空间向量的数乘运算 课件

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《向量数乘运算》课件

《向量数乘运算》课件

几何意义
要点一
总结词
向量数乘运算的几何意义是标量$k$与向量$mathbf{a}$的 模长相乘,再根据$k$的正负确定几何意义可以理解为标量$k$与向量 $mathbf{a}$的模长相乘,即新的向量的长度是原向量长 度乘以标量$k$。同时,根据标量$k$的正负来确定新向量 的方向。当$k > 0$时,新向量的方向与原向量方向相同 ;当$k < 0$时,新向量的方向与原向量方向相反;当$k = 0$时,新向量为零向量。这种几何意义有助于直观理解 向量数乘运算的过程和结果。
实数与向量的数乘的几何意义
实数与向量的数乘的几何表示
实数λ与向量a的数乘在几何上表示将向量a的长度扩大或缩小λ倍,并改变其方 向。
实数与向量的数乘在几何上的应用
在物理、工程和科学实验中,实数与向量的数乘常用于描述力的合成与分解、 速度和加速度等物理量。
实数与向量的数乘的性质
1 2 3
实数与向量的数乘的模的性质
02
向量数乘运算的性质
线性性质
总结词
线性性质是指向量数乘运算满足线性组合的特性。
详细描述
向量数乘运算具有线性性质,即对于任意向量$mathbf{a}$和标量$k_1, k_2$,有$(k_1 k_2)mathbf{a} = k_1(k_2mathbf{a}) = (k_2mathbf{a})k_1 = k_2(k_1mathbf{a})$。线性性质在向 量运算中非常重要,它使得向量数乘运算可以像标量运算一样进行简化。
乘运算来计算其合加速度。
实例三:向量的投影
向量的投影是向量数乘运算的一个重要应用
在物理和工程领域中,向量的投影是一个常见的概念 。通过向量数乘运算,可以方便地计算一个向量在另 一个向量上的投影。这有助于描述力的作用效果、速 度的方向变化等。例如,在机械工程中,当一个力作 用在物体上时,可以通过向量的投影来计算该力对物 体产生的旋转效应。在建筑学中,向量的投影可以用 来描述建筑结构在不同方向上的变形。

课件1:3.1.2 空间向量的数乘运算(共线与共面向量)

课件1:3.1.2 空间向量的数乘运算(共线与共面向量)

∴EH ∥FG且|EH |=43|FG |≠|FG |.
又 F 不在直线 EH 上, ∴四边形 EFGH 是梯形.
规律方法 判断向量 a,b 共线的方法有两种: (1)定义法 即证明 a,b 所在基线平行或重合. (2)利用“a=xb⇒a∥b”判断 a,b 是空间图形中的有向线段,利用空间向量的运算性质, 结合具体图形,化简得出 a=xb,从而得 a∥b,即 a 与 b 共 线.
存在有序实数组{x,y,z},使得 p= xa+yb+zc
.
其中,表达式 xa+yb+zc 叫做向量 a,b,c 的线性表
达式或线性组合, a,b,c 叫做空间的一个基底,记 作 {a,b,c} ,a,b,c 都叫做基向量.
互动探究
题型一:共线向量的判定 例 1 如图 3-1-11 所示,已知四边形 ABCD 是空间四边形,E,H 分别是边 AB,AD 的中点,F, G 分别是边 CB,CD 上的点,且C→F=23C→B,C→G=23C→D. 求证:四边形 EFGH 是梯形.
图 3-1-11
【思路探究】 (1)E→H与F→G共线吗?怎样证明? (2)|E→H|与|F→G|相等吗? 【自主解答】 ∵E,H 分别是 AB、AD 的中点, ∴A→E=21A→B,A→H=12A→D, 则E→H=A→H-A→E=12A→D-12A→B=12B→D =21(C→D-C→B)=12(32C→G-32C→F) =43(C→G-C→F)=34F→G,
(2)由(1)知向量M→A,M→B,M→C共面,三个向量的基线又 过同一点 M,
∴M、A、B、C 四点共面, ∴M 在面 ABC 内.
规律方法 1.空间一点 P 位于平面 MAB 内的充分必要条件是存在有序 实数对(x,y),使 MP xMA yMB.满足这个关系式的点 P 都 在平面 MAB 内;反之,平面 MAB 内的任一点 P 都满足这个 关系式.这个充要条件常用于证明四点共面.

《向量数乘运算》课件

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• 向量数乘运算的基本概念 • 向量数乘运算的规则与性质 • 向量数乘运算的应用场景 • 向量数乘运算的几何解释 • 向量数乘运算的注意事项与常见错误
01
向量数乘运算的基本概念
向量的定义与表示
总结词
理解向量的定义和表示方法是学习向量数乘运算的基础。
详细描述
向量是具有大小和方向的量,通常用有向线段表示,起点为 原点。在二维平面上,向量可以用有序对(x, y)表示,在三 维空间中,向量可以用有序三元组(x, y, z)表示。
数乘运算的定义
总结词
理解数乘运算的定义是掌握向量数乘 运算的关键。
详细描述
数乘运算是指将一个标量与一个向量 相乘,结果仍为一个向量。标量可以 是实数或复数,与向量相乘时,标量 可以乘以向量的每一个分量。
向量数乘运算的意义
总结词
了解向量数乘运算的意义有助于理解其在物理和工程领域的应用。
详细描述
向量数乘运算在物理学和工程学中有着广泛的应用,如速度和加速度的计算、 力的合成与分解、交流电的相量表示等。通过向量数乘运算,可以方便地描述 和解决物理问题,简化计算过程。
分类与回归分析
在分类与回归分析中,向量数乘运算用于训练模型和预测结果。通过向量数乘运算,可以对数据进行特 征提取和变换,进而训练分类器或回归模型。同时,向量数乘运算也用于预测新数据的分类或回归结果 。
04
向量数乘运算的几何解释
向量的模与方向
总结词
描述向量的模与方向的概念。
详细描述
向量的模表示向量的大小,方向表示向量的指向。通过几何图形可以直观地表示 向量,其中箭头长度代表向量的模,箭头指向代表向量的方向。
详细描述
在进行向量数乘运算时,如果数乘的系数过 大或过小,可能会导致结果溢出或下溢。为 了避免这种情况,应选择合适的数据类型和 算法,或者采用适当的缩放因子来调整数乘 的系数,以确保结果的精度和准确性。同时 ,在编写代码时,可以使用异常处理机制来

3.1.2 空间向量的数乘运算

3.1.2 空间向量的数乘运算

【做一做 1】 已知空间四边形 ABCD,M,G 分别是 BC,CD 的中
点,连接
AM,AG,MG,则������������
+
1 2
(������������
+
������������ )等于(
)
A.������������
B.������������
C.������������
D.12 ������������
共线(平行)向量
共面向量
如果 l 为经过点 A 平行于已知 非零向量 a 的直线,那么对于 空间任一点 O,点 P 在直线 l 上的充要条件是存在实数 t,
使������������ = ������������+ta①,其中 a 叫做 推 直线 l 的方向向量,如图所示. 论
如图,空间一点 P 位于平面 MAB 内的充要条件是存在有 序实数对(x,y),使
������������ =x������������ +y������������ 或对空间任
意一点 O 来说,有������������ =
若在 l 上取������������=a,则①式可化 ������������+x������������+y������������
为������������ = ������������+t������������
-8-
3.1.2 空间向量的数乘运算
课前篇自主预习 课堂篇探究学习
名师点拨共线向量的特点及三点共线的充要条件 (1)共线向量不具有传递性 因为零向量0=0·a,所以零向量和空间任一向量a是共线(平行)向 量,这一性质使共线向量不具有传递性,即若a∥b,b∥c.则a∥c不一定 成立.因为当b=0时,a∥0,0∥c,但a与c不一定共线. (2)空间三点共线的充要条件 若在直线 l 上取������������=a,则������������ = ������������+t������������ = ������������+t(������������ − ������������)=(1-t)������������+t������������(t∈R).因此空间三点 P,A,B 共线的充要条件为 ������������=α������������+β������������(α+β=1).此结论非常重要,经常用于解题过程中.

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AA1
1 2
(B1A1
B1C1
)
AA1
1 2
(BA
BC)
AA1
1 2
(-AB
AD)
c 1 (-a b) 2
-1 a 1 b c. 22
方法二:BM BA AA1 A1M
-AB
AA1
1 2
(A1B1
A1D1
(AB
AD)
-a c 1 (a b) 2
-1 a 1 b c. 22
而利用p xa y与b a,bp共面则不需要a,b不共线的条件. 向量共面的充要条件是处理向量共面问题的主要依据.
A1A AB
2bca 3
a
2 b c, 3
EF 2所EB以, E,F,B三点共线.
5
类型 三 空间向量共面定理的理解应用 【典型例题】 1.已知A,B,M三点不共线,对于平面ABM外任意一点O, 则(1)、(2)两个条件可以确定点P与点A,B,M一定共面的 是__________.(填序号)
(3)空间向量共面的其他判定方法. 三个非零向量a,b,c,其中无两者共线,那么它们共面的充要条 件是存在三个非零实数l,m,n,使la+mb+nc=0.
类型 一 空间向量的数乘运算 【典型例题】 1.如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,M为A1C1与B1D1的交 点.若 AB a,AD b,AA1 c,则下列向量中与BM相等的向量 是( )
提示:(1)正确.若p=x a+y b,则p与a,b共面是正确的,是由 共面向量基本定理得到的. (2)不正确.当a,b共线,而p与a,b不共线时,p=x a+y b是不 成立的. (3)正确.是共面向量的充要条件. (4)不正确.当 MA,MB共线,而 MP与MA,MB不共线时, MP xMA yMB不成立. 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)×

3.1.2 空间向量的数乘运算

3.1.2 空间向量的数乘运算
(1)共面,因为OB OC 2OA 3OP 3OA
即(OB OA) (OC OA) 3AP
所以AB AC 3AP,所以AP 1 AB 1 AC 33
又 A B,A C不共线,所以A B,A C,A P共面且有公共点A 从而A, B,C, P四点共面。
例2. 如图,已知平行四边形ABCD,过平
a
b
回顾
B
b
O
a 结论:空间任意两个向量都可平移到同 一个平面内,成为同一平面内的向量. 因此凡是涉及空间任意两个向量的问题, 平面向量中有关结论仍适用于它们.
一、空间向量数乘运算
1.实数 与空间向量 a 的乘积 a仍然
是一个向量.
(1)方向: 当 0
当 0
当 0
时,a与向量 a方向相同; 时时,,aa与是向零量向量a.方向相同;
a
b(b
0)
a // b (b 0)
性质 判定
由此可判断空间中两直线平行或三点共线问题
如图,l 为经过已知点A且平行已知非零向量 a
的直线, 若点P是直线l上任意一点,则

l
//
a
知存在唯一的t,
满足
AP ta
A
对空间任意一点O,
l
AP OP OA, 所以 OP OA ta

OP OA ta
aP
B A
O
(1 t)OA tOB
特别的,当t= 1 时,则有 2
OP 1 (OA OB) 点P为A,B 的中点 2
A、B、P三点共线
AP t AB
OP OA t AB
OP xOA yOB(x y 1)
练习1.对于空间任意一点O,下列命题正

3.1.2空间向量的数乘运算课件人教新课标

3.1.2空间向量的数乘运算课件人教新课标
行 (1)向量平行与直线平行的比较;
(2)关注零向量;
(3)对空间任意两个向量a与b ,如
果 a// b,那么a与b有什么相等关系?反过来
呢?
(1)当我们说a,b共线时,表示a,
b的两条有向线段所在直线既可能是同一 直线,也可能是平行线;
(2)当我们说 a // b时,也具有同样 的意义.
知识要点
B.若3OP = OA + AB,则P是AB的中点
C.若 OP = OA - t AB,则P、A、B不共线 D.若 OP = -OA+ AB,则P、A、B共线
(3)下列命题正确的是( C ) A. 若a与b共线,b与c共线,则a与c共
线
B. 向量a,b,c共面就是它们所在的
直线共面
C. 零向量没有确定的方向
知识要点
6.共面向量定义
平行于同一平面的向量,叫做共面向 量(coplanar vectors).
空间任意两个向量总是共面的,但空 间任意三个向量既可能是共面的,也可能 是不共面的.
7.共面向量的定理
如果两个向量a、b不共线,则向量 p与 向量a、b共面的充要条件是存在唯一的有 序实数对(x、y),使
p=xa+yb
8.共面向量的定理的推论
空间一点P位于平面MAB内的充分必
要条件是存在有序实数对x、y,使
MP = xMA + yMB 或对空间任一定点O,有
OP = OM + xMA + yMB.
P
Bp b M a A A'
对空间任意一点O和不共线的三点A、 B、C,试问满足向量关系式
OP = xOA+ yOB + zOC
1. 空间向量数乘运算的定义

3.1.2空间向量的数乘运算 课件

3.1.2空间向量的数乘运算 课件

答案 原式可以变形为 → → → → OP=(1-y-z)OA+yOB+zOC → → → → → → ∴OP-OA=y(OB-OA)+z(OC-OA), → → → 即AP=yAB+zAC.∴点 P 与点 A、B、C 共面.
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3.1.2
问题 4 向量共面在几何中有什么应用?
又因为 E、F 分别为 AD、BC 的中点, → → → → 所以EA=-ED,BF=-CF → → → → → → → → 所以 2EF=(EA+ED)+(BF+CF)+(AB+DC)=AB+ → → 1 → → DC,所以EF=2(AB+DC).
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3.1.2
问题 2 向量共线在几何中有什么应用?
例 2 如图所示, 在正方体 ABCD—A1B1C1D1 → → 中,E 在 A1D1 上,且A1E=2ED1,F 在对 → 2→ 角线 A1C 上,且A1F= FC. 3 求证:E,F,B 三点共线. → → → 证明 设AB=a,AD=b,AA1=c. → → → 2→ → 2 → → 2→ ∵A1E=2ED1,A1F=3FC∴A1E=3A1D1,A1F=5A1C. → 2→ 2 ∴A1E=3AD=3b, 2 → → → 2 2 2 → 2 → → ∴A1F=5(AC-AA1)=5(AB+AD-AA1)=5a+5b-5c.
3.1.2
3.1.2
空间向量的数乘运算
1.掌握空间向量数乘运算的定义和运算律,了解共线(平 行)向量、共面向量的意义. 2.能理解共线向量定理和共面向量定理及其推论,并能运 用它们证明空间向量的共线和共面问题. 利用空间向量的数乘运算,理解和表示共线向量和 共面向量,充分体现向量的工具性.
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人教版高中数学必修2《向量的数乘运算》PPT课件

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)
2.4(a-b)-3(a+b)-b等于(
)
A.a-2b B.a
C.a-6b D.a-8b
答案 D
解析 原式=4a-4b-3a-3b-b=a-8b.
1
3.在△ABC 中,D 是 AB 边上一点.若 = , = +λ,则
2
λ=
.
1
答案
2
解析 ∵ = ,∴D 是 AB 的中点.
|| ||


,则是以 A 为起点,向量

所在线段为邻边的菱形对角线对应
|| ||
的向量,即在∠BAC 的平分线上.
∵=λ,∴, 共线.
∴点 P 的轨迹一定通过△ABC 的内心.
方法点睛 (1)三角形的内心:三角形内切圆的圆心,三角形三条角平分线的
交点,内心到三角形三边的距离相等.
=x+y 且 x+y=1.
2.利用向量共线求参数的方法
判断、证明向量共线问题的思路是根据向量共线定理寻求唯一的实数λ,
使得b=λa(a≠0).而已知向量共线求λ,常根据向量共线的条件转化为相应向
量系数相等求解,利用待定系数法建立方程,从而解方程求得λ的值.若两向
量不共线,必有向量的系数为零.
(2)三角形的外心:三角形外接圆的圆心,三角形三条边的中垂线的交点,外
心到三角形三个顶点的距离相等.若M是△ABC内一点,且满足
||=| |=| |,则点 M 为△ABC 的外心.
(3)三角形的垂心:三角形三条高线的交点.
(4)三角形的重心:三角形三条中线的交点.若 G 是△ABC 内一点,且满足 +
C.b-a D.a-b
(2)已知2a-b=m,a+3b=n,那么a,b用m,n可以表示为

《向量数乘运算》课件

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变化。例如,向量数乘运算可以用来计算向量场中的散度和旋度。
03
微分几何
在微分几何中,向量数乘运算可以用来描述曲线和曲面上的方向和大小
的变化。例如,向量数乘运算可以用来计算曲线和曲面上的切线和法线。
在工程中的应用
机器人学
在机器人学中,向量数乘运算可以用来描述机器人的运动和姿态。 例如,机器人的关节角度可以通过向量数乘运算来计算。
CHAPTER
向量数乘运算的应用
在物理中的应用
描述速度和加速度的改变 向量数乘运算可以用来描述物理中速度和加速度的改变。 例如,当一个物体在某个方向上加速或减速时,可以用向 量数乘运算来计算其新的速度或加速度。
电磁学中的洛伦兹力 在电磁学中,洛伦兹力可以使用向量数乘运算来描述。向 量数乘运算可以用来计算带电粒子在磁场中受到的力。
向量数乘的旋转
总结词
当一个向量与一个标量相乘时,其旋转角度会根据该标量的正负性发生变化。
详细描述
设有一个向量$vec{a}$,其旋转角度为$theta$。当该向量与标量$k$相乘,得到的新向量$kvec{a}$的旋转角度 会发生变化。如果$k > 0$,旋转角度不变;如果$k < 0$,旋转角度变为$- theta$。
举例
假设有一个向量$overset{longrightarrow}{a} = langle a_1, a_2, a_3 rangle$,标 量$k$与向量$overset{longrightarrow}{a}$数乘后得到新的向量 $koverset{longrightarrow}{a} = langle ka_1, ka_2, ka_3 rangle$。
向量数乘运算
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空间向量的数乘运算 课件

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[结论]不正确,因为二面角 A—A1D—B 的平面角为锐角,故其余弦值应为
正值.
正确解答:求 cos<n,AB1 >的步骤同上述解法.
∵二面角 A—A1D—B 的平面角为锐角,
6
∴二面角 A—A1D—B 的余弦值为 .
4
空间向量的数乘运算
问题1 空间角的分类和概念
(1)两异面直线所成的角:在空间内任取一点 O,过 O 分别作两异
面直线的 平行线 ,这两条平行线所成的 锐角 或 直角 叫作
异面直线所成的角.
(2)直线与平面所成的角:平面的一条斜线与斜线在平面内的
摄影 所成的 锐角 叫作斜线与平面所成的角,特别地,如果直线
则l1与l2所成的角为( A
A.30°
C.30°或150°
).
B.150°
D.以上均不对
【解析】l1与l2所成的角与其方向向量的夹角相等或互
π
补,但异面直线所成角的范围为(0, ].故选A.
2
3
已知向量m、n分别是直线l的方向向量与平面α的法向
3
量,若cos<m,n>=- ,则l与α所成的角为 60°
90。 ;EF 与 C1G 所成角的余弦值为
51
17
.
【解析】建立如图所示的空间直角坐标系,
1
1 1
3
2 2
4
1 1
2
1
2 2
2
由已知有 E(0,0, )、F( , ,0)、C(0,1,0)、B1(1,1,1)、Gபைடு நூலகம்0, ,0),C1(0,1,1).
(1)∵EF=( , ,- ),B1 C
=(-1,0,-1),∴EF·B1 C=0,得 EF⊥B1C,即 EF 与 B1C 所成角为 90°.
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证明:分别延长PE、PF、PG、PH交对边于M、N、Q、 R.
∵E、F、G、H分别是所在三角形的重心.
∴M、N、Q、R为所在边的中点,顺次连结M、N、Q、 R 所得四边形为平行四边形.且有
P→E=23P→M,P→F=23P→N,P→G=23P→Q,P→H=23P→R. ∵MNQR 为平行四边形, 则E→G=P→G-P→E=23P→Q-23P→M=23M→Q =23(M→N+M→R)=23(P→N-P→M)+23(P→R-P→M)
向量共面问题
对于任意空间四边形ABCD,E、F分别是AB、
CD的中点.
试证:E→F

→ BC
、 →AD
共面.
解析:∵E→F=E→B+B→C+C→F =12A→B+B→C+12C→D, E→F=E→A+A→D+D→F =12B→A+A→D+12C→D =-12A→B+A→D-12C→D ∴12A→B+12C→D=-B→C+E→F=A→D-E→F. ∴2E→F=A→D+B→C ∴E→F=12A→D+12B→C. ∴E→F与B→C、A→D共面.
空间向量的数乘运算
1.共线的向量(或平行的向量)是指__________.
2.共线向量定理:当a≠0时,a∥b⇔存在实数λ,使 ________________;
3.平行于__________的向量,叫做共面向量.
例 空间任意两个向量总是__________.
4.共面向量定理:如果两个向量a,b不共线,则向 量c与向量a,b共面的充要条件是:存在唯一的有序实数对 (x,y),使________________.
2.已知P是平面四边形ABCD所在 平面外一点,连结PA、PB、PC、PD, 如图所示,点E、F、G、H分别为△PAB、 △PBC、△PCD、△PDA的重心,求证: E、F、G、H四点共面.
分析:由共面向量定理可知,要证明E、F、G、H四点 共面,只要证明存在有序实数对x、y使 E→G=xE→F+yE→H 即 可;要证明平面EFGH∥平面ABCD,只要证明平面EG内两条直 线平行于平面AC内的两条相交直线即可.
=23·32P→E-32P→E+23·32P→H-32P→E
=E→F+E→H. ∴由共面向量定理得;E、F、G、H 四点共面.
答案:D
向量共线问题
如图所示,四边形ABCD,ABEF都是平行四边
形且不共面,M、N分别是AC、BF的中点,判断
→ CE

→ MN
是否共线?
解析:C→E与M→N共线,
证明:连结 AE,
∵N 为 BF 的中点,
∴N 也为 AE 的中点
∴在△AEC 中,MN 为中位线,
∴AAMC=AANE=MECN=12,且 MN∥CE.
1.方向相同或相反的非零向量
2.b=λa
3.同一平面 例:共面的 4.c=xa+yb
1.直三棱柱ABC-A1B1C1中,若
1
等于A→(1B ) D
A.a+b-c
B.a-b+c
C.-a+b+c
D.-a+b-c
2.已知 O、A、B 是平面上的三个点,直线 AB 上有
各式中运算的结果为向量
→ AC1
的共有(
)
①(A→B+B→C)+C→C1;
②(A→A1+A→1D1)+D→1C1;
③(A→B+B→B1)+B→1C1;
④(A→A1+A→1B1)+B→1C1.
A.1 个
B.2 个
C.3 个
D.4 个
解析:根据空间向量的加法法则以及正方体的
质逐一进行判断:
①(→AB+→BC)+C→C1=→AC+C→C1=A→C1. ②(A→A1+A→1D1)+D→1C1=A→D1+D→1C1=A→C1. ③(→AB+B→B1)+B→1C1=A→B1+B→1C1=AC1. ④(A→A1+A→1B1)+B→1C1=A→B1+B→1C1=A→C1. 所以,所给 4 个式子的运算结果都是A→C1.
∴2MN=CE,∴C→E=2M→N,∴C→E,M→N共线.
1.有 4 个命题:(x、y∈R), ①若 p=xa+yb,则 p 与 a、b 共面; ②若 p 与 a、b 共面,则 p=xa+yb; ③若M→P=xM→A+yM→B,则 P、M、A、B 共面; ④若 P、M、A、B 共面,则M→P=xM→A+yM→B. 其中真命题的个数是___2_____.
一点 C,满足 2A→C+C→B=0,则O→C等于( )
A.2O→A-O→B
B.-O→A+2O→B
C.23O→A-13O→B
D.-13O→A-23O→B
解析:∵2A→C+C→B=0,∴2(→OC-→OA)+(O→B-O→C)=0, ∴O→C=2→OA-→OB.
答案 A
3.如下图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,下列
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