a 2=233设MD =x (0≤x ≤a )则ME =a -xMB →·MC →+BC →2=(MD →+DB →)·(ME →+EC →)+BC →2=MD →·ME →+MD →·EC →+DB →·ME →+DB →·EC →+BC →2=-x (a -x )+xa cos120°+(a -x )a cos120°+a 2cos60°+4a 2=x 2-ax +4a 2当x =a 2时MB →·MC →+BC →2取得最小值⎝⎛⎭⎫a 22-a ×a 2+4a 2=154a 2=532三、解答题10.已知|a |=4|b |=8a 与b 的夹角是120°(1)求a ·b 及|a +b |的值;(2)当k 为何值时(a +2b )⊥(k a -b )?解:(1)a ·b =|a ||b |cos120°=-16|a +b |=(a +b )2=a 2+b 2+2a ·b=4 3(2)由题意知(a +2b )·(k a -b )=k a 2+(2k -1)a ·b -2b 2=0即16k -16(2k -1)-2×64=0解得k =-711.如图在△OAB 中P 为线段AB 上一点且OP →=xOA →+yOB →(1)若AP →=PB →求xy 的值;(2)若AP →=3PB →|OA →|=4|OB →|=2且OA →与OB →的夹角为60°求OP →·AB →的值.解:(1)若AP →=PB →则OP →=12OA →+12OB → 故x =y =12(2)若AP →=3PB →则OP →=14OA →+34OB → OP →·AB →=错误!·(错误!-错误!)=-14OA →2-12OA →·OB →+34OB →2 =-14×42-12×4×2×cos60°+34×22 =-3能力提升12.已知A (10)B (5-2)C (84)D (46)那么四边形ABCD 为( )A .正方形B .菱形C .梯形D .矩形答案:D解析:AB →=(4-2)BC →=(36).AB →·BC →=4×3+(-2)×6=0故AB →⊥BC →又DC →=(4-2)故 AB →=DC →又|AB →|=20=2 5|BC →|=45=3 5故|AB →|≠|BC →|所以四边形ABCD 为矩形.13.在平面直角坐标系中已知三点A (40)B (t 2)C (6t )t ∈R O 为坐标原点.(1)若△ABC 是直角三角形求t 的值;(2)若四边形ABCD 是平行四边形求|OD →|的最小值.解:(1)由题意得AB →=(t -42)AC →=(2t )BC →=(6-tt -2)若∠A =90°则AB →·AC →=0即2(t -4)+2t =0∴t =2;若∠B =90°则AB →·BC →=0即(t -4)(6-t )+2(t -2)=0∴t =6±22;若∠C =90°则AC →·BC →=0即2(6-t )+t (t -2)=0无解∴满足条件的t 的值为2或6±2 2(2)若四边形ABCD 是平行四边形则AD →=BC →设点D 的坐标为(xy )即(x -4y )=(6-tt -2)∴⎩⎪⎨⎪⎧x =10-t y =t -2即D (10-tt -2) ∴|OD →|=(10-t )2+(t -2)2=2t 2-24t +104∴当t =6时|OD →|取得最小值4 2。
2022版《优化方案》高中数学人教A版必修四文档:第二章章末优化总结 Word版含答案
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章末优化总结, )平面对量的概念与性质理解向量、共线向量、相等向量、单位向量、向量的模、夹角等概念.突显向量“形”的特征是充分运用向量并结合数学对象的几何意义解题的重要前提.关于平面对量a ,b ,c 有下列三个命题: ①若b ⊥c ,则(a +c )·b =a·b ;②若a =(1,k ),b =(-2,6),a ∥b ,则k =-3;③非零向量a 和b 满足|a|=|b|=|a -b|,则a 与a +b 的夹角为60°. 其中真命题的序号为________.(写出全部真命题的序号)[解析] ①由于b ⊥c ,所以b ·c =0,所以(a +c )·b =a ·b +c ·b =a ·b ;②a ∥b ,且a ≠0⇒b =λa ⇒1-2=k6⇒k =-3;③|a|=|b|=|a -b|⇒a ,b ,a -b 构成等边三角形,a 与a +b 的夹角应为30°. 所以真命题为①②. [答案] ①②平面对量的线性运算1.向量的加法、减法和数乘向量的综合运算,通常叫作向量的线性运算,主要是运用它们的运算法则、运算律,解决三点共线、两线段平行、线段相等、求点的坐标等问题.2.理解向量的有关概念[如平行向量(共线向量)、相等与相反向量、平面对量基本定理、单位向量等]及其相应运算的几何意义,并能机敏应用基向量、平行四边形法则、三角形法则等,是求解有关向量线性运算问题的基础.如图,在△ABC 中,AQ →=QC →,AR →=13AB →,BQ 与CR 相交于点I ,AI 的延长线与边BC 交于点P .(1)用AB →和AC →分别表示BQ →和CR →;(2)假如AI →=AB →+λBQ →=AC →+μCR →,求实数λ和μ的值; (3)确定点P 在边BC 上的位置.[解] (1)由AQ →=12AC →,可得BQ →=BA →+AQ →=-AB →+12AC →,又AR →=13AB →,所以CR →=CA →+AR →=-AC →+13AB →.(2)将BQ →=-AB →+12AC →,CR →=-AC →+13AB →,代入AI →=AB →+λBQ →=AC →+μCR →,则有AB →+λ⎝⎛⎭⎫-AB →+12AC →=AC →+μ⎝⎛⎭⎫-AC →+13AB →, 即(1-λ)AB →+12λAC →=13μAB →+(1-μ)AC →.所以⎩⎨⎧1-λ=13μ,12λ=1-μ,解得⎩⎨⎧λ=45μ=35.(3)设BP →=mBC →,AP →=nAI →.由(2),知AI →=15AB →+25AC →,所以BP →=AP →-AB →=nAI →-AB →=n ⎝⎛⎭⎫15AB →+25AC →-AB →=2n 5AC →+⎝⎛⎭⎫n 5-1AB →=mBC →=mAC →-mAB →,所以⎩⎨⎧-m =n 5-1,m =2n 5,解得⎩⎨⎧m =23,n =53.所以BP →=23BC →,即BP PC=2.即点P 是BC 上靠近点C 的三等分点.平面对量的数量积求平面对量的数量积的方法有两个:一个是依据数量积的定义,另一个是依据坐标.定义法是a·b =|a||b|·cos θ,其中θ为向量a ,b 的夹角;坐标法是a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2)时,a·b =x 1x 2+y 1y 2.利用数量积可以求长度,也可推断直线与直线的关系(相交的夹角以及垂直),还可以通过向量的坐标运算转化为代数问题解决.(1)设单位向量m =(x ,y ),b =(2,-1).若m ⊥b ,则|x +2y |=________. (2)已知两个单位向量a ,b 的夹角θ为60°,c =t a +(1-t )b ,若b·c =0,则t =________.[解析] (1)由于单位向量m =(x ,y ),则x 2+y 2=1.① 若m ⊥b ,则m·b =0,即2x -y =0.②由①②解得x 2=15,所以|x |=55,|x +2y |=5|x |= 5.(2)法一:由于b·c =0, 所以b ·[t a +(1-t )b ]=0, 即t a·b +(1-t )b 2=0. 又由于|a |=|b |=1,θ=60°,所以12t +1-t =0,所以t =2.法二:由t +(1-t )=1知向量a ,b ,c 的终点A 、B 、C 共线,在平面直角坐标系中设a =(1,0),b =⎝⎛⎭⎫12,32,则c =⎝⎛⎭⎫32,-32.把a 、b 、c 的坐标代入c =t a +(1-t )b ,得t =2.[答案] (1)5 (2)2平面对量的应用平面对量的应用主要体现在两个方面,一是在平面几何中的应用,向量的加法运算和平行,数乘向量和相像,距离、夹角和数量积之间有着亲密联系,因此利用向量方法可以解决平面几何中的相关问题.二是在物理中的应用,主要是解决力、位移、速度等问题.如图所示,G 为△AOB 的中线OM 的中点,过点G 作直线分别交OA ,OB 于点P ,Q ,设OPOA=m ,OQ OB =n ,试推断1m +1n是否为定值.[解] 设OA →=a ,OB →=b , 则OG →=12OM →=14(OA →+OB →)=14a +14b . 所以PG →=OG →-OP →=14a +14b -m a=⎝⎛⎭⎫14-m a +14b . PQ →=OQ →-OP →=nOB →-mOA →=n b -m a .由于PG →与PQ →共线,所以PG →=λPQ →(λ∈R ), 即⎝⎛⎭⎫14-m a +14b =λ(n b -m a ). 所以⎩⎨⎧14-m =-λm ,14=λn .消去λ得14-m =-m 4n ⇒14m -1=-14n .所以1m +1n=4为定值.质量m =2.0 kg 的木块在平行于斜面对上的拉力F =10 N 的作用下,沿斜面角θ=30°的光滑斜面对上滑行|s |=2.0 m 的距离,如图所示(g 取9.8m/s 2).(1)分别求物体所受各力在这一过程中对物体做的功;(2)在这一过程中,物体所受各力对物体做的功的代数和是多少;(3)求物体所受合外力对物体所做的功,并指出它与物体所受各个力对物体做功的代数和之间有什么关系.[解] (1)木块受三个力的作用,重力G ,拉力F 和支持力F N ,如题图所示,拉力F 与位移s 方向相同,所以拉力对木块所做的功为W F =F ·s =|F||s |cos 0°=20(J).支持力对木块所做的功为W F N =F N ·s =0. 重力G 对物体所做的功为W G =G ·s =|G||s|cos(90°+θ)=-19.6(J). (2)物体所受各力对物体做功的代数和为 W =W F +W F N +W G =0.4(J).(3)物体所受合外力的大小为|F 合|=|F |-|G |sin 30°=0.2(N). 所以,物体所受合外力对物体所做的功为W =F 合·s =0.4(J).所以,物体所受合外力对物体所做的功,与物体所受各力对物体做功的代数和相等.1.O 为平面上的一个定点,A 、B 、C 是该平面上不共线的三点,若(OB →-OC →)·(OB →+OC →-2OA →)=0,则△ABC 是( )A .以AB 为底边的等腰三角形 B .以BC 为底边的等腰三角形 C .以AB 为斜边的直角三角形D .以BC 为斜边的直角三角形解析:选B.由题意知(OB →-OC →)·(OB →+OC →-2OA →)=CB →·(AB →+AC →)=0,如图所示,其中AB →+AC →=2AD →(点D 为线段BC 的中点),所以AD ⊥BC ,即AD 是BC 的中垂线,所以AB =AC ,即△ABC 为等腰三角形.故选B.2.已知e 为单位向量,|a |=4,a 与e 的夹角为23π,则a 在e 方向上的投影为________.解析:依据定义知a 在e 方向上的投影为|a |cos 2π3=-2.答案:-23.已知向量a =(6,2),b =⎝⎛⎭⎫-4,12,直线l 过点A (3,-1)且与向量a +2b 垂直,则直线l 的方程为________. 解析:设B (x ,y )为l 上任意一点,则AB →=(x -3,y +1),又a +2b =(6,2)+2⎝⎛⎭⎫-4,12=(-2,3),由题意得AB →·(a +2b )=0,所以(x -3,y +1)·(-2,3)=-2(x -3)+3(y +1)=0,即2x -3y -9=0.答案:2x -3y -9=04.设向量a ,b 满足|a |=|b |=1,且|2a -b |= 5. (1)求|2a -3b |的值;(2)求3a -b 与a -2b 的夹角.解:(1)由于|2a -b |2=4a 2-4a ·b +b 2 =4-4a ·b +1=5, 所以a ·b =0.由于|2a -3b |2=4a 2+9b 2=4+9=13, 所以|2a -3b |=13.(2)设3a -b 与a -2b 的夹角为θ,则cos θ=(3a -b )·(a -2b )|3a -b |·|a -2b |=3a 2+2b 210·5=552=22,又由于θ∈[0,π],所以θ=π4为所求.5.如图,平行四边形ABCD 中,AB →=a ,AD →=b ,H 、M 分别是AD 、DC 的中点,BC 上一点F 使BF =13BC .(1)以a 、b 为基底表示向量AM →与HF →;(2)若|a|=3,|b|=4,a 与b 的夹角为120°,求AM →·HF →.解:(1)由已知得AM →=AD →+DM →=12a +b .HF →=HD →+DC →+CF →=12b +a +(-23b )=a -16b .(2)由已知得a·b =|a||b|cos 120°=3×4×(-12)=-6,从而AM →·HF →=(12a +b )·(a -16b )=12|a |2+1112a·b -16|b |2=12×32+1112×(-6)-16×42=-113., [同学用书单独成册])(时间:100分钟,分数:120分)一、选择题(本大题共有10小题,每小题4分,共40分.在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列说法正确的是( ) A .共线向量的方向相同 B .零向量是0C .长度相等的向量叫做相等向量D .共线向量是在一条直线上的向量解析:选B.对A ,共线向量的方向相同或相反,错误;对B ,零向量是0,正确;对C ,方向相同且长度相等的向量叫做相等向量,错误;对D ,共线向量所在直线可能平行,也可能重合,错误.故选B.2.已知A 、B 、D 三点共线,存在点C ,满足CD →=43CA →+λCB →,则λ=( )A.23 B .13C .-13D .-23解析:选C.由于A ,B ,D 三点共线,所以存在实数t ,使AD →=tAB →,则CD →-CA →=t (CB →-CA →),即CD →=CA→+t (CB →-CA →)=(1-t )CA →+tCB →,所以⎩⎪⎨⎪⎧1-t =43,t =λ,即λ=-13.3.已知向量a =(1,2),b =(1,0),c =(3,4).若λ为实数,(a +λb )∥c ,则λ=( )A.14 B .12 C .1 D .2解析:选B.a +λb =(1+λ,2),由(a +λb )∥c 得(1+λ)×4-3×2=0,所以λ=12.4.已知点O ,N 在△ABC 所在平面内,且|OA →|=|OB →|=|OC →|,NA →+NB →+NC →=0,则点O ,N 依次是△ABC 的( )A .重心,外心B .重心,内心C .外心,重心D .外心,内心解析:选C.由|OA →|=|OB →|=|OC →|知,O 为△ABC 的外心;由NA →+NB →+NC →=0,得AN →=NB →+NC →,取BC边的中点D ,则AN →=NB →+NC →=2ND →,知A 、N 、D 三点共线,且AN =2ND ,故点N 是△ABC 的重心.5.已知向量a =(cos θ,sin θ),其中θ∈⎝⎛⎭⎫π2,π,b =(0,-1),则a 与b 的夹角等于( )A .θ-π2B .π2+θC.3π2-θ D .θ解析:选C.设a 与b 的夹角为α,a ·b =cos θ·0+sin θ·(-1)=-sin θ,|a |=1,|b |=1,所以cos α=a ·b|a ||b |=-sin θ=cos(3π2-θ),由于θ∈⎝⎛⎭⎫π2,π,α∈[0,π], y =cos x 在[0,π]上是递减的,所以α=3π2-θ,故选C.6.已知等边三角形ABC 的边长为1,BC →=a ,CA →=b ,AB →=c ,则a·b -b ·c -c·a 等于( )A .-32B .32C .-12D .12解析:选D.由平面对量的数量积的定义知,a·b -b·c -c·a =|a||b|cos(π-C )-|b||c|cos(π-A )-|c||a|cos(π-B )=cos(π-C )-cos(π-A )-cos(π-B )=-cos C +cos A +cos B =cos 60°=12.故选D.7.已知平面对量a ,b ,|a |=1,|b |=3,且|2a +b |=7,则向量a 与向量a +b 的夹角为( ) A.π2 B .π3 C.π6 D .π解析:选B.由于|2a +b |2=4|a |2+4a·b +|b |2=7,|a |=1,|b |=3, 所以4+4a·b +3=7,a·b =0,所以a ⊥b .如图所示,a 与a +b 的夹角为∠COA ,由于tan ∠COA =|CA ||OA |=3,所以∠COA =π3,即a 与a +b 的夹角为π3.8.在△ABC 中,∠BAC =60°,AB =2,AC =1,E ,F 为边BC 的三等分点,则AE →·AF →=( ) A.53 B .54 C.109 D .158解析:选A.依题意,不妨设BE →=12EC →,BF →=2FC →,则有AE →-AB →=12(AC →-AE →),即AE →=23AB →+13AC →;AF →-AB →=2(AC →-AF →),即AF →=13AB →+23AC →.所以AE →·AF →=(23AB →+13AC →)·(13AB →+23AC →)=19(2AB →+AC →)·(AB →+2AC →) =19(2AB →2+2AC →2+5AB →·AC →) =19(2×22+2×12+5×2×1×cos 60°)=53,故选A. 9.已知非零向量a ,b ,c 满足a +b +c =0,向量a ,b 的夹角为60°,且|b |=|a |=1,则向量a 与c 的夹角为( )A .60°B .30°C .120°D .150°解析:选D.由于a +b +c =0,所以c =-(a +b ),所以|c |2=(a +b )2=a 2+b 2+2a·b =2+2cos 60°=3,所以|c |= 3.又c·a =-(a +b )·a =-a 2-a·b =-1-cos 60°=-32,设向量c 与a 的夹角为θ,则cos θ=a·c|a ||c |=-323×1=-32,由于0°≤θ≤180°,所以θ=150°.10.在△ABC 中,AC =6,BC =7,cos A =15,O 是△ABC 的内心,若OP →=xOA →+yOB →,其中0≤x ≤1,0≤y ≤1,则动点P 的轨迹所掩盖的面积为( )A.103 6 B .53 6 C.103 D .203解析:选A.如图,由于OP →=xOA →+yOB →,其中0≤x ≤1,0≤y ≤1,所以动点P 的轨迹所掩盖的区域是以OA ,OB 为邻边的平行四边形OAMB ,则动点P 的轨迹所掩盖的面积S =AB ×r ,r 为△ABC 的内切圆的半径.在△ABC 中,由向量的减法法则得BC →=AC →-AB →,所以BC →2=(AC →-AB →)2,即|BC →|2=|AC →|2+|AB →|2-2|AC →||AB →|cos A ,由已知得72=62+|AB →|2-12·|AB →|×15,所以5|AB →|2-12|AB →|-65=0,所以|AB →|=5.所以S △ABC =12×6×5×sin A =66,又O 为△ABC 的内心,故O 到△ABC 各边的距离均为r ,此时△ABC 的面积可以分割为三个小三角形的面积的和,所以S △ABC =12(6+5+7)×r ,即12(6+5+7)×r =66, 所以r =263,故所求的面积S =AB ×r =5×236=1036.二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在题中横线上)11.已知向量a =(2,3),b =(-1,2),若m a +4b 与a -2b 共线,则m 的值为________. 解析:m a +4b =(2m -4,3m +8),a -2b =(4,-1),由于m a +4b 与a -2b 共线, 所以-1(2m -4)=4(3m +8),解得m =-2. 答案:-212.如图,在四边形ABCD 中,AC 和BD 相交于点O ,设AD →=a ,AB →=b ,若AB →=2DC →,则AO →=________(用向量a 和b 表示).解析:由于AO →=μAC →=μ(AD →+DC →)=μ⎝⎛⎭⎫a +12b =μa +μ2b . 由于μ+μ2=1,解得μ=23.所以AO →=23a +13b .答案:23a +13b13.已知两点A (-1,0),B (-1,3),O 为坐标原点,点C 在第一象限,且∠AOC =120°.设 OC →=-3OA →+λOB →(λ∈R ),则λ=________.解析:由题意,得OC →=-3(-1,0)+λ(-1,3)=(3-λ,3λ),由于∠AOC =120°,所以OA →·OC →|OA →||OC →|=-12,即λ-3(3-λ)2+3λ2=-12,解得λ=32.答案:3214.已知菱形ABCD 的边长为2,∠BAD =120°,点E ,F 分别在边BC 、DC 上,BC =3BE ,DC =λDF .若AE →·AF →=1,则λ的值为________.解析:由于AE →=AB →+BE →=AB →+13AD →,AF →=AD →+DF →=AD →+1λAB →,所以AE →·AF →=(AB →+13AD →)·(AD →+1λAB →)=1λAB →2+1+3λ3λAD →·AB →+13AD →2=4λ+1+3λ3λ×2×2×cos 120°+43=10-2λ3λ=1.解得λ=2.答案:215.若将向量a =(1,2)绕原点按逆时针方向旋转π4得到向量b ,则b 的坐标是________.解析:如图,设b =(x ,y ), 则|b |=|a |=5,a·b =|a||b |·cos π4=5×5×22=522,又x 2+y 2=5,a·b =x +2y ,得x +2y =522,解得x =-22,y =322(舍去x =322,y =22).故b =⎝⎛⎭⎫-22,322.答案:⎝⎛⎭⎫-22,322三、解答题(本大题共5小题,共55分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 16.(本小题满分10分)已知a ,b ,c 是同一平面内的三个向量,其中a =(1,2). (1)若|c |=25,且c ∥a ,求c 的坐标;(2)若|b |=52,且a +2b 与2a -b 垂直,求a 与b 的夹角θ. 解:(1)由a =(1,2),得|a |=12+22=5,又|c |=25,所以|c |=2|a |. 又由于c ∥a ,所以c =±2a ,所以c =(2,4)或c =(-2,-4).(2)由于a +2b 与2a -b 垂直,所以(a +2b )·(2a -b )=0, 即2|a |2+3a ·b -2|b |2=0,将|a |=5,|b |=52代入,得a·b =-52. 所以cos θ=a·b|a|·|b |=-1,又由θ∈[0,π],得θ=π,即a 与b 的夹角为π.17.(本小题满分10分)在平面直角坐标系xOy 中,已知点A (1,4),B (-2,3),C (2,-1).(1)求AB →,AC →及|AB →+AC →|;(2)设实数t 满足(AB →-tOC →)⊥OC →,求t 的值.解: (1)由于A (1,4),B (-2,3),C (2,-1).所以AB →=(-3,-1),AC →=(1,-5),AB →+AC →=(-2,-6), |AB →+AC →|=(-2)2+(-6)2=210.(2)由于(AB →-tOC →)⊥OC →,所以(AB →-tOC →)·OC →=0, 即AB →·OC →-tOC →2=0,由于AB →·OC →=-3×2+(-1)×(-1)=-5, OC →2=22+(-1)2=5,所以-5-5t =0,所以t =-1.18.(本小题满分10分)已知向量OP 1→、OP 2→、OP 3→满足条件OP 1→+OP 2→+OP 3→=0,|OP 1→|=|OP 2→|=|OP 3→|=1. 求证:△P 1P 2P 3是正三角形.证明:由于OP 1→+OP 2→+OP 3→=0,所以OP 1→+OP 2→=-OP 3→,所以(OP 1→+OP 2→)2=(-OP 3→)2,所以|OP 1→|2+|OP 2→|2+2OP 1→·OP 2→=|OP 3→|2,所以OP 1→·OP 2→=-12,又cos ∠P 1OP 2=OP 1→·OP 2→|OP 1→|·|OP 2→|=-12,所以∠P 1OP 2=120°.所以|P 1P 2→|=|OP 2→-OP 1→|=(OP 2→-OP 1→)2=OP 1→2+OP 2→2-2OP 1→·OP 2→= 3.同理可得|P 2P 3→|=|P 3P 1→|= 3. 故△P 1P 2P 3是等边三角形.19.(本小题满分12分)已知正方形ABCD ,E 、F 分别是CD 、AD 的中点,BE 、CF 交于点P .求证: (1)BE ⊥CF ; (2)AP =AB .证明:如图建立直角坐标系xOy ,其中A 为原点,不妨设AB =2,则A (0,0),B (2,0),C (2,2),E (1,2),F (0,1). (1)BE →=OE →-OB →=(1,2)-(2,0)=(-1,2), CF →=OF →-OC →=(0,1)-(2,2)=(-2,-1),由于BE →·CF →=-1×(-2)+2×(-1)=0,所以BE →⊥CF →,即BE ⊥CF .(2)设P (x ,y ),则FP →=(x ,y -1),CF →=(-2,-1),由于FP →∥CF →,所以-x =-2(y -1),即x =2y -2.同理,由BP →∥BE →,得y =-2x +4,代入x =2y -2.解得x =65,所以y =85,即P ⎝⎛⎭⎫65,85. 所以AP →2=⎝⎛⎭⎫652+⎝⎛⎭⎫852=4=AB →2,所以|AP →|=|AB →|,即AP =AB .若OA →=a ,OB →20.(本小题满分13分)(1)如图,设点P ,Q 是线段AB 的三等分点,=b ,试用a ,b 表示OP →,OQ →,并推断OP →+OQ →与OA →+OB →的关系.(2)受(1)的启示,假如点A 1,A 2,A 3,…,A n -1是AB 的n (n ≥3)等分点,你能得到什么结论?请证明你的结论.解:(1)OP →=OA →+AP →=OA →+13AB →=OA →+13(OB →-OA →)=23OA →+13OB →=23a +13b .同理OQ →=13a +23b .OP →+OQ →=a +b =OA →+OB →.(2)结论:OA 1→+OA n -1→=OA 2→+OA n -2→=…=OA →+OB →.证明如下:由(1)可推出OA 1→=OA →+AA 1→=OA →+1n AB →=OA →+1n (OB →-OA →)=n -1n OA →+1n OB →,所以OA 1→=n -1n a +1n b ,同理OA n -1→=1n a +n -1nb ,所以OA 1→+OA n -1→=a +b =OA →+OB →. 又OA 2=n -2n a +2nb ,OA n -2→=2n a +n -2n b ,所以OA 2→+OA n -2→=a +b =OA →+OB →,…,因此有OA 1→+OA n -1→=OA 2→+OA n -2→=…=OA →+OB →.。
2022秋新教材高中数学课时跟踪检测四向量的数乘运算新人教A版必修第二册
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向量的数乘运算层级(一) “四基”落实练1.(多选)下列各式计算正确的是( ) A.(-7)×6a=-42aB.a-2b+2(a+b)=3aC.a+b-(a+b)=0D.(a-b)-3(a+b)=-2a-4b解析:选ABD 根据向量数乘的运算律可验证A、B正确;C错误,因为向量的和、差及数乘运算的结果仍为一个向量,而不是实数;D正确,(a-b)-3(a+b)=a-b-3a-3b=-2a-4b.2.点C在直线AB上,且AC=3AB,则BC等于 ( ) A.-2AB B.ABC.-AB D.2AB解析:选D 如图,AC=3AB,所以BC=2AB.3.已知O是△ABC所在平面内一点,D为BC边中点,且2OA+OB+OC=0,则( ) A.AO=2OD B.AO=ODC.AO=3OD D.2AO=OD解析:选B 因为D为BC的中点,所以OB+OC=2OD,所以2OA+2OD=0,所以OA=-OD,所以AO=OD.4.已知向量a,b是两个不共线的向量,且向量m a-3b与a+(2-m)b共线,则实数m 的值为 ( ) A.-1或3 B.C.-1或4 D.3或4解析:选A 因为向量m a-3b与a+(2-m)b共线,且向量a,b是两个不共线的向量,所以m=,解得m=-1或m=3.5.(多选)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( )A.2a-3b=4e且a+2b=-2eB.存在相异实数λ,μ,使λa-μb=0C.x a+y b=0(其中实数x,y满足x+y=0)D.已知梯形ABCD,其中AB=a,CD=b解析:选AB 由2a-3b=-2(a+2b)得到b=-4a,故A可以;λa-μb=0,λa =μb,又λ≠μ,故B可以;当x=y=0时,有x a+y b=0,但b与a不一定共线,故C不可以;梯形ABCD中,没有说明哪组对边平行,故D不可以.故选A、B.6.已知a,b是不共线的向量,AB=λa+2b,AC=a+(λ-1)b,且A,B,C三点共线,则实数λ=________.解析:因为A,B,C三点共线,所以存在实数k使AB=k AC.因为AB=λa+2b,AC =a+(λ-1)b,所以λa+2b=k[a+(λ-1)b].因为a与b不共线,所以解得λ=2或λ=-1.答案:-1或27.已知点C在线段AB上,且=,则AC=________AB,BC=________AB.解析:因为C在线段AB上,且=,所以AC与AB方向相同,BC与AB方向相反,且=,=,所以AC=AB,BC=-AB.答案: -8.化简:(1)2(3a-2b)+3(a+5b)-5(4b-a);(2)[2(2a+8b)-4(4a-2b)].解:(1)2(3a-2b)+3(a+5b)-5(4b-a)=6a-4b+3a+15b-20b+5a=14a-9b.(2)[2(2a+8b)-4(4a-2b)]=(4a+16b-16a+8b)=(-12a+24b)=-2a+4b.层级(二) 能力提升练1.如图,在△ABC中,AB=a,AC=b,DC=3BD,AE= 2EC,则AB=( )A.-a+b B.a-bC.a+b D.-a+b解析:选D 由平面向量的三角形法则,可知DE=DC+CE=BC+=(AC-AB)-AC=-AB+AC=-a+b.故选D. 2.设a,b是两个不共线的向量.若向量k a+2b与8a+k b的方向相反,则k=________.解析:因为向量k a+2b与8a+k b的方向相反,所以k a+2b=λ(8a+k b)⇒⇒k=-4(因为方向相反,所以λ<0⇒k<0).答案:-43.如图所示,在△ABC中,D为BC边上的一点,且BD=2DC,若AC=m AB+n AD (m,n∈R),则m-n=________.解析:由题意得BC=3DC,则AC=AB+BC=AB+3DC=AB+3(AC-AD)=AB+3AC-3AD,AC=-AB+AD,则m=-,n=,那么m-n=--=-2.答案:-24.在平行四边形ABCD中,M,N分别是DC,BC的中点.已知AM=c,AN=d,试用c,d表示AB和AD.解:如图,设AB=a,AD=b.∵M,N分别是DC,BC的中点,∴BN=b,DM―→=a.∵在△ADM和△ABN中,①×2-②,得b=(2c-d),②×2-①,得a=(2d-c).∴AB=d-c,AD=c-d.5.如图所示,在△ABC中,D,F分别是边BC,AC的中点,且AE=AD,AB=a,AC=b.(1)用a,b表示AD,AE,AF,BE,BF;(2)求证:B,E,F三点共线.解:(1)如图,延长AD到G,使AG=2AD,连接BG,CG,得到平行四边形ABGC.则AG=a+b,AD=AG=(a+b),AE=AD=(a+b),AF=AC=b,BE=AE-AB=(a+b)-a=(b-2a),BF=AF -AB=b-a=(b-2a).(2)证明:由(1)知,BE=BF,∴BE,BF共线.又∵BE,BF有公共点B,∴B,E,F三点共线.6.已知e,f为两个不共线的向量,若四边形ABCD满足AB=e+2f,BC=-4e-f,CD =-5e-3f.(1)用e,f表示AD;(2)求证:四边形ABCD为梯形.解:(1)AD=AB+BC+CD=(e+2f)+(-4e-f)+(-5e-3f)=(1-4-5)e+(2-1-3)f=-8e-2f.(2)证明:因为AD=-8e-2f=2(-4e-f)=2BC,所以AD与BC方向相同,且AD的长度为BC的长度的2倍,即在四边形ABCD中,AD∥BC,且AD≠BC,所以四边形ABCD是梯形.层级(三) 素养培优练1.如图,在△ABC中,延长CB到D,使BD=BC,当点E在线段AD上移动时,若AE=λAB+μAC,则t=λ-μ的最大值是_________.解析:设AE=k AD,0≤k≤1,则AE=k(AC+2CB)=k[AC+2(AB-AC)]=2k AB-k AC.∵AE=λAB+μAC,且AB与AC不共线,∴∴t=λ-μ=3k.又0≤k≤1,∴当k=1时,t取最大值3.故t=λ-μ的最大值是3.答案:32.如图,将45°直角三角板和30°直角三角板拼在一起,其中45°直角三角板的 斜边与30°直角三角板的30°角所对的直角边重合,若DB=x DC+y DA,求x,y的值.解:如图,先过B作BE⊥DC交DC的延长线于点E,再过点A作AF⊥BE交BE于点F,由∠ACD=45°,∠BCA=90°,得∠BCE=45°,则CE=BE,设CE=BE=mCD,则AF=(m+1)CD,BF=(m-1)DA,AB=2AD.在Rt△AFB中,AF2+BF2=AB2,所以[(m+1)CD]2+[(m-1)DA]2=(2 DA)2,解得m=,故DB=DC+CE+EB=DC+ DC+DA=(1+)DC+DA,故x=1+,y=.。
人教A版数学高二向量的数乘运算及其几何意义精选试卷练习(含答案)4

).
A. a0
B.|a |
2e8.设
e
1
,e是两个不共线的向量,若向量
2
C. 1 a
m
e
1
k
e
2
(
k
R
)与向量
n
2
2e1
共线,则
A. k 0
B. k 1
C. k 2
D. k 1 2
29.如果向量 a 与向量b 不平行,则与 a, b 都不平行的向量是 (
).
A.3a 2b
48. 已知 x 是未知向量,解下列方程:
(1) 2x 3a (x 3b)
(2)) 20(x
a
) 3( 2 ax
49.如图所示,四边形OADB 是平行四边形,且 BM 3 BC ,1CN 13 CD ,设 OA a ,
OB b ,试用 a, b 表示OM ,ON, MN .
43.证明:若向量OA,OB,OC 的终点 A ,B,C共线,则存在实数,,且 1 ,
试卷第 5页,总 6页
使得OC OA OB ,反之也成立.
44.如图,在 ABC 中, BAC 60 , BAC 的平分线交 BC 于点 D.若 AB 4
,
且 AD
AC A1BR,求 AD .
人教 A 版数学高二向量的数乘运算及其几何意义精选试卷练
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姓名:
习(含答案)
班级:
考号:
评卷人 得分
一、单选题
1.已知轴上的单位向量 e , a 3e ,则 a 在轴上的坐标为( )
A.3
B.-3
2.设点 P 为 ABC 内一点,且 2PA 2PB PC 0 ,则 SABP : SABC (
高中数学第二章平面向量2.2.3向量数乘运算及其几何意义课后习题新人教A版必修4

高中数学第二章平面向量223向量数乘运算及其几何意义课后习题新人教A 版必修4一、A 组1.已知非零向量 a, b 满足a +4b =0,则( )C a 与b 的方向相同D. a 与b 的方向相反解析:T a +4b =0,二 a =-4b, | a |= 4| b | ,且 a 与 b 的方向相反.答案:D1妙 4- BCA.1 -BA-BCB. Z:BA - BCC.--D.--I 1 IICD = -(CA + CB 解析:T 点D 是边AB 的中点,二).I~~TV 1I r^(CA + CB -BA + BC.•卫dg )=上.故选D .答案:D3.设a, b 不共线 J =a +k b, =n a +b(k ,m€ R),则A , B C 三点共线时有( )A.k=mB.km-仁0C km+1=0D.k+m=0i-1解析:若ABC 三点共线,则’共线,I I.存在唯一实数入,使二上=入“,.a +kb =X (m a +b),A. | a |+ 4| b |= 0B. a 与b 是相反向量2.如图所示1加=1*即 a +k b = Xm a + 入 b, •」几一/• km=1.即 km-1=0.答案:BA. △ ABC 的内部B. AC 边所在直线上C. AB 边所在直线上D. BC 边所在直线上4.如图,已知 lAB =a, AC =b,図/=3。
£,用a, b 表示眉D ,贝则4DA. a +Jb3 1B. 4a+4bC. ]a + ; b)5.已知P 是厶ABC 所在平面内的一点,池色=入卩月+PB ,其中入€ R 则点P —定在(上+解析:,兀入PP R, .UP R»PACB +•上P加••虽以共线.•••C P,A三点共线,故选B.答案:B6.化简:3(6a+»-^k 解析:原式=18a+3b-9a- 3b=9a.答案:9a7.如图,在平行四边形ABCD^ , E是CD的中点,且人月=a,4D=b,贝肖E = _____________________________________________________________________________I I I I I I解析:BE=BC^-CE = AD +答案—a+b &导学号08720054 在△ ABC中,点M为边AB的中点,若。
人教新课标A版高一数学《必修4》2.2.3 向量数乘运算及其几何意义
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课后总结
1.实数与向量可以进行数乘运算,但不能进行加减运算, 例如 λ+a,λ-a 是没有意义的. 2.λa 的几何意义就是把向量 a 沿着 a 的方向或反方向扩 a 大或缩小为原来的|λ|倍.向量 表示与向量 a 同向的单 |a| 位向量.
谢谢大家!
2 2 1 解:原式=3(4a-3b)+9b-6(6a-7b) 8 2 7 = a-2b+ b-a+ b 3 9 6
8 2 7 5 11 = 3-1 a+ -2+9+6 b=3a-18b
5 11 = (3i+2j)- (2i-j) 3 18 10 11 11 34 71 =5i+ 3 j- 9 i+18j= 9 i+18j.
自我检测
→等 1.如图所示, D 是△ABC 的边 AB 上的中点, 则向量CD 于( B ) 1→ → A.BC+2BA 1→ → C.-BC-2BA 1→ → B.-BC+2BA 1→ → D.BC-2BA
1→ → → → → 解析 CD=BD-BC=2BA-BC.
2 1 2.设 a=3i+2j,b=2i-j,试用 i,j 表示向量 [(4a-3b)+ b- 3 3 1 4(6a-7b)].
小结 对数乘运算的理解,关键是对实数的作用的认识, λ>0 时,λa 与 a 同向,模是|a|的 λ 倍;λ<0 时,λa 与 a 反向, 模是|a|的-λ 倍;λ=0 时,λa=0.
跟踪训练 1 下面给出四个命题: ① 对于实数 m 和向量 a、b,恒有 m(a-b)=ma-mb; ② 对于实数 m、n 和向量 a,恒有(m-n) a=ma-na; ③ 若 ma=mb(m∈R),则有 a=b; ④ 若 ma=na (m,n∈R,a≠0),则 m=n. 其中正确命题的个数是( C ) A.1 B.2 C.3 D.4
高中数学三维设计人教A版浙江专版必修4讲义第二章2.22.2.3向量数乘运算及其几何意义含答案
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2.2.3向量数乘运算及其几何意义预习课本P87~90,思考并完成以下问题(1)向量数乘的定义及其几何意义是什么?(2)向量数乘运算满足哪三条运算律?(3)向量共线定理是怎样表述的?(4)向量的线性运算是指的哪三种运算?[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.(2)运算律:设λ,μ为任意实数,则有:①λ(μa)=(λμ)a;②(λ+μ)a=λa+μa;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,如λ+a,λ-a均无法运算.(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.向量共线的条件向量a(a≠0)与b共线,当且仅当有唯一一个实数λ,使b=λa.[点睛] (1)定理中a 是非零向量,其原因是:若a =0,b ≠0时,虽有a 与b 共线,但不存在实数λ使b =λa 成立;若a =b =0,a 与b 显然共线,但实数λ不唯一,任一实数λ都能使b =λa 成立.(2)a 是非零向量,b 可以是0,这时0=λa ,所以有λ=0,如果b 不是0,那么λ是不为零的实数.3.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 及任意实数λ,μ1,μ2,恒有λ(μ1a ±μ2b )=λμ1a ±λμ2b .[小试身手]1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)λa 的方向与a 的方向一致.( )(2)共线向量定理中,条件a ≠0可以去掉.( )(3)对于任意实数m 和向量a ,b ,若ma =mb ,则a =b .( ) 答案:(1)× (2)× (3)×2.若|a |=1,|b |=2,且a 与b 方向相同,则下列关系式正确的是( ) A .b =2a B .b =-2a C .a =2b D .a =-2b答案:A3.在四边形ABCD 中,若AB =-12CD ,则此四边形是( )A .平行四边形B .菱形C .梯形D .矩形答案:C4.化简:2(3a +4b )-7a =______. 答案:-a +8b[例1] 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 .[活学活用] 化简下列各式:(1)2(3a -2b )+3(a +5b )-5(4b -a ); (2)16[]2(2a +8b )-4(4a -2b ). 解:(1)原式=6a -4b +3a +15b -20b +5a =14a -9b . (2)原式=16(4a +16b -16a +8b )=16(-12a +24b )=-2a +4b .[典例]N 分别是DE ,BC 的中点,已知BC =a ,BD =b ,试用a ,b 分别表示DE ,CE ,MN .[解] 由三角形中位线定理,知DE 綊12BC ,故DE =12BC ,即DE =12a . CE =CB +BD +DE =-a +b +12a =-12a +b .MN =MD +DB +BN =12ED +DB +12BC=-14a -b +12a =14a -b .如图,四边形OADB 是以向量OA =a ,OB =b 为边的平行四边形.又BM =13BC ,CN =13CD ,试用a ,b 表示OM ,ON ,MN .解:∵BM =13BC =16BA =16(OA -OB )=16(a -b ),∴OM =OB +BM =b +16a -16b =16a +56b .∵CN =13CD =16OD ,∴ON =OC +CN =12OD +16OD=23OD =23(OA +OB )=23(a +b ). ∴MN =ON -OM =23(a +b )-16a -56b =12a -16b .1.已知两个非零向量a 与b 不共线,AB =a +b ,BC =2a +8b ,CD =3(a -b ),求证:A ,B ,D 三点共线.证明:∵AB =a +b ,BC =2a +8b ,CD =3(a -b ),∴BD =BC +CD =2a +8b +3(a -b )=2a +8b +3a -3b =5(a +b )=5AB . ∴AB ,BD 共线, 又∵它们有公共点B , ∴A ,B ,D 三点共线.题点二:利用向量的共线确定参数2.已知a ,b 是不共线的两个非零向量,当8a +kb 与ka +2b 共线时,求实数k 的值. 解:∵8a +kb 与ka +2b 共线,∴存在实数λ,使得8a +kb =λ(ka +2b ), 即(8-λk )a +(k -2λ)b =0.∵a 与b 不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧8-λk =0,k -2λ=0,解得λ=±2,题点三:几何图形形状的判定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.AB AC AB AC AB AC层级一 学业水平达标1.若|a |=5,b 与a 的方向相反,且|b |=7,则a =( ) A .57bB .-57bC .75bD .-75b解析:选B b 与a 反向,故a =λb (λ<0),|a |=-λ|b |,则5=-λ×7,所以λ=-57,∴a =57b .2.已知a =5e ,b =-3e ,c =4e ,则2a -3b +c =( ) A .5e B .-5e C .23eD .-23e解析:选C 2a -3b +c =2×5e -3×(-3e )+4e =23e .3.已知AB =a +5b ,BC =-2a +8b ,CD =3(a -b ),则( ) A .A ,B ,C 三点共线B .A ,B ,D 三点共线C .A ,C ,D 三点共线 D .B ,C ,D 三点共线解析:选B BD =BC +CD =-2a +8b +3(a -b )=a +5b =AB , 又∵BD 与AB 有公共点B ,∴A ,B ,D 三点共线.4.在△ABC 中,点P 是AB 上一点,且CP =23CA +13CB ,又AP =t AB ,则t 的值为( )A .13B .23C .12D .53解析:选A 由题意可得AP =CP -CA =23CA +13CB -CA =13(CB -CA )=13AB ,又AP =t AB ,∴t =13.5.在平行四边形ABCD 中,AC 与BD 相交于点O ,E 是线段OD 的中点,AE 的延长线交DC 于点F ,若AB =a ,AD =b ,则AF =( )A .13a +bB .12a +bC .a +13bD .a +12b解析:选A 由已知条件可知BE =3DE ,∴DF =13AB ,∴AF =AD +DF =AD +13AB =13a +b . 6.若3(x +a )+2(x -2a )-4(x -a +b )=0,则x =______. 解析:由已知得3x +3a +2x -4a -4x +4a -4b =0, ∴x +3a -4b =0,∴x =4b -3a . 答案:4b -3a7.下列向量中a ,b 共线的有________(填序号). ①a =2e ,b =-2e ;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:①中,a =-b ;②中,b =-2e 1+2e 2=-2(e 1-e 2)=-2a ;③中,a =4e 1-25e 2=4⎝⎛⎭⎫e 1-110e 2=4b ;④中,当e 1,e 2不共线时,a ≠λb .故填①②③. 答案:①②③8.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3 9.计算:(1)25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b ); (2)(2m -n )a -mb -(m -n )(a -b )(m ,n 为实数). 解:(1)原式=⎝⎛⎭⎫25-23+415a +⎝⎛⎭⎫-25-43+2615b =0. (2)原式=2ma -na -mb -m (a -b )+n (a -b ) =2ma -na -mb -ma +mb +na -nb =ma -nb .10.已知e 1,e 2是两个非零不共线的向量,a =2e 1-e 2,b =ke 1+e 2,若a 与b 是共线向量,求实数k 的值.解:∵a 与b 是共线向量,∴a =λb , ∴2e 1-e 2=λ(ke 1+e 2)=λke 1+λe 2,∴⎩⎪⎨⎪⎧λk =2,λ=-1, ∴⎩⎪⎨⎪⎧k =-2,λ=-1, ∴k =-2.层级二 应试能力达标1.设a 是非零向量,λ是非零实数,则下列结论中正确的是( ) A .a 与λa 的方向相同 B .a 与-λa 的方向相反 C .a 与λ2a 的方向相同 D .|λa |=λ|a |解析:选C 只有当λ>0时,a 与λa 的方向相同,a 与-λa 的方向相反,且|λa |=λ|a |.因为λ2>0,所以a 与λ2a 的方向相同.2.已知O 是△ABC 所在平面内一点,D 为边BC 的中点,且2OA +OB +OC =0,则( )A .AO =ODB .AO =2ODC .AO =3ODD .2AO =OD解析:选A ∵在△ABC 中,D 为边BC 的中点,∴OB +OC =2OD ,∴2(OA +OD )=0,即OA +OD =0,从而AO =OD .3.已知向量a ,b 不共线,若AB =λ1a +b ,AC =a +λ2b ,且A ,B ,C 三点共线,则关于实数λ1,λ2一定成立的关系式为( )A .λ1=λ2=1B .λ1=λ2=-1C .λ1λ2=1D .λ1+λ2=1解析:选C ∵A ,B ,C 三点共线, ∴AB =k AC (k ≠0). ∴λ1a +b =k (a +λ2b )=ka +kλ2b . 又∵a ,b 不共线,∴⎩⎪⎨⎪⎧λ1=k ,1=kλ2,∴λ1λ2=1. 4.已知平面内有一点P 及一个△ABC ,若PA +PB +PC =AB ,则( ) A .点P 在△ABC 外部 B .点P 在线段AB 上 C .点P 在线段BC 上D .点P 在线段AC 上解析:选D ∵PA +PB +PC =AB , ∴PA +PB +PC -AB =0,∴PA +PB +BA +PC =0,即PA +PA +PC =0, ∴2PA =CP ,∴点P 在线段AC 上.5.设e 1,e 2是两个不共线的向量,若向量ke 1+2e 2与8e 1+ke 2方向相反,则k =______. 解析:∵ke 1+2e 2与8e 1+ke 2共线, ∴ke 1+2e 2=λ(8e 1+ke 2)=8λe 1+λke 2.∴⎩⎪⎨⎪⎧k =8λ,2=λk ,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=12,k =4或⎩⎪⎨⎪⎧λ=-12,k =-4.∵ke 1+2e 2与8e 1+ke 2反向, ∴λ=-12,k =-4.答案:-46.如图所示,在▱ABCD 中,AB =a ,AD =b ,AN =3NC ,M为BC 的中点,则MN =________(用a ,b )表示.解析:MN =MC +CN =MC -NC =12AD -14AC=12b -14(a +b )=14b -14a =14(b -a ). 答案:14(b -a )7.已知:在四边形ABCD 中,AB =a +2b ,BC =-4a -b ,CD =-5a -3b ,求证:四边形ABCD 为梯形.证明:如图所示.∵AD =AB +BC +CD =(a +2b )+(-4a -b )+(-5a -3b ) =-8a -2b =2(-4a -b ), ∴AD =2BC .∴AD 与BC 共线,且|AD |=2|BC |. 又∵这两个向量所在的直线不重合, ∴AD ∥BC ,且AD =2BC .∴四边形ABCD 是以AD ,BC 为两条底边的梯形.8.如图,已知△OCB 中,点A 是BC 的中点,D 是将OB 分成2∶1的一个内分点,DC 和OA 交于点E ,设OA =a ,OB =b .(1)用a ,b 表示向量 OC ,DC ; (2)若OE =λOA ,求λ的值.解:(1)由A 是BC 的中点,则有OA =12(OB +OC ),从而OC =2OA -OB =2a -b .由D 是将OB 分成2∶1的一个内分点,得OD =23OB ,从而DC =OC -OD =(2a -b )-23b =2a -53b .(2)由于C ,E ,D 三点共线,则EC =μDC , 又EC =OC -OE =(2a -b )-λa =(2-λ)a -b ,DC =2a -53b ,从而(2-λ)a -b =μ⎝⎛⎭⎫2a -53b ,又a ,b 不共线,则⎩⎪⎨⎪⎧2-λ=2μ,1=53μ,解得λ=45.。
人教版高二必修四数学第二章平面向量试题
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以下是为⼤家整理的关于《⼈教版⾼⼆必修四数学第⼆章平⾯向量试题》的⽂章,供⼤家学习参考!第四部分练习与试卷2.1 平⾯向量的概念及其线性运算(练习)【练习⽬标】1、理解平⾯向量和向量相等的含义,理解向量的⼏何表⽰;2、掌握向量加、减法的运算,并理解其⼏何意义;3、掌握向量数乘的运算,并理解其⼏何意义,以及两个向量共线的含义;4、了解向量线性运算的性质及其⼏何意义。
【⾃我测试】1、下列命题中(1)与⽅向相同(2)与⽅向相反(3)与有相等的模(4)若与垂直其中真命题的个数是 ( )A、0B、1C、2D、32、已知AD、BE是 ABC的边BC、AC上的中线,且,,则为 ( )A、 B、 C、 D、3、O是平⾯上⼀定点,A、B、C是平⾯上不共线的三个点,动点P满⾜,则P的轨迹⼀定经过 ABC的( )A、外⼼B、内⼼C、垂⼼D、重⼼4、若⾮零向量、满⾜| + |=| — |,则与所成⾓的⼤⼩为_________________。
5、已知点M是 ABC的重⼼,若,求的值。
6、 ABC的外接圆的圆⼼为O,两条边上的⾼的交点为H,,求实数的值。
2.2 平⾯向量的坐标运算【练习⽬标】1、知识与技能:了解平⾯向量的基本定理及其意义、掌握平⾯向量的正交分解及其坐标表⽰;理解⽤坐标表⽰的平⾯向量共线的条件。
2、能⼒⽬标:会⽤坐标表⽰平⾯向量的加、减与数乘运算;3、情感⽬标:通过对平⾯向量的基本定理来理解坐标,实现从图形到坐标的转换过程,锻炼学⽣的转化能⼒。
【⾃我测试】1、下列命题正确的是()A、 B、C、 D、2、已知正⽅形ABCD的边长为1,,则 = ()A、0B、3C、D、3、已知,则共线的条件是()A、 B、 C、 D、或4、如图,在中D、E、F分别是AB、BC、CA的中点,则()A、 B、 C、 D、5、若,则实数p、q的值为()A、 B、 C、 D、6、已知A、B、C是坐标平⾯上的三点,其坐标分别为A(1,2),B(4,1),C(0,-1),则是()A、等腰三⾓形B、等腰直⾓三⾓形C、直⾓三⾓形D、以上都不对2.3 平⾯向量的数量积及其运算【学习⽬标】1.知识与技能:(1)理解向量数量积的定义与性质;(2)理解⼀个向量在另⼀个向量上的投影的定义;(3)掌握向量数量积的运算律;(4)理解两个向量的夹⾓定义;【⾃我测试】1、已知,,和的夹⾓为,则为()A. B. C. D.2、已知向量,,若,则()A. B. C. D.3、在△ABC中,a,b,c分别为三个内⾓A,B,C所对的边,设向量,若 ,则⾓A的⼤⼩为()A. B. C. D.4、设是任意的⾮零平⾯向量,且它们相互不共线,下列命题:①②③不与垂直④其中正确的是()A.①②B.②③C.③④D.②④5、若向量与的夹⾓为,,则向量的模为()A. B. C. D.6、为锐⾓三⾓形的充要条件是()A. B.C. D.7、设是两个⾮零向量,是在的⽅向上的投影,⽽是在的⽅向上的投影,若与的夹⾓为钝⾓,则()A. B. C. D.8、在中,若且,则的形状是()A.等边三⾓形 B.直⾓三⾓形 C.等腰⾮等边三⾓形 D.三边均不相等的三⾓形9、若,则与的夹⾓为; = .10、已知, ,如果与的夹⾓为锐⾓,则的取值范围是11、 = 时,与垂直12、设向量其中,则的值是.13、已知向量与的夹⾓为,,则 = .14、已知,⑴求与的夹⾓;⑵求;⑶若,,求的⾯积.15、已知向量且.⑴求及;⑵若的最⼩值是,求的值.2.4平⾯向量的应⽤【学习⽬标】1.经历⽤向量⽅法解决某些简单的平⾯⼏何问题、⼒学问题与其他⼀些实际问题的过程,体会向量是⼀种处理⼏何问题、物理问题等的⼯具,发展运算能⼒2.运⽤向量的有关知识对物理中的问题进⾏相关分析和计算,并在这个过程中培养学⽣探究问题和解决问题的能⼒1.在△ABC中,AB=a,AC=b,当a•b <0时,△ABC为()A.直⾓三⾓形B.锐⾓三⾓形C.钝⾓三⾓形D.等腰三⾓形2.若向量a、b、c满⾜a +b+c=0,|a|=3,|b|=1,|c|=4,则a b+b c+c a等于()A. 11 B. 12 C. 13 D. 143.已知点,则∠BAC 的余弦值为.4.已知,且a 与b的夹⾓为钝⾓,则x的取值范围是.5.的顶点为,重⼼.求:(1)边上的中线长;(2)边上的⾼的长.6.已知O为△ABC所在平⾯内的⼀点,且满⾜,试判断△ABC的形状.7.已知,设C是直线OP上的⼀点,其中O为坐标原点.(1)求使取得最⼩值时向量的坐标;(2)当点C满⾜(1)时,求cos∠ACB.8、已知O为△ABC所在平⾯内的⼀点,且满⾜,试判断△ABC的形状.9、已知,设C是直线OP上的⼀点,其中O为坐标原点.(1)求使取得最⼩值时向量的坐标;(2)当点C满⾜(1)时,求cos∠ACB.平⾯向量测试卷命题⼈:蓝承⼀、选择题:本⼤题共8⼩题,每⼩题4分,共32分.在每⼩题给出的四个选项中,只有⼀项是符合题⽬要求的.1、设向量,,则下列结论中正确的是()A、 B、C、与垂直D、∥2、在平⾏四边形ABCD中,AC为⼀条对⾓线,若, ,则()A.(3,5) B.(2,4) C、(-2,-4) D.(-3,-5)3、义平⾯向量之间的⼀种运算“ ”如下,对任意的,,令,下⾯说法错误的是()A.若与共线,则B.C.对任意的,有D.4、已知向量a,b满⾜a•b=0,|a|=1,|b|=2,则|2a-b|=()A、8B、4C、2D、05、在中,,.若点满⾜,则()A. B. C. D.6、设点M是线段BC的中点,点A在直线BC外,则()A、8B、4C、 2D、17、中,点在上,平⽅.若,,,,则()A、 B、 C、 D 、8、已知和点满⾜ .若存在实数使得成⽴,则 =()A. 2 B. 3 C. 4 D. 5⼆、填空题:本⼤题共4⼩题,每⼩题4分,共16分.把答案填在答题卡的相应位置.9、如图,在中,,,则 = 。
高中数学必修四第二章平面向量课后习题Word版(2021年整理)
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【必修4】 第二章平面向量2.1 练习1、画有向线段,分别表示一个竖直向上,大小为18N 的力和一个水平向左、大小为28N 的力(1cm 长表示10N ).2、非零向量AB 的长度怎样表示?非零向量BA 的长度怎样表示?这两个向量的长度相等吗?这两个向量相等吗?3、指出图中各向量的长度.4、(1)用有向线段表示两个相等的向量,如果有相同的起点,那么它们的终点是否相同?(2)用有向线段表示两个方向相同但长度不同的向量,如果有相同的起点,那么它们的终点是否相同?2.2.1 练习1、如图,已知b a ,,用向量加法的三角形法则作出b a 。
2、如图,已知b a ,,用向量加法的平行四边形法则作出b a +.3、根据图示填空:(1)________;=+d a(2).________=+b c4、根据图示填空:(1)________;=+b a(2)________;=+d c(3)________;=++d b a(4).________=++e d c2.2.2 练习1、如图,已知b a ,,求作.b a -2、填空:________;=- ________;=- ________;=-BA BC ________;=-OA OD .________=-3、作图验证:b a b)(a --=+-2.2。
2022版《优化方案》高中数学人教A版必修四文档:第二章§3.2平面向量基本定理 Word版含答案
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3.2 平面对量基本定理, )1.问题导航(1)平面对量基本定理与向量的线性运算有何关系? (2)在平面对量基本定理中为何要求向量e 1,e 2不共线?(3)对于同一向量a ,若基底不同,则表示这一向量a 的实数λ1,λ2的值是否相同? 2.例题导读P 86例4.通过本例学习,学会应用平面对量基本定理解决实际问题. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 7你会吗?P 86例5.通过本例学习,学会用已知向量表示其他向量. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 5,T 6你会吗?1.平面对量基本定理(1)定理:假如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一向量a ,存在唯一一对实数λ1,λ2,使a =λ1e 1+λ2e 2.(2)基底:我们把不共线的向量e 1,e 2叫作表示这一平面内全部向量的一组基底. 2.三点共线的充要条件平面上三点A 、B 、C 共线的充要条件是:存在实数α、β,使得OA →=αOB →+βOC →.其中α+β=1,O 为平面内任意一点.1.推断正误.(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全部向量的基底.( ) (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)可以表示该平面内全部向量.( ) (3)若a e 1+b e 2=c e 1+d e 2(a ,b ,c ,d ∈R ),则a =c ,b =d .( )解析:(1)错误.依据基底的概念可知,平面内不共线的向量都可以作为该平面内向量的基底. (2)正确.依据平面对量基本定理知对平面内任意向量都可以由向量e 1,e 2线性表示. (3)错误.当e 1与e 2共线时,结论不肯定成立. 答案:(1)× (2)√ (3)×2.已知平行四边形ABCD ,下列各组向量中,是该平面内全部向量基底的是( ) A.AB →,DC → B.AD →,BC → C.AD →,CB → D .AB →,BC →解析:选D.由于AB →,BC →不共线,故是一组基底.3.已知向量a 与b 是一组基底,实数x ,y 满足(3x -4y )a +(2x -3y )b =6a +3b ,则x -y =________.解析:由原式可得⎩⎪⎨⎪⎧3x -4y =6,2x -3y =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =6,y =3,所以x -y =3.答案:34.已知向量a 与b 不共线,且AB →=a +4b ,BC →=-a +9b ,CD →=3a -b ,则共线的三点为________.解析:BD →=BC →+CD →=-a +9b +3a -b =2a +8b ,由于AB →=a +4b ,所以AB →=12BD →,所以A ,B ,D 三点共线.答案:A ,B ,D1.定理的实质平面对量基本定理的实质是向量的分解,即平面内任意向量都可以沿两个不共线的方向分解成两个向量和的形式.2.分解的唯一性平面对量基本定理中,平面内任意两个不共线的向量都可以作为基底,一旦选定一组基底,则给定向量沿着基底的分解是唯一的.3.体现的数学思想平面对量基本定理体现了转化与化归的数学思想,用向量解决几何问题时,我们可以选择恰当的基底,将问题涉及的向量用基底化归,使问题得以解决.对基底的理解设e 1,e 2是同一平面内不共线的两个向量,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全部向量的一组基底的是________.(写出满足条件的序号)[解析] 由基底的定义可将此问题转化为推断各组中的两个向量是否共线的问题.若不共线,则它们可作为一组基底;若共线,则它们不能作为一组基底.①中,设e 1+e 2=λe 1,则⎩⎪⎨⎪⎧λ=1,1=0,无解,所以e 1+e 2与e 1不共线,即e 1与e 1+e 2可作为一组基底;②中,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,所以e 1-2e 2与e 2-2e 1不共线,即e 1-2e 2与e 2-2e 1可作为一组基底;③中,由于e 1-2e 2=-12(4e 2-2e 1),所以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中,设e 1+e 2=λ(e 1-e 2),则(1-λ)e 1+(1+λ)e 2=0,所以⎩⎪⎨⎪⎧1+λ=0,1-λ=0,无解,所以e 1+e 2与e 1-e 2不共线,即e 1+e 2与e 1-e 2可作为一组基底.[答案] ③ 方法归纳同一平面内的两个向量能不能作为基底,关键是看它们共不共线,在同一平面内,只要两个向量不共线,就可以作为一组基底.1.(1)设O 是平行四边形ABCD 两对角线AC 与BD 的交点,下列向量组可作为表示这个平行四边形所在平面的全部向量的基底的是( )①AD →与AB →;②DA →与BC →;③CA →与DC →;④OD →与OB →. A .①② B .④ C .①③ D .①④(2)设a ,b 不共线,c =2a -b ,d =3a -2b ,试推断c ,d 能否作为基底.解:(1)选C.推断两个向量能否作基底,只需看两个向量是否共线,由图可知AD →与AB →不共线,CA →与DC →不共线,故①③可作为基底.(2)假设存在唯一实数λ,使得c =λd ,则2a -b =λ(3a -2b ),即(2-3λ)a +(2λ-1)b =0. 由于a ,b 不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧2-3λ=0,2λ-1=0⇒⎩⎨⎧λ=23,λ=12.所以这样的λ是不存在的,从而c ,d 不共线. 所以c ,d 能作为基底.用基底表示向量点,设OA →=a ,(1)如图,梯形ABCD 中AB ∥CD ,AB =2CD ,点O 为空间任意一OB →=b ,OC →=c ,则向量OD →用a ,b ,c 表示为( )A .a -b +2cB .a -b -2cC .-12a +12b +cD.12a -12b +c (2)如图所示,D 是BC 边的一个四等分点.试用基底AB →,AC →表示AD →,则AD →=________. (链接教材P 86例5)[解析] (1)由于AB ∥CD ,AB =2CD ,所以CD →=12BA →,OD →=OA →+AC →+CD → =OA →+OC →-OA →+12BA →=OC →+12(OA →-OB →)=12a -12b +c .(2)由于D 是BC 边的四等分点,所以BD →=14BC →=14(AC →-AB →),所以AD →=AB →+BD →=AB →+14(AC →-AB →)=34AB →+14AC →. [答案] (1)D (2)34AB →+14AC →若本例(2)中的条件不变,用基底AB →,AC →表示CD →.解:由于D 是BC 边的四等分点,所以CD →=34CB →=34(AB →-AC →)=34AB →-34AC →.即CD →=34AB →-34AC →.方法归纳(1)依据平面对量基本定理,任何一组基底都可以表示任意向量.用基底表示向量,实质上主要是利用三角形法则或平行四边形法则,进行向量的加减法运算.(2)要留意适当选择向量所在的三角形或平行四边形,利用已知向量表示未知向量,或找到已知向量与未知向量的关系,用方程的观点求出未知向量.2.(1)已知AM 为△ABC 的BC 边上的中线,若AB →=a ,AC →=b ,则AM →=( ) A.12(a -b ) B .-12(a -b ) C .-12(a +b ) D .12(a +b )(2)假如3e 1+4e 2=a ,2e 1+3e 2=b ,其中a ,b 为已知向量,则e 1=________,e 2=________(用a ,b 表示).(3)已知梯形ABCD 中,AB ∥DC ,且AB =2CD ,E 、F 分别是DC 、AB 的中点,设AD →=a ,AB →=b ,试以a 、b 为基底表示DC →、BC →、EF →.解:(1)选D.由于BC →=AC →-AB →=b -a , BM →=12BC →=12(b -a ),所以AM →=AB →+BM →=a +12(b -a )=12(a +b ).(2)由⎩⎪⎨⎪⎧a =3e 1+4e 2,b =2e 1+3e 2,解得e 1=3a -4b ,e 2=3b -2a .故填3a -4b 和3b -2a . (3)如图,连接FD ,由于DC ∥AB ,AB =2CD ,E 、F 分别是DC 、AB 的中点, 所以DC 綊FB ,所以四边形DCBF 为平行四边形. 所以DC →=FB →=12AB →=12b ,BC →=FD →=AD →-AF →=AD →-12AB →=a -12b ,EF →=DF →-DE →=-FD →-DE →=-BC →-12DC →=-⎝⎛⎭⎫a -12b -12×12b =14b -a .平面对量基本定理的应用且AB →=a ,AC →=如图,已知点G 是△ABC 的重心,若PQ 过△ABC 的重心G ,b ,AP →=m a ,AQ →=n b (m >0,n >0),试问m ,n 的倒数和是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,说明理由.[解] 由于AB →=a ,AC →=b ,AD →=12(a +b ),所以AG →=23AD →=13(a +b ),由于P 、G 、Q 三点共线,则PG →∥GQ →⇔PG →=λGQ →(λ为正实数),由于PG →=AG →-AP →=13(a +b )-m a=⎝⎛⎭⎫13-m a +13b , GQ →=AQ →-AG →=n b -13(a +b )=-13a +⎝⎛⎭⎫n -13b , 所以⎝⎛⎭⎫13-m a +13b =λ⎣⎡⎦⎤-13a +⎝⎛⎭⎫n -13b , 可得⎝⎛⎭⎫13-m +13λa +⎝⎛⎭⎫13-λn +13λb =0, 由于a ,b 不共线, 则必有13-m +13λ=13-λn +13λ=0,消去λ,整理得3mn =m +n , 所以1m +1n =3为定值.方法归纳用向量解决平面几何问题的一般步骤 (1)选取不共线的两个平面对量作为基底.(2)将相关的向量用基底向量表示,将几何问题转化为向量问题. (3)利用向量学问进行向量运算,得出向量问题的解. (4)再将向量问题的解转化为平面几何问题的解.3.(1)如图,在矩形OACB 中,E 和F 分别是边AC 和BC 上的点,满足AC =3AE ,BC =3BF ,若OC →=λOE →+μOF →,其中λ,μ∈R ,求λ,μ的值.(2)已知,在△AOB 中,点P 在直线AB 上,且满足OP →=2tP A →+tOB →(t ∈R ),求|P A →||PB →|的值.解:(1)在矩形OACB 中,OC →=OA →+OB →, OC →=λOE →+μOF →=λ(OA →+AE →)+μ(OB →+BF →)=λ(OA →+13OB →)+μ⎝⎛⎭⎫OB →+13OA → =3λ+μ3OA →+3μ+λ3OB →, 所以3λ+μ3=1,3μ+λ3=1,所以λ=μ=34.(2)P A →=OA →-OP →,所以OP →=2t (OA →-OP →)+tOB →,即(1+2t )OP →=2tOA →+tOB →,得OP →=2t 1+2t OA →+t 1+2tOB →.而P ,A ,B 三点共线,所以存在实数λ使得AP →=λAB →,即OP →=(1-λ)OA →+λOB →,所以2t 1+2t +t 1+2t =1,解得t =1,所以OP →=2P A →+OB →,得OP →-OB →=2P A →,即BP →=2P A →,有|P A →||PB →|=12.易错警示对平面对量基本定理理解不精确 致误如图,在△ABC 中,点M 是边BC 的中点,点N 在边AC 上,且AN =2NC .AM 与BN 相交于点P ,则AP ∶PM =( )A .1∶4B .4∶1C .4∶5D .5∶4[解析] 设BM →=e 1,CN →=e 2, 则AM →=AC →+CM →=-3e 2-e 1, BN →=BC →+CN →=2e 1+e 2.由于A ,P ,M 和B ,P ,N 分别共线,所以存在实数λ,μ,使得AP →=λAM →=-λe 1-3λe 2, BP →=μBN →=2μe 1+μe 2. 故BA →=BP →-AP →=(λ+2μ)e 1+(3λ+μ)e 2, 而BA →=BC →+CA →=2e 1+3e 2,由平面对量基本定理,得⎩⎪⎨⎪⎧λ+2μ=2,3λ+μ=3,解得⎩⎨⎧λ=45,μ=35.所以AP →=45AM →,所以AP ∶PM =4∶1.[答案] B[错因与防范] (1)解答本题,经常由于对平面对量基本定理理解不精确 ,而导致不能正确地表示出BA →,进而得出AP ∶PM 的错误结果.(2)为避开可能消灭上述错误,应留意以下两点:①充分挖掘题目中的有利条件,利用等量关系列出方程(组),如本例中由AM 与BN 相交,得到相应三点共线,即A ,P ,M 与B ,P ,N 分别共线.由共线定理得两个方程,然后求解.②用基底表示向量也是用向量解决问题的基础.应依据条件机敏应用,通常以与待求向量亲密相关的两个不共线向量作为基底.4.设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC .若DE →=λ1AB →+λ2AC →(λ1,λ2为实数),则λ1+λ2的值为________.解析:由题意DE →=BE →-BD →=23BC →-12BA →=23(AC →-AB →)+12AB →=-16AB →+23AC →,于是λ1=-16,λ2=23,故λ1+λ2=12.答案:121.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:选B.由于a +b =3e 1-e 2,所以c =2(a +b ). 所以a +b 与c 共线.2.如图,在△ABC 中,已知D 是AB 边上的一点,若AD →=2DB →,CD →=13CA →+λCB →,则λ=________.解析:CD →=CA →+AD →=CA →+23AB →=CA →+23(CB →-CA →)=13CA →+23CB →,故λ=23.答案:233.如图,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).解析:OP →=AP →-AO →=13AB →+OA →=13(OB →-OA →)+OA →=13OB →+23OA →=13b +23a , OQ →=AQ →-AO →=23AB →+OA →=23()OB →-OA →+OA →=23OB →+13OA →=13a +23b . 答案:13b +23a 13a +23b, [同学用书单独成册])[A.基础达标]1.设e 1,e 2是平面内全部向量的一组基底,则下列四组向量中,不能作为基底的是( ) A .2e 1+e 2和2e 1-e 2 B .3e 1-2e 2和4e 2-6e 1 C .e 1+2e 2和e 2+2e 1 D .e 2和e 1+e 2解析:选B.由于B 中4e 2-6e 1=-2(3e 1-2e 2),所以3e 1-2e 2和4e 2-6e 1共线不能作为基底.2.四边形OABC 中,CB →=12OA →,若OA →=a ,OC →=b ,则AB →=( )A .a -12b B.a2-bC .b +a2 D .b -12a解析:选D.AB →=AO →+OC →+CB →=-a +b +12a =b -12a ,故选D.3.已知e 1,e 2不共线,a =λ1e 1+e 2,b =4e 1+2e 2,并且a ,b 共线,则下列各式正确的是( ) A .λ1=1 B .λ1=2 C .λ1=3 D .λ1=4 解析:选B.b =4e 1+2e 2=2(2e 1+e 2),由于a ,b 共线,所以λ1=2.4.若P 为△OAB 的边AB 上一点,且△OAP 的面积与△OAB 的面积之比为1∶3,则有( ) A.OP →=OA →+2OB → B.OP →=2OA →+OB → C.OP →=23OA →+13OB →D.OP →=13OA →+23OB →解析:选C.由于△OAP 的面积与△OAB 的面积之比为1∶3,所以AP →=13AB →,所以OP →-OA →=13(OB →-OA →),所以OP →=23OA →+13OB →.5.已知|OA →|=2,|OB →|=3,∠AOB =120°,点C 在∠AOB 内,∠AOC =30°,设OC →=mOA →+nOB →(m ,n ∈R ),则mn =( )A.32B . 3C.233D .32解析:选B.如图,过点C 作CM ∥OB ,CN ∥OA ,则OC →=OM →+ON →,设|ON →|=x , 则|OM →|=2x ,OC →=2x ·OA →|OA →|+x ·OB →|OB →|=xOA →+33xOB →,所以m =x ,n =3x 3,所以m n =x3x3= 3.6.如图,在平行四边形ABCD 中,AB →=a ,AD →=b ,M 是DC 的中点,以a ,b 为基底表示向量AM →=________.解析:AM →=AD →+DM →=AD →+12DC →=AD →+12AB →=b +12a .答案:b +12a7.设a ,b 是两个不共线向量,已知AB →=2a +k b ,CB →=a +b ,CD →=2a -b ,若A 、B 、D 三点共线,则k =________.解析:由于CB →=a +b ,CD →=2a -b ,所以BD →=CD →-CB →=(2a -b )-(a +b )=a -2b .由于A 、B 、D 三点共线,所以AB →=λBD →,所以2a +k b =λ(a -2b )=λa -2λb . 又a ,b 是两个不共线向量,所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=2,k =-2λ,所以k =-4. 答案:-4 8.如图,A ,B ,C 是圆O 上的三点,CO 的延长线与线段BA 的延长线交于圆O 外一点D ,若OC →=mOA →+nOB →,则m +n 的取值范围是________.解析:由点D 是圆O 外一点,可设BD →=λBA →(λ>1),则OD →=OB →+λBA →=λOA →+(1-λ)OB →.又C ,O ,D 三点共线,令OD →=-μOC →(μ>1),则OC →=-λμ·OA →-1-λμOB →(λ>1,μ>1),所以m =-λμ,n =-1-λμ,且m +n=-λμ-1-λμ=-1μ∈(-1,0).答案:(-1,0) 9.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: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 ).10.若点M 是△ABC 所在平面内一点,且满足AM →=34AB →+14AC →.(1)求△ABM 与△ABC 的面积之比;(2)若N 为AB 的中点,AM 与CN 交于点O ,设BO →=xBM →+yBN →,求x ,y 的值. 解:(1)由AM →=34AB →+14AC →可知M ,B ,C 三点共线,如图,令BM →=λBC →⇒AM →=AB →+BM →=AB →+λBC →=AB →+λ(AC →-AB →)=(1-λ)AB →+λAC →⇒λ=14,所以S △ABM S △ABC =14,即面积之比为1∶4.(2)由BO →=xBM →+yBN →⇒BO →=xBM →+y 2BA →,BO →=x 4BC →+yBN →,由O ,M ,A 三点共线及O ,N ,C 三点共线⇒⎩⎨⎧x +y 2=1,x 4+y =1⇒⎩⎨⎧x =47,y =67.[B.力量提升]1.在△ABC 中,N 是AC 边上一点,且AN →=12NC →,P 是BN 上的一点,若AP →=mAB →+29AC →,则实数m 的值为( )A.19 B .13 C .1 D .3解析:选B.由于AN →=12NC →,所以BN →-BA →=12(BC →-BN →),则BN →=23BA →+13BC →;由于AP →=mAB →+29AC →,所以BP →-BA →=-mBA →+29(BC →-BA →),即BP →=(79-m )BA →+29BC →;由于P 是BN 上的一点,所以BN →=λBP →,所以79-m=49,即m =13. 2.如图,在△ABC 中,AB →=a ,AC →=b ,AP 的中点为Q ,BQ 的中点为R ,CR 的中点为P ,若AP →=m a +n b ,则m +n =( )A.12 B .23C.67D .1解析:选C.由题意可得AP →=2QP →,QB →=2QR →,由于AB →=a =AQ →+QB →=12AP →+2QR →,①AC →=AP →+PC →=AP →+RP →=AP →+QP →-QR → =AP →+12AP →-QR →=32AP →-QR →=b ,②由①②解方程求得AP →=27a +47b .再由AP →=m a +n b 可得m =27,n =47,m +n =67.3.如图,平面内有三个向量OA →,OB →,OC →,其中OA →与OB →的夹角为120°,OA →与OC →的夹角为30°,且|OA →|=|OB →|=1,|OC →|=23,若OC →=λOA →+μOB →(λ,μ∈R ),则λ+μ的值为________.解析:如图,以OA ,OB 所在射线为邻边,OC 为对角线作平行四边形ODCE ,则OC →=OD →+OE →.在Rt △OCD 中,由于|OC →|=23,∠COD =30°, ∠OCD =90°,所以|OD →|=4,|CD →|=2,故OD →=4OA →, OE →=2OB →,即λ=4,μ=2,所以λ+μ=6. 答案:64.设点O 是面积为4的△ABC 内部一点,且有OA →+OB →+2OC →=0,则△AOC 的面积为________. 解析:如图,以OA ,OB 为邻边作▱OADB ,连接OD ,则OD →=OA →+OB →,结合条件OA →+OB →+2OC →=0知,OD →=-2OC →,设OD 交AB 于M ,则OD →=2OM →,所以OM →=-OC →,故O 为CM 的中点,所以S △AOC =12S △CAM =14S △ABC =14×4=1.答案:1 5.已知△OAB 中,延长BA 到C ,使AB =AC ,D 是将OB →分成2∶1两部分的一个分点,DC 和OA 交于点E ,设OA →=a ,OB →=b .(1)用a ,b 表示向量OC →,DC →;(2)若OE →=λOA →,求实数λ的值.解:(1)由于A 为BC 的中点,所以OA →=12(OB →+OC →),OC →=2a -b .DC →=OC →-OD →=OC →-23OB →=2a -b -23b =2a -53b .(2)由于OE →=λOA →,所以CE →=OE →-OC →=λOA →-OC →=λa -2a +b =(λ-2)a +b .由于CE →与CD →共线,所以存在实数m ,使得CE →=mCD →,即(λ-2)a +b =m (-2a +53b ),即(λ+2m -2)a +(1-53m )b =0.由于a ,b 不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧λ+2m -2=0,1-53m =0,解得λ=45.6.(选做题)如图所示,OM ∥AB ,点P 在由射线OM 、线段OB 及线段AB 的延长线围成的阴影区域内(不含边界)运动,且OP →=xOA →+yOB →.(1)求x 的取值范围;(2)当x =-12时,求y 的取值范围.解:(1)由于OP →=xOA →+yOB →,以OB 和OA 的反向延长线为两邻边作平行四边形,由向量加法的平行四边形法则可知OP 为此平行四边形的对角线,当OP 长度增大且靠近OM 时,x 趋向负无穷大,所以x 的取值范围是(-∞,0).(2)如图所示,当x =-12时,在OA 的反向延长线取点C ,使OC =12OA ,过C 作CE ∥OB ,分别交OM和AB 的延长线于点D ,E ,则CD =12OB ,CE =32OB ,要使P 点落在指定区域内,则P 点应落在DE 上,当点P 在点D 处时OP →=-12OA →+12OB →,当点P 在点E 处时OP →=-12OA →+32OB →,所以y 的取值范围是⎝⎛⎭⎫12,32.。
2020-2021学年数学人教A版必修4学案:2.3.1 平面向量基本定理
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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[目标] 1.了解平面向量基本定理产生的过程和基底的含义,理解平面向量基本定理. 2.理解两个向量夹角的定义,两向量垂直的定义. 3.掌握平面向量基本定理并能熟练应用.[重点] 平面向量基本定理与向量夹角.[难点] 平面向量基本定理的应用.知识点一平面向量基本定理[填一填](1)定理:如果e1,e2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=λ1e1+λ2e2.(2)我们把不共线的向量e1,e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.[答一答]1.基底有什么特点?平面内基底唯一吗?提示:基底中的两向量e1,e2不共线,这是基底的最大特点.平面内的基底并不是唯一的,任意不共线的两个向量都可以作为基底.2.若向量a,b不共线,且c=2a-b,d=3a-2b,试判断c,d能否作为基底.提示:设存在实数λ使得c=λd,则2a-b=λ(3a-2b),即(2-3λ)a+(2λ-1)b=0.由于a,b不共线,从而2-3λ=2λ-1=0,这样的λ是不存在的,从而c,d不共线,故c,d能作为基底.知识点二向量的夹角[填一填](1)已知两个非零向量a和b,作=a,=b,则∠AOB=θ(0°≤θ≤180°)叫做向量a与b的夹角.(2)向量夹角θ的范围是0°≤θ≤180°;当a与b同向时,夹角θ=0°;当a与b反向时,夹角θ=180°.(3)如果向量a与b的夹角是90°,我们说a与b垂直,记作a⊥b.[答一答]3.零向量与向量a的夹角是多少呢?提示:向量的夹角是针对非零向量定义的,零向量与向量a 的夹角没有意义.4.等边三角形ABC中,向量与的夹角是60°吗?提示:不是,求两个向量的夹角时,两个向量的起点必须相同,所以等边三角形ABC中,向量与的夹角是120°而不是60°.类型一基底的概念[例1](1)设e1,e2是平面内所有向量的一组基底,则下列四组向量中,不能作为基底的是()A.e1+e2和e1-e2B.3e1-4e2和6e1-8e2C.e1+2e2和2e1+e2D.e1和e1+e2(2)设e1,e2是平面内一组基底,且a=e1+2e2,b=-e1+e2,则向量e1+e2可以表示为另一组基底a,b的线性组合,即e1+e2=________.[解析](1)在B中,因为6e1-8e2=2(3e1-4e2),所以(3e1-4e2)∥(6e1-8e2).所以3e1-4e2和6e1-8e2不能作为基底,其它三个选项中的两组向量都不平行,故都可以作为一组基底.(2)因为a=e1+2e2①,b=-e1+e2②,显然a与b不共线,①+②得a+b=3e2,所以e2=代入②得e1=e2-b=-b=a-b,故有e1+e2=a-b+a+b=a-b.[答案](1)B(2)a-b根据平面向量基底的定义知,此类问题可转化为判断两个向量是否共线的问题,若不共线,则它们可以作为一组基底;若共线,则它们不能作为一组基底.[变式训练1]设e1,e2是不共线的两个向量,给出下列四组向量:①e1与e1+e2;②e1-2e2与e2-2e1;③e1-2e2与4e2-2e1;④e1+e2与e1-e2.其中,不能作为平面内所有向量的一组基底的是③.解析:①中,设e1+e2=λe1,则无解.所以e1+e2与e1不共线,故e1与e1+e2可作为一组基底;同理,可得②④中的两个向量不共线,可作为一组基底;③中的两个向量共线,不可作为一组基底.类型二用基底表示向量[例2]如图所示,在△OAB中,=a,=b,M、N分别是边OA、OB上的点,且=a,=b,设与交于点P,用向量a、b表示.[分析]利用“表示方法的唯一性”确定参数,进而确定λ1,λ2.[解]∵=+,=+,设=m,=n,则=+m=a+m(b-a)=(1-m)a+m b,=+n=(1-n)b+n a.∵a与b不共线,∴∴n=.∴=a+b.将两个不共线的向量作为基底表示其他向量,基本方法有两种:一种是运用向量的线性运算法则对待求向量不断转化,直至用基底表示为止;另一种是列向量方程组,利用基底表示向量的唯一性求解.[变式训练2]如图,已知梯形ABCD中,AB∥CD,AB=2CD,E,F分别是DC,AB的中点,设=a,=b,试用a,b表示,,.解:因为DC∥AB,AB=2DC,E,F分别是DC,AB的中点,所以==a,===b.=++=--+=-×b-a+b=b-a.类型三向量的夹角问题[例3]已知|a|=|b|=2,且a与b的夹角为60°,设a+b与a 的夹角为α,a-b与a的夹角是β.求α+β.[解]如图,作=a,=b,且∠AOB=60°,以OA、OB为邻边作▱OACB,则=a+b,=-=a-b,==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β=60°.因为|a|=|b|,所以平行四边形OACB为菱形,所以OC⊥AB.所以∠COA=90°-60°=30°,即a+b与a的夹角α=30°,∴α+β=90°.求两个向量的夹角关键是利用平移的方法使两个向量起点重合,作两个向量的夹角,按照“一作二证三算”的步骤求出.[变式训练3]在等边三角形ABC中,向量与向量的夹角为120°;E为BC的中点,则向量与的夹角为90°.解析:∵△ABC为等边三角形,∴∠ABC=60°,如图,延长边AB至点D,使BD=AB,∴=,∴∠DBC为向量与的夹角,且∠DBC=120°,又E为BC的中点,∴AE⊥BC.∴与的夹角为90°.1.下列说法中,正确说法的个数是(C)①在△ABC中,,可以作为基底;②能够表示一个平面内所有向量的基底是唯一的;③零向量不能作为基底.A.0B.1 C.2D.3解析:①③正确,②错误.2.已知平行四边形ABCD中,∠DAB=60°,则向量与的夹角是(C)A.30°B.60°C.120°D.150°解析:由图知向量与的夹角为∠BCD=60°的补角120°.3.已知向量e1,e2不共线,实数x,y满足(3x-4y)e1+(2x-3y)e2=6e1+3e2,则x-y=3.解析:∵e1,e2不共线,∴,解得∴x-y=3.4.如图所示,向量,,的长度分别是2,,1.∠AOB=120°,∠AOC=150°,则=-+-.解析:不妨设=m+n,则m<0,n<0.如图,构建▱OA′C′B′,其中=-,且=+,则∠A′OC′=30°,∠B′OC′=90°,于是||tan60°=||,||·sin60°=||,所以||=,||=,从而m=-,n=-.5.在平行四边形ABCD中,M为DC的中点,N为BC的中点,设=b,=d,=m,=n.(1)以b,d为基底,表示;(2)以m,n为基底,表示.解:如图所示.(1)=-=(+)-(+)=-=b-d.(2)∵m=+=d+,①n=+=+d,②∴由①②消去d,得=n-m.——本课须掌握的两大问题1.平面向量基本定理的作用(1)平面向量基本定理是建立在向量加法和数乘运算基础上的向量分解原理,同时又是下一节学习向量坐标表示的理论依据,是一个承前启后的重要知识点.(2)根据平面向量基本定理,任何一组基底都可以表示任意向量.用基底表示向量,实质上主要是利用三角形法则或平行四边形法则,进行向量的加减法运算.要注意适当选择向量所在的三角形或平行四边形,利用已知向量表示未知向量,或找到已知向量与未知向量的关系,用方程的观点求出未知向量.2.两向量夹角的实质和求解(1)明确两向量夹角的定义,实质是从同一起点出发的两个非零向量构成的不大于平角的角,结合平面几何知识加以解决.(2)求两个向量的夹角关键是利用平移的方法使两个向量起点重合,作出两个向量的夹角,按照“一作二证三算”的步骤求出.。
高中数学第二章平面向量2.2平面向量的线性运算2.2.3向量数乘运算及其几何意义习题课件新人教A版必修4
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思考题 2 已知 λ∈R,则下列命题正确的是( )
A.|λ a|=λ|a| C.|λ a|=|λ|·|a|
B.|λ a|=|λ|·a D.|λ a|>0
【答案】 C
题型二 向量共线定理的应用 例 3 设两个非零向量 a 与 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; (2)试确定实数 k,使 ka+b 与 a+kb 共线.
要点 2 向量数乘的运算律 设 a,b 为任意向量,λ 、μ 为任意实数,则有 (1)λ(μa)=(λμ)a; (2)(λ+μ)a=λa+μa; (3)λ(a+b)=λa+λb. 要点 3 共线向量定理 向量 b 与非零向量 a 共线,当且仅当有唯一一个实数 λ,使 得 b=λa.
1.向量与实数可以求积,能求加、减运算吗? 答:不能,如 λ+a,λ-a 无意义.
-λ,y=λ,即 x+y=1. 【答案】 1
例 5 如图所示,D 是△ABC 的边 AB 上的中点,则向量C→D =( )
A.B→C-12B→A B.-B→C+12B→A C.-B→C-12B→A D.B→C-12B→A
【解析】 解法一 ∵D 是 AB 的中点,∴B→D=12B→A, ∴C→D=C→B+B→D=-B→C+12B→A. 解法二 由C→D=12(C→B+C→A)=12[C→B+(C→B+B→A)]=C→B+12 B→A=-B→C+12B→A. 【答案】 B
【解析】 (1)真命题,∵ 2>0,∴ 2a 与 a 同向. 又| 2a|= 2|a|,∴ 2a 的模是 a 的模的 2倍; (2)真命题.∵-3<0, ∴-3a 与 a 方向相反且|-3a|=3|a|. 又∵6>0,∴6a 与 a 方向相同且|6a|=6|a|. ∴-3a 与 6a 方向相反且模是 6a 的模的12;
2022版《优化方案》高中数学人教A版必修四文档:第二章§3.1数乘向量 Word版含答案
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§3 从速度的倍数到数乘向量3.1 数 乘 向 量, )1.问题导航(1)若λa =0(λ∈R ),则λ=0是否成立?(2)实数与向量的数乘、数乘之间的和差运算等(比如化简3(3a +5b )-12(a -8b -c )+3b )与多项式的运算有什么相同之处?(3)若向量a ,b 不共线,且λa =μb ,则λ,μ的值如何?为什么? 2.例题导读P 83例1.通过本例学习,学会向量的线性运算. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 1你会吗?P 84例2,例3.通过此两例的学习,学会利用向量共线的判定与性质解决向量共线问题. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 2你会吗?1.数乘向量(1)一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa .它的长度为|λa |=|λ||a |,它的方向: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λ=0时,λa =0,方向任意.(2)几何意义λa 的几何意义就是将表示向量a 的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长(|λ|>1)或缩短(|λ|<1)为原来的|λ|倍.(3)运算律设a ,b 为向量,λ,μ为实数. ①λ(μ a )=(λμ)a ; ②(λ+μ)a =λa +μa ; ③λ(a +b )=λa +λb ; ④特殊地(-λ)a =-(λa ); λ(a -b )=λa -λb . (4)线性运算向量的加法、减法和实数与向量积的综合运算,通常叫作向量的线性运算(或线性组合). (5)a|a |表示a 方向上的单位向量. 2.向量共线定理判定定理 a 是一个非零向量,若存在一个实数λ,使得b =λa ,则向量b 与非零向量a 共线性质定理若向量b 与非零向量a 共线,则存在一个实数λ,使得b =λa1.推断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)实数与向量数乘,结果仍是一个向量.( ) (2)共线向量定理中,条件a ≠0可以去掉.( )(3)λa 的方向与a 的方向全都.( )(4)对于任意实数m 和向量a ,b 若m a =m b ,则a =b .( )解析:(1)正确.依据实数与向量数乘的定义,可知实数与向量数乘,结果仍是一个向量. (2)错误.若条件a ≠0去掉,当b ≠0,a =0时,λ不存在.(3)错误.当λ>0时,λa 的方向与a 的方向全都;当λ<0时,λa 的方向与a 的方向相反;当λ=0时,λa =0,方向任意.(4)错误.当m =0时,m a =m b ,a 与b 可以不相等. 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)×2.在四边形ABCD 中,若AB →=-12CD →,则此四边形是( )A .平行四边形B .菱形C .梯形D .矩形解析:选C.由于AB →=-12CD →,所以AB ∥CD ,且AB =12CD ,所以四边形ABCD 为梯形.3.已知向量a 与b 不共线,向量c =3a -b ,d =6a -2b ,则向量c 与d 的关系是________.(填“共线”或“不共线”)解析:d =6a -2b =2(3a -b )=2c ,所以向量c 与d 共线. 答案:共线 4.13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b )=________. 解析:13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b ) =16(2a +8b )-13(4a -2b ) =13a +43b -43a +23b =2b -a . 答案:2b -a1.从两个角度看数乘向量 (1)代数角度①λ是实数,a 是向量,它们的积仍旧是向量; ②λa =0的条件是λ=0或a =0. (2)几何角度①当|λ|>1时,有|λa |>|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(λ>1)或反方向(λ<-1)上伸长到|a |的|λ|倍;②当0<|λ|<1时,有|λa |<|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(0<λ<1)或反方向(-1<λ<0)上缩短到|a |的|λ|倍.2.对数乘向量的运算律的两点说明(1)数乘向量运算律满足的条件:三种运算律中的λ与μ都是实数. (2)对运算律λ(a +b )=λa +λb 的几点说明①当a ,b 中有一个等于0,或λ=0或1时,等式明显成立; ②若a ,b 都不等于0且λ≠1,λ≠0, 当λ>0且λ≠1时,如图,OA →=a ,AB →=b ,OA 1→=λa ,A 1B 1→=λb , OB →=a +b ,OB 1→=λa +λb ,由作法知AB →∥A 1B 1→,所以|A 1B 1→|=λ|AB →|,所以|OB 1→|=λ|OB →|, 且OB 1→与OB →方向也相同, 故有λ(a +b )=λa +λb 成立. 当λ<0时,同理可证.综上,λ(a +b )=λa +λb 成立.3.正确理解向量共线的判定定理和性质定理(1)向量共线的判定定理和性质定理实际上是由实数与向量的积推出的.两个定理分别从正、反两方面加以论述,即当a ≠0时,a ∥b ⇔b =λa .(2)定理中,之所以限定a ≠0,是由于若a =b =0,虽然λ仍旧存在,但λ不唯一,定理的正反两个方面不成立.(3)由于零向量的方向不确定,在处理有关向量共线问题时,一般规定零向量与任何一个向量平行.a ,b 都不是零向量时,若a =λb ,则λ>0时,a 与b 同向;λ<0时,a 与b 反向.(4)若a ,b 不共线,且λa =μb ,则必有λ=μ=0.(5)向量共线的推断(证明)可把两向量用共同的已知向量来表示,进而相互表示,从而推断共线;向量共线的应用是存在实数,使两向量可以相互表示,利用向量共线的条件列式,通过计算得出结论.向量的线性运算(1)计算下列各式: ①3(a -2b +c )-(2c +b -a ); ②25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b ). (2)设x ,y 是未知向量.①解方程5(x +a )+3(x -b )=0;②解方程组⎩⎨⎧12x -y =a ,x -12y =b .(链接教材P 83例1)[解] (1)①原式=3a -6b +3c -2c -b +a =4a -7b +c .②原式=25a -25b -23a -43b +415a +2615b =⎝⎛⎭⎫25-23+415a +⎝⎛⎭⎫-25-43+2615b =0×a +0×b =0. (2)①原方程可变为5x +5a +3x -3b =0,即8x =-5a +3b ,所以x =-58a +38b .②把第一个方程的左、右两边同乘-2,然后与其次个方程相加, 得32y =-2a +b ,从而y =-43a +23b . 代入原来其次个方程得x =-23a +43b .所以⎩⎨⎧x =-23a +43b ,y =-43a +23b .方法归纳向量线性运算的基本方法(1)类比方法:向量的数乘运算可类似于代数多项式的运算.例照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,但是在这里的“同类项”“公因式”指向量,实数看作是向量的系数.(2)方程方法:向量也可以通过列方程来解,把所求向量当作未知数,利用代数方程的方法求解,同时在运算过程中要多留意观看,恰当运用运算律,简化运算.1.(1)若2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0,其中a ,c ,b 为已知向量,则未知向量y =________. (2)化简4(a +b )-3(a -b )=________.解析:(1)由2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0得2y -23a -12c -12b +32y +b =0,即72y -23a -12c +12b =0, 所以y =421a -17b +17c .(2)4(a +b )-3(a -b )=4a -3a +4b +3b =a +7b .答案:(1)421a -17b +17c (2)a +7b向量共线的判定定理和性质定理设两个非零向量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)已知k a +b 和a +k b 共线,求实数k 的值. (链接教材P 84例2,例3)[解] (1)证明:由于AB →=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ),所以BD →=BC →+CD →=2a +8b +3(a -b )=2a +8b +3a -3b =5(a +b )=5AB →.所以AB →,BD →共线.又由于它们有公共点B ,所以A ,B ,D 三点共线. (2)由于k a +b 与a +k b 共线,所以存在实数λ,使k a +b =λ(a +k b ), 即k a +b =λa +λk b . 所以(k -λ)a =(λk -1)b .由于a ,b 是不共线的两个非零向量,所以k -λ=λk -1=0,所以k 2-1=0.所以k =±1. 方法归纳(1)证明三点共线问题可用向量共线来解决,但应留意向量共线与三点共线的区分与联系,当两个向量共线且有公共点时,才能得出三点共线.(2)留意当两个向量共线时,通常只有非零向量才能表示与之共线的其他向量,要留意待定系数法的运用和方程思想的运用.2.(1)已知向量a ,b ,且AB →=a +2b ,BC →=-5a +6b ,CD →=7a -2b ,则肯定共线的三点是( ) A .B ,C ,D B .A ,B ,C C .A ,B ,D D .A ,C ,D(2)已知A ,B ,P 三点共线,O 为直线外任意一点,若OP →=xOA →+yOB →,则x +y =________.解析:(1)由于BD →=BC →+CD →=2a +4b =2AB →,所以向量BD →,BA →共线,故A ,B ,D 三点共线. (2)由于A ,B ,P 三点共线,所以向量AB →,AP →在同一条线上,由共线向量定理可知,必定存在实数λ使AP →=λAB →, 即OP →-OA →=λ(OB →-OA →),所以OP →=(1-λ)OA →+λOB →, 故x =1-λ,y =λ,即x +y =1. 答案:(1)C (2)1用已知向量表示其他向量(1)如图,ABCD 是一个梯形,AB →∥CD →且|AB →|=2|CD →|,M ,N 分别是DC ,AB 的中点,已知AB →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示下列向量.①AC →=________; ②MN →=________.(2)如图所示,已知▱ABCD 的边BC ,CD 的中点分别为K ,L ,且AK →=e 1,AL →=e 2,试用e 1,e 2表示BC →,CD →.(链接教材P 87习题2-3 A 组T 5,T 6)[解] (1)①由于AB →∥CD →,|AB →|=2|CD →|,所以AB →=2DC →,DC →=12AB →,所以AC →=AD →+DC →=e 2+12e 1.②MN →=MD →+DA →+AN →=-12DC →-AD →+12AB →=-14e 1-e 2+12e 1=14e 1-e 2. 故①填e 2+12e 1;②填14e 1-e 2.(2)设BC →=x ,则BK →=12x ,AB →=e 1-12x ,DL →=12DC →=12AB →=12e 1-14x .由AD →+DL →=AL →得x +12e 1-14x =e 2,解方程得x =43e 2-23e 1,即BC →=43e 2-23e 1.由CD →=-AB →,AB →=e 1-12x ,得CD →=12x -e 1=12⎝⎛⎭⎫43e 2-23e 1-e 1 =-43e 1+23e 2.本例(1)中,若BC →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示向量MN →. 解:由于MN →=MD →+DA →+AN →, MN →=MC →+CB →+BN →,所以2MN →=(MD →+MC →)+DA →+CB →+(AN →+BN →), 又由于M ,N 分别是DC ,AB 的中点,所以MD →+MC →=0,AN →+BN →=0.所以2MN →=DA →+CB →,所以MN →=12(-AD →-BC →)=-12e 2-12e 1.方法归纳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.3.(1)如图所示,D ,E 分别是△ABC 中边AB ,AC 的中点,已知BC →=a ,BD →=b ,试用a ,b 分别表示DE →,CE →.(2)如图,四边形OADB 是以向量OA →=a ,OB →=b 为边的平行四边形.又BM →=13BC →,CN →=13CD →,试用a ,b 表示OM →,ON →,MN →.解:(1)由三角形中位线定理,知DE 綊12BC ,故DE →=12BC →,即DE →=12a .CE →=CB →+BD →+DE →=-a +b +12a =-12a +b .(2)由于BM →=13BC →=16BA →=16(OA →-OB →)=16(a -b ), 所以OM →=OB →+BM →=b +16a -16b =16a +56b .由于CN →=13CD →=16OD →,所以ON →=OC →+CN →=12OD →+16OD →=23OD →=23(OA →+OB →)=23(a +b ). 所以MN →=ON →-OM → =23(a +b )-16a -56b =12a -16b .规范解答利用向量共线定理解决与共线相关的问题BC ,AC 的中点,AE →=(本题满分12分)如图所示,在△ABC 中,D ,F 分别是23AD →,AB →=a ,AC →=b . (1)用a ,b 表示向量AD →,AE →,AF →,BE →,BF →; (2)证明:B ,E ,F 三点共线.[解] (1)如图所示,延长AD 到G ,使AD →=12AG →,连接BG ,CG ,得到四边形ABGC .2分由于D 是BC 和AG 的中点,所以四边形ABGC 是平行四边形, 则AG →=AB →+AC →=a +b ,所以AD →=12AG →=12(a +b ),AE →=23AD →=13(a +b ).5分由于F 是AC 的中点,所以AF →=12AC →=12b .所以BE →=AE →-AB →=13(a +b )-a=13(b -2a ).8分 BF →=AF →-AB →=12b -a =12(b -2a ).9分(2)证明:由(1)可知,BE →=13(b -2a ),BF →=12(b -2a ),所以BE →=23BF →,即BE →,BF →是共线向量,又由于它们有公共点B ,所以B ,E ,F 三点共线.12分[规范与警示] (1)由中点联想到平行四边形,作帮助线得处的结论是解答本题的关键;若在处不能正确地利用向量的加减法以及已表示出的AE →,则易消灭运算错误,导致失分;若未能正确地表示出处的结论,则无法证得结论,是又一易失分点.(2)①在向量的加减运算中,需遵循平行四边形法则和三角形法则,在给出的图形中有时需要借助帮助线构造出相应的图形.②对于常见图形中的基本量,要娴熟应用三角形法则或平行四边形法则表示.③利用向量共线定理可以证明三点共线,也可以求相关的参数的值,其基本的关系就是a =λb (λ∈R ,b ≠0).1.下列说法正确的是( )A .平行于同一向量的两个向量是共线向量B .单位向量都相等C .a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λbD .与非零向量a 相等的向量有很多个解析:选D.若两个向量都与零向量平行,它们可能不共线,所以选项A 不正确;单位向量只是长度相等,方向不确定,故选项B 不正确;“a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λb ”需在b ≠0的前提下才成立,故选项C 不正确;平移非零向量a ,所得向量都与a 相等,故与非零向量a 相等的向量有很多个.故选D.2.若向量a =3i -4j ,b =5i +4j ,则(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=________.解析:(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=13a -b -3a -2b +2b -a =-113a -b =-113(3i -4j )-(5i +4j )=-11i +443j -5i -4j=-16i +323j .答案:-16i +323j3.在△ABC 中,AB →=a ,AC →=b ,若BD →=2DC →,则AD →=________(用a ,b 表示).解析:AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=13a +23b .答案:13a +23b, [同学用书单独成册])[A.基础达标]1.已知向量a ,b 满足:|a |=3,|b |=5,且a =λb ,则实数λ=( ) A.35 B .53C .±35D .±53解析:选C.由于|a |=3,|b |=5,a =λb ,所以|a |=|λ||b |,即3=5|λ|,所以|λ|=35,λ=±35.2.如图所示,已知AB →=2BC →,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,则下列等式中成立的是( )A .c =32b -12aB .c =2b -aC .c =2a -bD .c =32a -12b解析:选A.OC →=OA →+AC →=OA →+3BC →=OA →+3(OC →-OB →),所以OC →=32OB →-12OA →,即c =32b -12a .3.设e 1,e 2是两个不共线的向量,若向量m =-e 1+k e 2(k ∈R )与向量n =e 2-2e 1共线,则( ) A .k =0 B .k =1C .k =2D .k =12解析:选D.将k 的值逐一代入检验,当k =0,1和2时m 与n 均不共线,当k =12时,m =-e 1+12e 2,n=-2e 1+e 2,此时n =2m ,故m ,n 共线.4.设M 是平行四边形ABCD 的对角线的交点,O 为任意一点,则OA →+OB →+OC →+OD →=( )A.OM →B .2OM →C .3OM →D .4OM →解析:选D.OA →+OB →+OC →+OD →=OM →+MA →+OM →+MB →+OM →+MC →+OM →+MD →,而MA →+MC →=0,MB →+MD→=0,故OA →+OB →+OC →+OD →=4OM →.5.在△ABC 中,点P 是AB 上一点,且CP →=23CA →+13CB →,又AP →=tAB →,则实数t 的值为( )A .13B .23C .12D .53解析:选A .由题意可得AP →=CP →-CA →=23CA →+13CB →-CA →=13(CB →-CA →)=13AB →,又AP →=tAB →,所以t =13.6.已知x ,y 是实数,向量a ,b 不共线,若(x +y -1)a +(x -y )b =0,则x =________,y =________.解析:由(x +y -1)a +(x -y )b =0, 且向量a ,b 不共线,得⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1=0,x -y =0,解得⎩⎨⎧x =12,y =12.答案:12 127.在△ABC 所在平面上有一点,满足P A →+PB →+PC →=AB →,则△P AB 与△ABC 的面积之比是________.解析:P A →+PB →+PC →=AB →=PB →-P A →, 即PC →=-2P A →,所以AP AC =13,所以S △P ABS △ABC =13.答案:1∶38.在平行四边形ABCD 中,对角线AC 与BD 交于点O ,AB →+AD →=λAO →,则λ=________.解析:由向量加法的平行四边形法则,得AB →+AD →=AC →.又O 是AC 的中点,所以AC =2AO ,所以AC →=2AO →,所以AB →+AD →=2AO →. 又AB →+AD →=λAO →,所以λ=2. 答案:29.如图,在△ABC 中,D ,E 分别为AC ,AB 边上的点,CD DA =AE EB =12,记BC →=a ,CA →=b ,求证:DE →=13(b -a ).证明:由于AE →=13AB →=13(CB →-CA →)=13(-a -b ),AD →=23AC →=-23b , 所以DE →=AE →-AD →=-13a -13b +23b=13(b -a ). 10.已知非零向量e 1,e 2,a ,b 满足a =2e 1-e 2,b =k e 1+e 2. (1)若e 1与e 2不共线,a 与b 共线,求实数k 的值;(2)是否存在实数k ,使得a 与b 不共线,e 1与e 2共线?若存在,求出k 的值,否则说明理由. 解:(1)由a =λb ,得2e 1-e 2=λk e 1+λe 2, 而e 1与e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧λk =2,λ=-1⇒k =-2.(2)不存在.若e 1与e 2共线,则e 2=λe 1,有⎩⎪⎨⎪⎧a =(2-λ)e 1,b =(k +λ)e 1,由于e 1,e 2,a ,b 为非零向量, 所以λ≠2且λ≠-k ,所以12-λa =1k +λb ,即a =2-λk +λb ,这时a 与b 共线,所以不存在实数k 满足题意.[B.力量提升]1.O 是平面上肯定点,A ,B ,C 是平面上不共线的三个点,动点P 满足OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),则P 的轨迹肯定通过△ABC 的( )A .外心B .内心C .重心D .垂心解析:选C.由于OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),所以AP →=λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),即AP →与AB →+AC →共线,而AB →+AC →是以AB →,AC →为邻边的平行四边形的对角线表示的向量,而对角线与BC 的交点是中点,所以P 的轨迹肯定通过△ABC 的重心.2.对于△ABC 内部一点O ,存在实数λ,使得OA →+OB →=λ(OA →+OC →)成立,则△OBC 与△ABC 的面积之比是( )A .1∶2B .1∶1C .1∶3D .2∶3 解析:选A.如图,设D ,E 分别是AB ,AC 的中点,以OA ,OB 为邻边作▱OAGB ,以OA ,OC 为邻边作▱OAFC ,则OA →+OB →=OG →=2OD →,OA →+OC →=OF →=2OE →,由于OA →+OB →=λ(OA →+OC →),所以OD →=λOE →,所以点D ,O ,E 三点共线,所以点O 在直线DE 上,又由于D ,E 分别为AB ,AC 的中点,所以△OBC 与△ABC 的面积之比为1∶2.3.已知P 1P →=23PP 2→,若PP 1→=λP 1P 2→,则λ=________.解析:如图,由于P 1P →=23PP 2→,所以点P 在线段P 1P 2上,且|P 1P →||PP 2→|=23.所以PP 1→与P 1P 2→反向,且|PP 1→||P 1P 2→|=25,所以PP 1→=-25P 1P 2→,故λ=-25.答案:-254.在平行四边形ABCD 中,AB →=e 1,AC →=e 2,NC →=14AC →,BM →=12MC →,则MN →=________(用e 1,e 2表示).解析:由于NC →=14AC →=14e 2,所以CN →=-14e 2,由于BM →=12MC →,BM →+MC →=BC →=AC →-AB →=e 2-e 1,所以MC →=23(e 2-e 1),所以MN →=MC →+CN →=23(e 2-e 1)-14e 2=-23e 1+512e 2.答案:-23e 1+512e 25.已知O ,A ,M ,B 为平面上四点,且OM →=λOB →+(1-λ)OA →(λ∈R ,λ≠1,λ≠0). (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.解:(1)证明:由于OM →=λOB →+(1-λ)OA →,所以OM →=λOB →+OA →-λOA →, OM →-OA →=λOB →-λOA →, 即AM →=λAB →,又λ∈R ,λ≠1,λ≠0且AM →,AB →有公共点A ,所以A ,B ,M 三点共线.(2)由(1)知AM →=λAB →,若点B 在线段AM 上, 则AM →,AB →同向且|AM →|>|AB →|(如图所示).所以λ>1.6.(选做题)在△ABC 中,点D 和E 分别在BC ,AC 上,且BD →=13BC →,CE →=13CA →,AD 与BE 交于R ,证明:RD →=17AD →.证明:由A ,D ,R 三点共线,可得CR →=λCD →+(1-λ)CA →=23λCB →+(1-λ)CA →.由B ,E ,R 三点共线,可得CR →=μCB →+(1-μ)CE →=μCB →+13(1-μ)CA →.所以⎩⎨⎧23λ=μ,1-λ=13(1-μ),所以⎩⎨⎧λ=67,μ=47,所以CR →=47CB →+17CA →.所以AD →=CD →-CA →=23CB →-CA →,RD →=CD →-CR →=23CB →-⎝⎛⎭⎫47CB →+17CA → =221CB →-17CA → =17⎝⎛⎭⎫23CB →-CA →=17AD →.。
高中数学第二章平面向量同步练习02新人教A版必修4
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高中数学第二章平面向量同步练习02新人教A版必修4平面向量同步练习§2.2. 1 向量加减运算及几何意义班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.化简PM PN MN所得的结果是()MPA.B.NP C.0 D.MN2.设OA a,OB b且|a|=| b|=6,∠AOB=120 ,则|a-b|等于()0013.飞机从甲地按南偏东10方向飞行2022年km到达乙地,再从乙地按北偏西70方向飞行2022年km到达丙A.36 B.12 C.6 D.63.a,b为非零向量,且|a+ b|=| a|+| b|,则()A.a与b方向相同B.a = b C.a =-4.在平行四边形ABCD中,若| BC BA | | BC ABb D.a与b方向相反|,则必有()A.ABCD为菱形B.ABCD为矩形C .ABCD 为正方形D.以上皆错5.已知正方形ABCD边长为1,AB=a,BC=b,AC=c,则|a+b+c|等于()A.0 B.3 C.22*6.设( AB CD ) ( BC DA D.2) a,而b是一非零向量,则下列个结论:(1) a与b共线;(2)a + b = a;(3) a + b = b;(4)| a + b||a |+|b|中正确的是()A.(1) (2) B.(3) (4) C.(2) (4) D.(1) (3) 二、填空题7.在平行四边形ABCD中,AB a,AD b,则CA __________,BD_______.8.在a =“向北走20km”,b =“向西走20km”,则a +b9.若| AB | 8,| AC | 5,则| BC表示______________.|的取值范围为_____________.*10.一艘船从A点出发以23km/h的速度向垂直于河岸的方向行驶,而船实际行驶速度的大小为4km/h,则河水的流速的大小为___________.三、解答题11.如图,O是平行四边形ABCD外一点,用OA 、OB 、OC 表示OD.12.如图,在任意四边形ABCD中,E、F分别为AD、BC的中点,求证:AB DC EF EF .地,那么丙地在甲地的什么方向?丙地距离甲地多远?*14.点D、E、F分别是△ABC求证:(1)AB 三边AB、BC、CA上的中点,BE AC CE;(2)EA FBDC 0.§2. 2. 2 向量数乘运算及其几何意义班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.已知向量a= e1-2 e2,b=2 e1+e2, 其中e1、e2不共线,则a+b 与c=6 e1-2 e2的关系为(A.不共线B.共线C.相等D.无法确定2.已知向量e1、e2不共线,实数(3x-4y)e1+(2x-3y)e2 =6e1+3e2 ,则x-y的值等于()A.3 B.-3 C.0 D.2)平面向量同步练习3.若AB=3a, CD =-5a ,且| AD | | BC |,则四边形ABCD是()A.平行四边形B.菱形C.等腰梯形D.不等腰梯形4.AD、BE分别为△ABC的边BC、AC上的中线,且AD =a , BE =b ,那么BC 为()A.__-__3a+3b B.3a-3b C.3a-3b D.-3a+3b5.已知向量a ,b是两非零向量,在下列四个条件中,能使a ,b共线的条件是()①2a -3b=4e且a+2b= -3e②存在相异实数λ ,μ,使λa -μb=0 ③xa+yb=0 (其中实数x, y满足x+y=0) ④已知梯形ABCD,其中AB=a ,CD=bA.①② B.①③ C.② D.③④*6.已知△ABC三个顶点A、B、C及平面内一点P,若PA PB PC AB ,则()A.P在△ABC 内部B.P在△ABC 外部C.P在AB边所在直线上D.P在线段BC上二、填空题7.若|a|=3,b与a方向相反,且|b|=5,则a= b8.已知向量e1 ,e2不共线,若λe1-e2与e1-λe2共线,则实数λ= 9.a,b是两个不共线的向量,且AB=2a+kb , CB =a+3b , CD =2a-b ,若A、B、D三点共线,则实数k的值可为*10.已知四边形ABCD中,AB =a-2c, CD =5a+6b-8c对角线AC、BD的中点为E、F,则向量EF三、解答题11.计算:⑴(-7)×6a=⑵4(a+b)-3(a-b)-8a= ⑶(5a-4b+c)-2(3a-2b+c)=12.如图,设AM是△ABC的中线,AB=a , AC=b ,求AM13.设两个非零向量a与b不共线,⑴若AB =a+b ,BC =2a+8b ,CD=3(a-b) ,求证:A、B、D三点共线; ⑵试确定实数k,使ka+b和a +kb共线.*14.设OA ,OB 不共线,P点在AB上,求证:OP =λOA +μOB且λ+μ=1(λ, μ∈R).§2. 3. 1平面向量基本定理及坐标表示(1)班级___________姓名____________学号____________得分____________一、选择题1.下列向量给中,能作为表示它们所在平面内所有向量的基底的是()A.e1=(0,0), e2 =(1,-2) ; B.e1=(-1,2),e2 =(5,7); C.e1=(3,5),e2 =(6,10); D.e1=(2,-3) ,e2 =(1, 324)2.已知向量a、b,且AB=a+2b , BC = -5a+6b , CD =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、D3.如果e1、e2是平面α内两个不共线的向量,那么在下列各说法中错误的有()①λe1+μe2(λ, μ∈R)可以表示平面α内的所有向量;②对于平面α中的任一向量a,使a=λe1+μe2的λ, μ有无数多对;③若向量λ1e1+μ1e2与λ2e1+μ2e2共线,则有且只有一个实数k,使λ2e1+μ2e2=k(λ1e1+μ1e2);④若实数λ, μ使λe1+μe2=0,则λ=μ=0.平面向量同步练习A.①② B.②③ C.③④ D.仅②4.过△ABC的重心任作一直线分别交AB、AC于点D、E,若AD =x AB , AE =y AC ,xy≠0,则11x y的值为()A.4 B.3 C.2 D.15.若向量a=(1,1),b=(1,-1) ,c=(-2,4) ,则c= ( ) A.-a+3b B.3a-b C.a-3b D.-3a+b*6.平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点A(3,1),B(-1,3),若点C(x, y)满足OC=αOA +βOB ,其中α,β∈R且α+β=1,则x, y所满足的关系式为()A.3x+2y-11=0 B.(x-1)2+(y-2)2=5 C.2x-y=0 D.x+2y-5=0二、填空题7.作用于原点的两力F1 =(1,1) ,F2 =(2,3) ,为使得它们平衡,需加力F3= ;8.若A(2,3),B(x, 4),C(3,y),且AB=2 AC ,则x= ,y= ;9.已知A(2,3),B(1,4)且1 2AB =(sinα,cosβ), α,β∈(- 2,2),则α+β=*10.已知a=(1,2) ,b=(-3,2),若ka+b与a-3b平行,则实数k的值为三、解答题11.已知向量b与向量a=(5,-12)的方向相反,且|b|=26,求b12.如果向量AB=i-2j , BC =i+mj ,其中i、j分别是x轴、y轴正方向上的单位向量,试确定实数m的值使A、B、C三点共线。
人教A版必修四 向量数乘运算及其几何意义 课时作业

2.2.3 向量数乘运算及其几何意义A 级 基础巩固一、选择题1.下列各式计算正确的个数是( )①(-7)×6a =-42a ;②a -2b +2(a +b )=3a ;③a +b -(a +b )=0. A .0 B .1 C .2D .3解析:根据向量数乘的运算律可验证①②正确;③错误,因为向量的和、差及数乘运算的结果仍为一个向量,而不是实数.答案:C2.如图,在△ABC 中,点D 是边AB 的中点,则向量DC →=( )A.12BA →+BC → B.12BA →-BC → C .-12BA →-BC →D .-12BA →+BC →解析:因为D 是AB 的中点,所以BD →=12BA →,所以DC →=BC →-BD →=BC →-12BA →.答案:D3.已知非零向量a ,b ,且AB →=a +2b ,BC →=-5a +6b ,CD →=7a -2b ,则一定共线的三点是( )A .A ,B ,D B .A ,B ,C C .B ,C ,DD .A ,C ,D解析:因为AB →=a +2b ,BC →=-5a +6b ,CD →=7a -2b ,所以AC →=AB →+BC →=-4a +8b ,BC →+CD →=2a +4b =BD →=2AB →,所以A ,B ,D 三点共线.答案:A4.设P 是△ABC 所在平面内的一点,BC →+BA →=2BP →,则( )A.PA →+PB →=0B.PC →+PA →=0 C.PB →+PC →=0D.PA →+PB →+PC →=0解析:如图,因为BC →+BA →=2BP →,所以P 是线段AC 的中点,所以PA →=-PC →,即PC →+PA →=0.答案:B5.在平行四边形ABCD 中,AC 与BD 相交于点O ,E 是线段OD 的中点,AE 的延长线交DC 于点F ,若AB →=a ,AD →=b ,则AF →=( )A.13a +b B.12a +b C .a +13bD .a +12b解析:由已知条件可知BE =3DE , 所以DF =13AB ,所以AF →=AD →+DF →=AD →+13AB →=13a +b .答案:A 二、填空题6.若|a |=5,b 与a 的方向相反,且|b |=7,则a =______b . 解析:因为|a |=5,|b |=7,所以|a ||b |=57,又方向相反,所以a =-57b .答案:-577.(2015·课标全国Ⅱ卷)设向量a ,b 不平行,向量λ a +b 与a +2b 平行,则实数λ=________.解析:因为λ a +b 与a +2b 平行,所以λ a +b =t (a +2b ),即λ a +b =t a +2t b , 所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=t ,1=2t ,解得⎩⎪⎨⎪⎧λ=12,t =12. 答案:128.已知△ABC 和点M 满足MA →+MB →+MC →=0,若存在实数m 使得AB →+AC →=mAM →成立,则m的值为________.解析:因为MA →+MB →+MC →=0,所以点M 是△ABC 的重心,所以AB →+AC →=3AM →,所以m =3.答案:3 三、解答题9.已知A ,B ,P 三点共线,O 为直线外任意一点,若OP →=xOA →+yOB →,求x +y 的值. 解:设AB →=BP →,则OB →=OA →+AB →,则OP →=OB →+BP →=OA →+AB →+BP →= OA →+OB →-OA →+a (OB →-OA →)=OB →(1+a )-aOA → 所以x +y =1+a -a =1.10.已知e ,f 为两个不共线的向量,且四边形ABCD 满足AB →=e +2f ,BC →=-4e -f ,CD →=-5e -3f .(1)将AD →用e ,f 表示; (2)求证:四边形ABCD 为梯形.(1)解:根据向量的线性运算法则,有AD →=AB →+BC →+CD →=(e +2f )+(-4e -f )+(-5e -3f )=(1-4-5)e +(2-1-3)f =-8e -2f .(2)证明:因为AD →=-8e -2f =2(-4e -f )=2BC →, 所以AD →与BC →同向,且AD →的长度为BC →长度的2倍, 所以在四边形ABCD 中,AD ∥BC ,且AD ≠BC , 所以四边形ABCD 是梯形.B 级 能力提升1.如图,△ABC 中,AD ,BE ,CF 分别是BC ,CA ,AB 上的中线,它们交于点G ,则下列各等式中不正确的是( )A.BG →=23BE →B.CG →=2GF →C.DG →=12AG →D.13DA →+23FC →=12BC → 解析:因为G 是△ABC 的重心,所以BG =23BE ,CG =2GF ,DG =12AG ,所以BG →=23BE →,CG →=2GF →,DG →=-12AG →,所以13DA →+23FC →=DG →+GC →=DC →=12BC →.所以C 不正确.答案:C2.若AP →=tAB →(t ∈R),O 为平面上任意一点,则OP →=________(用OA →,OB →表示). 解析:AP →=tAB →,OP →-OA →=t (OB →-OA →),OP →=OA →+tOB →-tOA →=(1-t )OA →+tOB →. 答案:(1-t )OA →+tOB →3.设a ,b 是不共线的两个非零向量.(1)若OA →=2a -b ,OB →=3a +b ,OC →=a -3b ,求证:A ,B ,C 三点共线; (2)若8a +kb 与ka +2b 共线,求实数k 的值;(3)若OM →=ma ,ON →=nb ,OP →=α a +β b ,其中m ,n ,α,β均为实数,m ≠0,n ≠0,若M ,P ,N 三点共线,求证:αm +βn=1. (1)证明:因为AB →=OB →-OA →=(3a +b )-(2a -b )=a +2b , 而BC →=OC →-OB →=(a -3b )-(3a +b )=-(2a +4b )=-2AB →, 所以AB →与BC →共线,且有公共点B ,所以A ,B ,C 三点共线. (2)解:因为8a +kb 与ka +2b 共线, 所以存在实数λ,使得8a +kb =λ(ka +2b ),即(8-λk )a +(k -2λ)b =0.因为a 与b 不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧8-λk =0,k -2λ=0,解得λ=±2,所以k =2λ=±4.(3)证明:因为M ,P ,N 三点共线,O 为直线外一点,所以存在实数x ,y ,使得OP →=xOM →+yON →,且x +y =1.又因为OP →=α a +β b ,且a ,b 不共线,所以OP →=xma +ynb =α a +β b ,所以xm =α,yn =β, 所以αm +βn=x +y =1.。
高一数学(人教A版)必修4课件:向量数乘运算及其几何意义
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1 → → [拓展]在△ABC中,D是BC的中点,则有 AD = ( AB + 2 → AC).
1 将 [2(2a+8b)-4(4a-2b)]化简成最简式为( 12 A.2a-b C.a-b B.2b-a D.b-a
)
[答案]
[解析]
B
1 1 原式= 12 (4a+16b-16a+8b)= 12 [(4-16)a+(16
→ → AB=λBD,只要由已知条件找出 λ 即可. (2)由两向量共线,列出关于 a、b 的等式,再由 a 与 b 不 共线知,若 λa=μb,则 λ=μ=0.
[解析]
→ → 证明:(1)∵AB=a+b,BC=2a+8b,
→ CD=3(a-b) → → → ∴BD=BC+CD=2a+8b+3(a-b) → =2a+8b+3a-3b=5(a+b)=5AB. → → ∴AB、BD共线, 又∵它们有公共点 B,∴A、B、D 三点共线.
→ → 规律总结:在上述证明过程中,由 AB 与 AD 不共线及(λ 1 → 1 → → → -μ)AD =(1-μ- λ)AB ,知必有(λ-μ) AD =(1-μ- λ)AB = 2 2 0,进而得到关于λ与μ的方程组.通过本例,应掌握利用向量 共线的条件解题的方法.
如图,O 是平面上一定点,A、B、C 是平面上不共线的三 → → → → AB AC + 个点,动点 P 满足OP=OA+λ ,λ∈[0,+∞),则 → → |AB| |AC| 点 P 的轨迹一定通过△ABC 的( )
(2)∵ka+b 与 a+kb 共线, ∴存在实数 λ,使 ka+b=λ(a+kb) 即 ka+b=λa+λkb,∴(k-λ)a=(λk-1)b, ∵a、b 是不共线的两个非零向量, ∴k-λ=λk-1=0,∴k2-1=0.∴k=± 1.
高中数学人教A版必修4示范教案:第二章第三节平面向量的基本定理及坐标表示(第二课时) Word版含解析

第二章第三节平面向量的基本定理及坐标表示第二课时整体设计教学分析1.前面学习了平面向量的坐标表示,实际是平面向量的代数表示.在引入了平面向量的坐标表示后可使向量完全代数化,将数与形紧密结合起来,这就可以使很多几何问题的解答转化为学生熟知的数量运算.2.本小节主要是运用向量线性运算的交换律、结合律、分配律,推导两个向量的和的坐标、差的坐标以及数乘的坐标运算.推导的关键是灵活运用向量线性运算的交换律、结合律和分配律.3.引进向量的坐标表示后,向量的线性运算可以通过坐标运算来实现,一个自然的想法是向量的某些关系,特别是向量的平行、垂直,是否也能通过坐标来研究呢?前面已经找出两个向量共线的条件(如果存在实数λ,使得a =λb ,那么a 与b 共线),本节则进一步地把向量共线的条件转化为坐标表示.这种转化是比较容易的,只要将向量用坐标表示出来,再运用向量相等的条件就可以得出平面向量共线的坐标表示.要注意的是,向量的共线与向量的平行是一致的. 三维目标1.通过经历探究活动,使学生掌握平面向量的和、差、实数与向量的积的坐标表示方法.理解并掌握平面向量的坐标运算以及向量共线的坐标表示.2.引入平面向量的坐标可使向量运算完全代数化,平面向量的坐标成了数与形结合的载体.3.在解决问题过程中要形成见数思形、以形助数的思维习惯,以加深理解知识要点,增强应用意识. 重点难点教学重点:平面向量的坐标运算.教学难点:对平面向量共线的坐标表示的理解. 课时安排1课时教学过程导入新课思路1.向量具有代数特征,与平面直角坐标系紧密相联.那么我们在学习直线和圆的方程以及点、直线、平面之间的位置关系时,直线与直线的平行是一种重要的关系.关于x 、y 的二元一次方程Ax +By +C =0(A 、B 不同时为零)何时所体现的两条直线平行?向量的共线用代数运算如何体现?思路2.对于平面内的任意向量a ,过定点O 作向量OA →=a ,则点A 的位置被向量a 的大小和方向所唯一确定.如果以定点O 为原点建立平面直角坐标系,那么点A 的位置可通过其坐标来反映,从而向量a 也可以用坐标来表示,这样我们就可以通过坐标来研究向量问题了.事实上,向量的坐标表示,实际是向量的代数表示.引入向量的坐标表示可使向量运算完全代数化,将数与形紧密结合起来,这就可以使很多几何问题的解答转化为学生熟知的数量运算.引进向量的坐标表示后,向量的线性运算可以通过坐标运算来实现,那么向量的平行、垂直,是否也能通过坐标来研究呢? 推进新课新知探究 提出问题①我们研究了平面向量的坐标表示,现在已知a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),你能得出a +b ,a -b ,λa 的坐标表示吗?②如图1,已知A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),怎样表示AB 的坐标?你能在图中标出坐标为(x 2-x 1,y 2-y 1)的P 点吗?标出点P 后,你能总结出什么结论?活动:教师让学生通过向量的坐标表示来进行两个向量的加、减运算,教师可以让学生到黑板去板书步骤.可得:图1a +b =(x 1i +y 1j )+(x 2i +y 2j )=(x 1+x 2)i +(y 1+y 2)j , 即a +b =(x 1+x 2,y 1+y 2). 同理a -b =(x 1-x 2,y 1-y 2).又λa =λ(x 1i +y 1j )=λx 1i +λy 1j .∴λa =(λx 1,λy 1).教师和学生一起总结,把上述结论用文字叙述分别为:两个向量和(差)的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和(差);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.教师再引导学生找出点与向量的关系:将向量AB →平移,使得点A 与坐标原点O 重合,则平移后的B 点位置就是P 点.向量AB →的坐标与以原点为始点,点P 为终点的向量坐标是相同的,这样就建立了向量的坐标与点的坐标之间的联系.学生通过平移也可以发现:向量AB →的模与向量OP →的模是相等的. 由此,我们可以得出平面内两点间的距离公式: |AB →|=|OP →|=(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2.教师对总结完全的同学进行表扬,并鼓励学生,只要善于开动脑筋,勇于创新,展开思维的翅膀,就一定能获得意想不到的收获.讨论结果:①能. ②AB →=OB →-OA →=(x 2,y 2)-(x 1,y 1)=(x 2-x 1,y 2-y 1).结论:一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点的坐标减去始点的坐标. 提出问题①如何用坐标表示两个共线向量?②若a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),那么11x y =22x y是向量a 、b 共线的什么条件?活动:教师引导学生类比直线平行的特点来推导向量共线时的关系.此处教师要对探究困难的学生给以必要的点拨:设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),其中b ≠0.我们知道,a 、b 共线,当且仅当存在实数λ,使a =λb .如果用坐标表示,可写为(x 1,y 1)=λ(x 2,y 2),即⎩⎪⎨⎪⎧x 1=λx 2,y 1=λy 2.消去λ后得x 1y 2-x 2y 1=0. 这就是说,当且仅当x 1y 2-x 2y 1=0时向量a 、b (b ≠0)共线.又我们知道x 1y 2-x 2y 1=0与x 1y 2=x 2y 1是等价的,但这与y 1x 1=y 2x 2是不等价的.因为当x 1=x 2=0时,x 1y 2-x 2y 1=0成立,但y 1x 1与y 2x 2均无意义.因此y 1x 1=y 2x 2是向量a 、b 共线的充分不必要条件.由此也看出向量的应用更具一般性,更简捷、实用,让学生仔细体会这点.讨论结果:①x 1y 2-x 2y 1=0时,向量a 、b (b ≠0)共线. ②充分不必要条件. 提出问题a 与非零向量b 为共线向量的充要条件是有且只有一个实数λ使得a =λb ,那么这个充要条件如何用坐标来表示呢?活动:教师引导推证:设a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),其中b ≠a ,由a =λb ,(x 1,y 1)=λ(x 2,y 2)⇒⎩⎪⎨⎪⎧x 1=λx 2,y 1=λy 2,消去λ,得x 1y 2-x 2y 1=0.讨论结果:a ∥b (b ≠0)的充要条件是x 1y 2-x 2y 1=0. 教师应向学生特别提醒感悟:(1)消去λ时不能两式相除,∵y 1、y 2有可能为0,而b ≠0, ∴x 2、y 2中至少有一个不为0.(2)充要条件不能写成y 1x 1=y 2x 2(∵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 ≠0)⇔⎩⎪⎨⎪⎧a =λb ,x 1y 2-x 2y 1=0.应用示例思路1例1已知a =(2,1),b =(-3,4),求a +b ,a -b,3a +4b 的坐标.活动:本例是向量代数运算的简单应用,让学生根据向量的线性运算进行向量的和、差及数乘的坐标运算,再根据向量的线性运算律和向量的坐标概念得出结论.若已知表示向量的有向线段的始点和终点坐标,那么终点的坐标减去始点的坐标就是此向量的坐标,从而使得向量的坐标与点的坐标可以相互转化.可由学生自己完成.解:a +b =(2,1)+(-3,4)=(-1,5); a -b =(2,1)-(-3,4)=(5,-3);3a +4b =3(2,1)+4(-3,4)=(6,3)+(-12,16)=(-6,19).变式训练已知平面向量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) 答案:D,试求顶点D 的坐标.图2活动:本例的目的仍然是让学生熟悉平面向量的坐标运算.这里给出了两种方法:方法一利用“两个向量相等,则它们的坐标相等”,解题过程中应用了方程思想;方法二利用向量加法的平行四边形法则求得向量OD →的坐标,进而得到点D 的坐标.解题过程中,关键是充分利用图形中各线段的位置关系(主要是平行关系),数形结合地思考,将顶点D 的坐标表示为已知点的坐标.解:方法一:如图2,设顶点D 的坐标为(x ,y ). ∵AB →=(-1-(-2),3-1)=(1,2),DC →=(3-x,4-y ). 由AB →=DC →,得(1,2)=(3-x,4-y ). ∴⎩⎪⎨⎪⎧1=3-x ,2=4-y . ∴⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =2. ∴顶点D 的坐标为(2,2).方法二:如图2,由向量加法的平行四边形法则,可知BD →=BA →+AD →=BA →+BC →=(-2-(-1),1-3)+(3-(-1),4-3)=(3,-1), 而OD →=OB →+BD →=(-1,3)+(3,-1)=(2,2), ∴顶点D 的坐标为(2,2).图31时,仿例2得:D 1=(2,2)B 时,仿例2得:D 2=(4,6)ACB 时,仿例2得:D 3=(-(1,3),C (2,5),试判断A 、B 活动:教师引导学生利用向量的共线来判断.首先要探究三个点组合成两个向量,然后根据两个向量共线的充要条件来判断这两个向量是否共线从而来判断这三点是否共线.教师引导学生进一步理解并熟练地运用向量共线的坐标形式来判断向量之间的关系.让学生通过观察图象领悟先猜后证的思维方式.解:在平面直角坐标系中作出A 、B 、C 三点,观察图形,我们猜想A 、B 、C 三点共线.下面给出证明.∵AB →=(1-(-1),3-(-1))=(2,4),AC →=(2-(-1),5-(-1))=(3,6), 又2×6-3×4=0, ∴AB →∥AC →,且直线AB 、直线AC 有公共点A , ∴A 、B 、C 三点共线.点评:本例的解答给出了判断三点共线的一种常用方法,其实质是从同一点出发的两个向.例1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.活动:教师充分让学生思考,并提出这一结论可以推广吗?即当P 1PPP 2=λ时,点P 的坐标是什么?师生共同讨论,一起探究,可按照求中点坐标的解题思路类比推广,有的学生可能提出如下推理方法:设P (x ,y ),由P 1P →=λPP 2→,知(x -x 1,y -y 1)=λ(x 2-x ,y 2-y ),即⎩⎪⎨⎪⎧x -x 1=λ(x 2-x )y -y 1=λ(y 2-y )⇒⎩⎪⎨⎪⎧x =x 1+λx21+λ,y =y 1+λy21+λ.这就是线段的定比分点公式,教师要给予充分肯定,鼓励学生的这种积极探索,这是学习数学的重要品质.时间允许的话,可以探索λ的取值符号对P 点位置的影响,也可鼓励学生课后探索.解:(1)如图4,由向量的线性运算可知图4OP →=12(OP 1→+OP 2→)=(x 1+x 22,y 1+y 22),所以点P 的坐标是(x 1+x 22,y 1+y 22).(2)如图5,当点P 是线段P 1P 2的一个三等分点时,有两种情况,即P 1P PP 2=12或P 1PPP 2=2.如果P 1P PP 2=12(图5(1)),那么图5OP →=OP 1→+P 1P →=OP 1→+13P 1P 2→=OP 1→+13(OP 2→-OP 1→)=23OP 1→+13OP 2→ =(2x 1+x 23,2y 1+y 23),即点P 的坐标是(2x 1+x 23,2y 1+y 23).同理,如果P 1PPP 2=2(图5(2)),那么点P 的坐标是(x 1+2x 23,y 1+2y 23).点评:本例实际上给出了线段的中点坐标公式和线段的三等分点坐标公式.例2已知点A (1,2),B (4,5),O 为坐标原点,OP =OA +tAB .若点P 在第二象限,求实数t 的取值范围.活动:教师引导学生利用向量的坐标运算以及向量的相等,把已知条件转化为含参数的方程(组)或不等式(组)再进行求解.教师以提问的方式来了解学生组织步骤的能力,或者让学生到黑板上去板书解题过程,并对思路清晰过程正确的同学进行表扬,同时也要对组织步骤不完全的同学给予提示和鼓励.教师要让学生明白“化归”思想的利用.不等式求变量取值范围的基本观点是:将已知条件转化为关于变量的不等式(组),那么变量的取值范围就是这个不等式(组)的解集.解:由已知AB →=(4,5)-(1,2)=(3,3). ∴OP →=(1,2)+t (3,3)=(3t +1,3t +2).若点P 在第二象限,则⎩⎪⎨⎪⎧3t +1<03t +2>0⇒-23<t <-13.故t 的取值范围是(-23,-13).点评:此题通过向量的坐标运算,将点P 的坐标用t 表示,由点P 在第二象限可得到一个关于t 的不等式组,这个不等式组的解集就是t 的取值范围.知能训练课本本节练习. 解答:1.(1)a +b =(3,6),a -b =(-7,2);(2)a +b =(1,11),a -b =(7,-5); (3)a +b =(0,0),a -b =(4,6);(4)a +b =(3,4),a -b =(3,-4). 2.-2a +4b =(-6,-8),4a +3b =(12,5).3.(1)AB →=(3,4),BA →=(-3,-4);(2)AB →=(9,-1),BA →=(-9,1); (3)AB →=(0,2),BA →=(0,-2);(4)AB →=(5,0),BA →=(-5,0). 4.AB ∥CD .证明:AB →=(1,-1),CD →=(1,-1),所以AB →=CD →.所以AB ∥CD .点评:本题有两个要求:一是判断,二是证明.通过作图发现规律,提出猜想,然后再证明结论是一个让学生经历数学化的过程.5.(1)(3,2);(2)(1,4);(3)(4,-5).6.(103,1)或(143,-1).7.解:设P (x ,y ),由点P 在线段AB 的延长线上,且|AP →|=32|PB →|,得(x -2,y -3)=32(x -4,y +3),即⎩⎪⎨⎪⎧ 2x -4=3x -12,2y -6=3y +9.解之,得⎩⎪⎨⎪⎧x =8,y =-15.所以点P 的坐标为(8,-15).点评:本题希望通过向量方法求解,培养学生应用向量的意识. 课堂小结1.先由学生回顾本节都学习了哪些数学知识:平面向量的和、差、数乘的坐标运算,两个向量共线的坐标表示.2.教师与学生一起总结本节学习的数学方法,定义法、归纳、整理、概括的思想,强调在今后的学习中,要善于培养自己不断探索、善于发现、勇于创新的科学态度和求实开拓的精神,为将来的发展打下良好基础.作业课本习题2.3 A 组5、6.设计感想1.本节课中向量的坐标表示及运算实际上是向量的代数运算.这对学生来说学习并不困难,可大胆让学生自己探究.本教案设计流程符合新课改精神.教师在引导学生探究时,始终抓住向量具有几何与代数的双重属性这一特征和向量具有数与形紧密结合的特点.让学生在了解向量知识网络结构基础上,进一步熟悉向量的坐标表示以及运算法则、运算律,能熟练向量代数化的重要作用和实际生活中的应用,并加强数学应用意识,提高分析问题、解决问题的能力.2.平面向量的坐标运算包括向量的代数运算与几何运算.相比较而言,学生对向量的代数运算要容易接受一些,但对向量的几何运算往往感到比较困难,无从下手.向量的几何运算主要包括向量加减法的几何运算,向量平行与垂直的充要条件及定比分点的向量式等.3.通过平面向量坐标的加、减代数运算,结合图形,不但可以建立向量的坐标与点的坐标之间的联系,而且教师可在这两题的基础上稍作推广,就可通过求向量的模而得到直角坐标系内的两点间的距离公式甚至可以推出中点坐标公式.它们在处理平面几何的有关问题时,往往有其独到之处,教师可让学有余力的学生课下继续探讨,以提高学生的思维发散能力.备课资料一、求点P 分有向线段所成的比的几种求法(1)定义法:根据已知条件直接找到使P 1P →=λPP 2→的实数λ的值.例1已知点A (-2,-3),点B (4,1),延长AB 到P ,使|AP →|=3|PB →|,求点P 的坐标.解:因为点在AB 的延长线上,P 为AB →的外分点,所以AP →=λPB →,λ<0,又根据|AP →|=3|PB →|,可知λ=-3,由分点坐标公式易得P 点的坐标为(7,3).(2)公式法:依据定比分点坐标公式. x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy 21+λ,结合已知条件求解λ.例2已知两点P 1(3,2),P 2(-8,3),求点P (12,y )分P 1P 2→所成的比λ及y 的值.解:由线段的定比分点坐标公式,得⎩⎪⎨⎪⎧12=3+λ(-8)1+λ,y =2+λ×31+λ,解得⎩⎨⎧λ=517,y =4922.二、备用习题1.已知a =(3,-1),b =(-1,2),则-3a -2b 等于( ) A .(7,1) B .(-7,-1) C .(-7,1) D .(7,-1) 答案:B2.已知A (1,1),B (-1,0),C (0,1),D (x ,y ),若AB →和CD →是相反向量,则D 点的坐标是( ) A .(-2,0) B .(2,2)C .(2,0)D .(-2,-2) 答案:B3.若点A (-1,-1),B (1,3),C (x,5)共线,则使AB →=λBC →的实数λ的值为( ) A .1 B .-2 C .0 D .2 答案:D4.若A (2,3),B (x,4),C (3,y ),且AB →=2AC →,则x =________,y =________.答案:4 725.已知ABCD 中,AD →=(3,7),AB →=(-2,1),则CO →的坐标(O 为对角线的交点)为________.答案:(-12,-4)6.向量OA →=(k,12),OB →=(4,5),OC →=(10,k ),当k 为何值时,A 、B 、C 三点共线?答案:解:∵OA →=(k,12),OB →=(4,5),OC →=(10,k ), ∴AB →=OB →-OA →=(4-k ,-7),BC →=OC →-OB →=(6,k -5). ∵AB →∥BC →,∴(4-k )(k -5)+7×6=0. ∴k 2-9k -22=0. 解得k =11或k =-2.7.已知点A (2,3),B (5,4),C (7,10),若AP →=AB →+λAC →(λ∈R ),试问:当λ为何值时,点P 在第一与第三象限的角平分线上?当λ在什么范围内取值时,点P 在第三象限内?答案:解:∵AB →=(3,1),AC →=(5,7), ∴AB →+λAC →=(3+5λ,1+7λ),而AP →=AB →+λAC →(已知), ∴OP →=OA →+AP →=(2,3)+(3+5λ,1+7λ)=(5+5λ,4+7λ).(1)若点P 在第一与第三象限的角平分线上,则5+5λ=4+7λ⇒λ=12;(2)若点P 在第三象限内,则⎩⎪⎨⎪⎧5+5λ<04+7λ<0⇒λ∈(-∞,-1).。
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§3 从速度的倍数到数乘向量3.1 数 乘 向 量, )1.问题导航(1)若λa =0(λ∈R ),则λ=0是否成立?(2)实数与向量的数乘、数乘之间的和差运算等(比如化简3(3a +5b )-12(a -8b -c )+3b )与多项式的运算有什么相同之处?(3)若向量a ,b 不共线,且λa =μb ,则λ,μ的值如何?为什么? 2.例题导读P 83例1.通过本例学习,学会向量的线性运算. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 1你会吗?P 84例2,例3.通过此两例的学习,学会利用向量共线的判定与性质解决向量共线问题. 试一试:教材P 87习题2-3 A 组T 2你会吗?1.数乘向量(1)一般地,实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa .它的长度为|λa |=|λ||a |,它的方向: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λ=0时,λa =0,方向任意.(2)几何意义λa 的几何意义就是将表示向量a 的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长(|λ|>1)或缩短(|λ|<1)为原来的|λ|倍.(3)运算律设a ,b 为向量,λ,μ为实数. ①λ(μ a )=(λμ)a ; ②(λ+μ)a =λa +μa ; ③λ(a +b )=λa +λb ; ④特别地(-λ)a =-(λa ); λ(a -b )=λa -λb . (4)线性运算 向量的加法、减法和实数与向量积的综合运算,通常叫作向量的线性运算(或线性组合). (5)a|a |表示a 方向上的单位向量.1.判断正误.(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)实数与向量数乘,结果仍是一个向量.( )(2)共线向量定理中,条件a ≠0可以去掉.( ) (3)λa 的方向与a 的方向一致.( )(4)对于任意实数m 和向量a ,b 若m a =m b ,则a =b .( )解析:(1)正确.根据实数与向量数乘的定义,可知实数与向量数乘,结果仍是一个向量.(2)错误.若条件a ≠0去掉,当b ≠0,a =0时,λ不存在.(3)错误.当λ>0时,λa 的方向与a 的方向一致;当λ<0时,λa 的方向与a 的方向相反;当λ=0时,λa =0,方向任意.(4)错误.当m =0时,m a =m b ,a 与b 可以不相等. 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)×2.在四边形ABCD 中,若AB →=-12CD →,则此四边形是( )A .平行四边形B .菱形C .梯形D .矩形解析:选C.因为AB →=-12CD →,所以AB ∥CD ,且AB =12CD ,所以四边形ABCD 为梯形.3.已知向量a 与b 不共线,向量c =3a -b ,d =6a -2b ,则向量c 与d 的关系是________.(填“共线”或“不共线”)解析:d =6a -2b =2(3a -b )=2c , 所以向量c 与d 共线. 答案:共线 4.13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b )=________. 解析:13⎣⎡⎦⎤12(2a +8b )-(4a -2b ) =16(2a +8b )-13(4a -2b ) =13a +43b -43a +23b =2b -a . 答案:2b -a1.从两个角度看数乘向量 (1)代数角度①λ是实数,a 是向量,它们的积仍然是向量; ②λa =0的条件是λ=0或a =0. (2)几何角度①当|λ|>1时,有|λa |>|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(λ>1)或反方向(λ<-1)上伸长到|a |的|λ|倍;②当0<|λ|<1时,有|λa |<|a |,这意味着表示向量a 的有向线段在原方向(0<λ<1)或反方向(-1<λ<0)上缩短到|a |的|λ|倍.2.对数乘向量的运算律的两点说明(1)数乘向量运算律满足的条件:三种运算律中的λ与μ都是实数. (2)对运算律λ(a +b )=λa +λb 的几点说明①当a ,b 中有一个等于0,或λ=0或1时,等式显然成立; ②若a ,b 都不等于0且λ≠1,λ≠0, 当λ>0且λ≠1时,如图,OA →=a ,AB →=b ,OA 1→=λa ,A 1B 1→=λb , OB →=a +b ,OB 1→=λa +λb ,由作法知AB →∥A 1B 1→,所以|A 1B 1→|=λ|AB →|,所以|OB 1→|=λ|OB →|, 且OB 1→与OB →方向也相同, 故有λ(a +b )=λa +λb 成立. 当λ<0时,同理可证.综上,λ(a +b )=λa +λb 成立.3.正确理解向量共线的判定定理和性质定理(1)向量共线的判定定理和性质定理实际上是由实数与向量的积推出的.两个定理分别从正、反两方面加以论述,即当a ≠0时,a ∥b ⇔b =λa .(2)定理中,之所以限定a ≠0,是由于若a =b =0,虽然λ仍然存在,但λ不唯一,定理的正反两个方面不成立.(3)由于零向量的方向不确定,在处理有关向量共线问题时,一般规定零向量与任何一个向量平行.a ,b 都不是零向量时,若a =λb ,则λ>0时,a 与b 同向;λ<0时,a 与b 反向.(4)若a ,b 不共线,且λa =μb ,则必有λ=μ=0.(5)向量共线的判断(证明)可把两向量用共同的已知向量来表示,进而互相表示,从而判断共线;向量共线的应用是存在实数,使两向量可以互相表示,利用向量共线的条件列式,通过计算得出结论.向量的线性运算(1)计算下列各式: ①3(a -2b +c )-(2c +b -a ); ②25(a -b )-13(2a +4b )+215(2a +13b ). (2)设x ,y 是未知向量.①解方程5(x +a )+3(x -b )=0;②解方程组⎩⎨⎧12x -y =a ,x -12y =b .(链接教材P 83例1)[解] (1)①原式=3a -6b +3c -2c -b +a =4a -7b +c .②原式=25a -25b -23a -43b +415a +2615b =⎝⎛⎭⎫25-23+415a +⎝⎛⎭⎫-25-43+2615b =0×a +0×b =0.(2)①原方程可变为5x +5a +3x -3b =0,即8x =-5a +3b ,所以x =-58a +38b .②把第一个方程的左、右两边同乘-2,然后与第二个方程相加, 得32y =-2a +b ,从而y =-43a +23b . 代入原来第二个方程得x =-23a +43b .所以⎩⎨⎧x =-23a +43b ,y =-43a +23b .方法归纳向量线性运算的基本方法(1)类比方法:向量的数乘运算可类似于代数多项式的运算.例如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,但是在这里的“同类项”“公因式”指向量,实数看作是向量的系数.(2)方程方法:向量也可以通过列方程来解,把所求向量当作未知数,利用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.1.(1)若2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0,其中a ,c ,b 为已知向量,则未知向量y =________.(2)化简4(a +b )-3(a -b )=________.解析:(1)由2⎝⎛⎭⎫y -13a -12(c +b -3y )+b =0得2y -23a -12c -12b +32y +b =0,即72y -23a -12c +12b =0, 所以y =421a -17b +17c .(2)4(a +b )-3(a -b )=4a -3a +4b +3b =a +7b .答案:(1)421a -17b +17c (2)a +7b向量共线的判定定理和性质定理设两个非零向量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)已知k a +b 和a +k b 共线,求实数k 的值. (链接教材P 84例2,例3)[解] (1)证明:因为AB →=a +b ,BC →=2a +8b ,CD →=3(a -b ),所以BD →=BC →+CD →=2a +8b +3(a -b )=2a +8b +3a -3b =5(a +b )=5AB →.所以AB →,BD →共线.又因为它们有公共点B ,所以A ,B ,D 三点共线.(2)因为k a +b 与a +k b 共线,所以存在实数λ,使k a +b =λ(a +k b ), 即k a +b =λa +λk b . 所以(k -λ)a =(λk -1)b .因为a ,b 是不共线的两个非零向量,所以k -λ=λk -1=0,所以k 2-1=0.所以k =±1.方法归纳(1)证明三点共线问题可用向量共线来解决,但应注意向量共线与三点共线的区别与联系,当两个向量共线且有公共点时,才能得出三点共线.(2)注意当两个向量共线时,通常只有非零向量才能表示与之共线的其他向量,要注意待定系数法的运用和方程思想的运用.2.(1)已知向量a ,b ,且AB →=a +2b ,BC →=-5a +6b ,CD →=7a -2b ,则一定共线的三点是( )A .B ,C ,D B .A ,B ,C C .A ,B ,D D .A ,C ,D(2)已知A ,B ,P 三点共线,O 为直线外任意一点,若OP →=xOA →+yOB →,则x +y =________.解析:(1)因为BD →=BC →+CD →=2a +4b =2AB →,所以向量BD →,BA →共线,故A ,B ,D 三点共线.(2)由于A ,B ,P 三点共线,所以向量AB →,AP →在同一条线上,由共线向量定理可知,必定存在实数λ使AP →=λAB →, 即OP →-OA →=λ(OB →-OA →),所以OP →=(1-λ)OA →+λOB →, 故x =1-λ,y =λ,即x +y =1. 答案:(1)C (2)1用已知向量表示其他向量(1)如图,ABCD 是一个梯形,AB →∥CD →且|AB →|=2|CD →|,M ,N 分别是DC ,AB 的中点,已知AB →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示下列向量.①AC →=________; ②MN →=________.(2)如图所示,已知▱ABCD 的边BC ,CD 的中点分别为K ,L ,且AK →=e 1,AL →=e 2,试用e 1,e 2表示BC →,CD →.(链接教材P 87习题2-3 A 组T 5,T 6)[解] (1)①因为AB →∥CD →,|AB →|=2|CD →|,所以AB →=2DC →,DC →=12AB →,所以AC →=AD →+DC →=e 2+12e 1.②MN →=MD →+DA →+AN →=-12DC →-AD →+12AB →=-14e 1-e 2+12e 1=14e 1-e 2. 故①填e 2+12e 1;②填14e 1-e 2.(2)设BC →=x ,则BK →=12x ,AB →=e 1-12x ,DL →=12DC →=12AB →=12e 1-14x .由AD →+DL →=AL →得x +12e 1-14x =e 2,解方程得x =43e 2-23e 1,即BC →=43e 2-23e 1.由CD →=-AB →,AB →=e 1-12x ,得CD →=12x -e 1=12⎝⎛⎭⎫43e 2-23e 1-e 1 =-43e 1+23e 2.本例(1)中,若BC →=e 1,AD →=e 2,试用e 1,e 2表示向量MN →. 解:因为MN →=MD →+DA →+AN →, MN →=MC →+CB →+BN →,所以2MN →=(MD →+MC →)+DA →+CB →+(AN →+BN →), 又因为M ,N 分别是DC ,AB 的中点,所以MD →+MC →=0,AN →+BN →=0.所以2MN →=DA →+CB →,所以MN →=12(-AD →-BC →)=-12e 2-12e 1.方法归纳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.3.(1)如图所示,D ,E 分别是△ABC 中边AB ,AC 的中点,已知BC →=a ,BD →=b ,试用a ,b 分别表示DE →,CE →.(2)如图,四边形OADB 是以向量OA →=a ,OB →=b 为边的平行四边形.又BM →=13BC →,CN→=13CD →,试用a ,b 表示OM →,ON →,MN →.解:(1)由三角形中位线定理,知DE 綊12BC ,故DE →=12BC →,即DE →=12a .CE →=CB →+BD →+DE →=-a +b +12a =-12a +b .(2)因为BM →=13BC →=16BA →=16(OA →-OB →)=16(a -b ), 所以OM →=OB →+BM →=b +16a -16b =16a +56b .因为CN →=13CD →=16OD →,所以ON →=OC →+CN →=12OD →+16OD →=23OD →=23(OA →+OB →)=23(a +b ). 所以MN →=ON →-OM → =23(a +b )-16a -56b =12a -16b .(本题满分12分)如图所示,在△ABC 中,D ,F 分别是BC ,AC 的中点,AE →=23AD →,AB →=a ,AC →=b .(1)用a ,b 表示向量AD →,AE →,AF →,BE →,BF →;(2)证明:B ,E ,F 三点共线.[解] (1)如图所示,延长AD 到G ,使AD →=12AG →,连接BG ,CG ,得到四边形ABGC .2分因为D 是BC 和AG 的中点,所以四边形ABGC 是平行四边形, 则AG →=AB →+AC →=a +b ,所以AD →=12AG →=12(a +b ),AE →=23AD →=13(a +b ).5分因为F 是AC 的中点,所以AF →=12AC →=12b .所以BE →=AE →-AB →=13(a +b )-a=13(b -2a ).8分 BF →=AF →-AB →=12b -a =12(b -2a ).9分(2)证明:由(1)可知, BE →=13(b -2a ),BF →=12(b -2a ),所以BE →=23BF →,即BE →,BF →是共线向量,又因为它们有公共点B ,所以B ,E ,F 三点共线.12分[规范与警示] (1)由中点联想到平行四边形,作辅助线得处的结论是解答本题的关键;若在处不能正确地利用向量的加减法以及已表示出的AE →,则易出现运算错误,导致失分;若未能正确地表示出处的结论,则无法证得结论,是又一易失分点.(2)①在向量的加减运算中,需遵循平行四边形法则和三角形法则,在给出的图形中有时需要借助辅助线构造出相应的图形.②对于常见图形中的基本量,要熟练应用三角形法则或平行四边形法则表示. ③利用向量共线定理可以证明三点共线,也可以求相关的参数的值,其基本的关系就是a =λb (λ∈R ,b ≠0).1.下列说法正确的是( )A .平行于同一向量的两个向量是共线向量B .单位向量都相等C .a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λbD .与非零向量a 相等的向量有无数个解析:选D.若两个向量都与零向量平行,它们可能不共线,所以选项A 不正确;单位向量只是长度相等,方向不确定,故选项B 不正确;“a ∥b ⇔存在唯一的实数λ,使得a =λb ”需在b ≠0的前提下才成立,故选项C 不正确;平移非零向量a ,所得向量都与a 相等,故与非零向量a 相等的向量有无数个.故选D.2.若向量a =3i -4j ,b =5i +4j ,则(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=________.解析:(13a -b )-3(a +23b )+(2b -a )=13a -b -3a -2b +2b -a =-113a -b =-113(3i -4j )-(5i +4j )=-11i +443j -5i -4j=-16i +323j .答案:-16i +323j3.在△ABC 中,AB →=a ,AC →=b ,若BD →=2DC →,则AD →=________(用a ,b 表示).解析:AD →=AB →+BD →=AB →+23BC →=AB →+23(AC →-AB →)=13AB →+23AC →=13a +23b .答案:13a +23b, [学生用书单独成册])[A.基础达标]1.已知向量a ,b 满足:|a |=3,|b |=5,且a =λb ,则实数λ=( ) A.35 B .53C .±35D .±53解析:选C.因为|a |=3,|b |=5,a =λb ,所以|a |=|λ||b |,即3=5|λ|,所以|λ|=35,λ=±35.2.如图所示,已知AB →=2BC →,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,则下列等式中成立的是( )A .c =32b -12aB .c =2b -aC .c =2a -bD .c =32a -12b解析:选A.OC →=OA →+AC →=OA →+3BC →=OA →+3(OC →-OB →),所以OC →=32OB →-12OA →,即c=32b -12a . 3.设e 1,e 2是两个不共线的向量,若向量m =-e 1+k e 2(k ∈R )与向量n =e 2-2e 1共线,则( )A .k =0B .k =1C .k =2D .k =12解析:选D.将k 的值逐一代入检验,当k =0,1和2时m 与n 均不共线,当k =12时,m =-e 1+12e 2,n =-2e 1+e 2,此时n =2m ,故m ,n 共线.4.设M 是平行四边形ABCD 的对角线的交点,O 为任意一点,则OA →+OB →+OC →+OD →=( )A.OM → B .2OM →C .3OM →D .4OM →解析:选D.OA →+OB →+OC →+OD →=OM →+MA →+OM →+MB →+OM →+MC →+OM →+MD →,而MA →+MC →=0,MB →+MD →=0,故OA →+OB →+OC →+OD →=4OM →.5.在△ABC 中,点P 是AB 上一点,且CP →=23CA →+13CB →,又AP →=tAB →,则实数t 的值为( )A .13B .23C .12D .53解析:选A .由题意可得AP →=CP →-CA →=23CA →+13CB →-CA →=13(CB →-CA →)=13AB →,又AP →=tAB →,所以t =13.6.已知x ,y 是实数,向量a ,b 不共线,若(x +y -1)a +(x -y )b =0,则x =________,y =________.解析:由(x +y -1)a +(x -y )b =0, 且向量a ,b 不共线,得⎩⎪⎨⎪⎧x +y -1=0,x -y =0,解得⎩⎨⎧x =12,y =12.答案:12 127.在△ABC 所在平面上有一点,满足P A →+PB →+PC →=AB →,则△P AB 与△ABC 的面积之比是________.解析:P A →+PB →+PC →=AB →=PB →-P A →, 即PC →=-2P A →,所以AP AC =13,所以S △P AB S △ABC =13.答案:1∶38.在平行四边形ABCD 中,对角线AC 与BD 交于点O ,AB →+AD →=λAO →,则λ=________.解析:由向量加法的平行四边形法则,得AB →+AD →=AC →.又O 是AC 的中点,所以AC =2AO ,所以AC →=2AO →,所以AB →+AD →=2AO →. 又AB →+AD →=λAO →,所以λ=2. 答案:29.如图,在△ABC 中,D ,E 分别为AC ,AB 边上的点,CD DA =AE EB =12,记BC →=a ,CA →=b ,求证:DE →=13(b -a ).证明:因为AE →=13AB →=13(CB →-CA →)=13(-a -b ),AD →=23AC →=-23b ,所以DE →=AE →-AD →=-13a -13b +23b =13(b -a ). 10.已知非零向量e 1,e 2,a ,b 满足a =2e 1-e 2,b =k e 1+e 2.(1)若e 1与e 2不共线,a 与b 共线,求实数k 的值;(2)是否存在实数k ,使得a 与b 不共线,e 1与e 2共线?若存在,求出k 的值,否则说明理由.解:(1)由a =λb ,得2e 1-e 2=λk e 1+λe 2,而e 1与e 2不共线,所以⎩⎪⎨⎪⎧λk =2,λ=-1⇒k =-2. (2)不存在.若e 1与e 2共线,则e 2=λe 1,有⎩⎪⎨⎪⎧a =(2-λ)e 1,b =(k +λ)e 1, 因为e 1,e 2,a ,b 为非零向量,所以λ≠2且λ≠-k ,所以12-λa =1k +λb ,即a =2-λk +λb ,这时a 与b 共线,所以不存在实数k 满足题意. [B.能力提升]1.O 是平面上一定点,A ,B ,C 是平面上不共线的三个点,动点P 满足OP →=OA →+λ(AB→+AC →),λ∈[0,+∞),则P 的轨迹一定通过△ABC 的( )A .外心B .内心C .重心D .垂心解析:选C.因为OP →=OA →+λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),所以AP →=λ(AB →+AC →),λ∈[0,+∞),即AP →与AB →+AC →共线,而AB →+AC →是以AB →,AC →为邻边的平行四边形的对角线表示的向量,而对角线与BC 的交点是中点,所以P 的轨迹一定通过△ABC 的重心.2.对于△ABC 内部一点O ,存在实数λ,使得OA →+OB →=λ(OA →+OC →)成立,则△OBC与△ABC 的面积之比是( )A .1∶2B .1∶1C .1∶3D .2∶3解析:选A.如图,设D ,E 分别是AB ,AC 的中点,以OA ,OB 为邻边作▱OAGB ,以OA ,OC 为邻边作▱OAFC ,则OA →+OB →=OG →=2OD →,OA →+OC →=OF →=2OE →,因为OA →+OB →=λ(OA →+OC →),所以OD →=λOE →,所以点D ,O ,E 三点共线,所以点O 在直线DE 上,又因为D ,E 分别为AB ,AC 的中点,所以△OBC 与△ABC 的面积之比为1∶2.3.已知P 1P →=23PP 2→,若PP 1→=λP 1P 2→,则λ=________. 解析:如图,因为P 1P →=23PP 2→,所以点P 在线段P 1P 2上,且|P 1P →||PP 2→|=23.所以PP 1→与P 1P 2→反向,且|PP 1→||P 1P 2→|=25, 所以PP 1→=-25P 1P 2→,故λ=-25. 答案:-254.在平行四边形ABCD 中,AB →=e 1,AC →=e 2,NC →=14AC →,BM →=12MC →,则MN →=________(用e 1,e 2表示).解析:因为NC →=14AC →=14e 2,所以CN →=-14e 2, 因为BM →=12MC →,BM →+MC →=BC →=AC →-AB →=e 2-e 1, 所以MC →=23(e 2-e 1),所以MN →=MC →+CN →=23(e 2-e 1)-14e 2=-23e 1+512e 2. 答案:-23e 1+512e 2 5.已知O ,A ,M ,B 为平面上四点,且OM →=λOB →+(1-λ)OA →(λ∈R ,λ≠1,λ≠0).(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.解:(1)证明:因为OM →=λOB →+(1-λ)OA →,所以OM →=λOB →+OA →-λOA →,OM →-OA →=λOB →-λOA →,即AM →=λAB →,又λ∈R ,λ≠1,λ≠0且AM →,AB →有公共点A ,所以A ,B ,M 三点共线.(2)由(1)知AM →=λAB →,若点B 在线段AM 上,则AM →,AB →同向且|AM →|>|AB →|(如图所示).所以λ>1.6.(选做题)在△ABC 中,点D 和E 分别在BC ,AC 上,且BD →=13BC →,CE →=13CA →,AD 与BE 交于R ,证明:RD →=17AD →.证明:由A ,D ,R 三点共线,可得CR →=λCD →+(1-λ)CA →=23λCB →+(1-λ)CA →. 由B ,E ,R 三点共线,可得CR →=μCB →+(1-μ)CE →=μCB →+13(1-μ)CA →.所以⎩⎨⎧23λ=μ,1-λ=13(1-μ),所以⎩⎨⎧λ=67,μ=47, 所以CR →=47CB →+17CA →. 所以AD →=CD →-CA →=23CB →-CA →, RD →=CD →-CR →=23CB →-⎝⎛⎭⎫47CB →+17CA → =221CB →-17CA → =17⎝⎛⎭⎫23CB →-CA →=17AD →.。