空间向量的基本定理
空间向量基本定理(18张PPT)高中数学人教A版选择性必修第一册
课本12页练习题1.已知向量{a,b,c} 是空间的一个基底，从a,b,c 中选哪一个向量， 一定可以与向量p=a+b,q=a—b 构成空间的另一个基底?2.已知O,A,B,C 为空间的四个点，且向量OA,OB,O 不构成空间的一个基底，那么点0,A,B,C 是否共面?3.如图，已知平行六面体 OABC-O'A'B℃', 点 G 是侧面BB'℃'℃的中心，且OA=a,OC=b,O0=c.(1){a,b,c} 是否构成空间的一个基底?(2)如果{a,b,c} 构成空间的一个基底，那么用它表示下列向 (第3题)
H
我们用它们表示MN,AC, 则 9
=0所以MN⊥AC₁
AC₁=AB+BC+CC₁=a+b+c.
如谬本正方例&-A'B'CD的棱长为1,E,F,G 分别为 C'D',A'D',D'D的中点.(1)求证： EF//AC;(2) 求 CE 与 AG 所成角的余弦值.
3.如图，已知正方体ABCD-A'B℃'D',CD '和DC'相交于点O, 连接AO, 求证AO⊥CD'.
( 第 2 题 )
( 第 3 题 )
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年
授课老师：
时间：2024年9月1日
小试牛刀1. 思考辨析(正确的打“ √ ”,错误的打“×”)(1)若{0 A,OB,OC}不能构成空间的一个基底，则0,A,B,C 四 点 共 面.( √ )(2)若{a,b,c}为空间的一个基底，则a,b,c全不是零向量. ( √ )(3)只有两两垂直的三个向量才能作为空间向量的一组基底. ( × )2.已知{a,b,c} 是空间的一个基底，则可以和向量p=a+b,q=a—b构成基底的向量是( D )A.a B.b C.a+2b D.a+2c
空间向量的基本定理
a， ＝b， ＝c，p是CA '的中点，M是CD'的中 AD AA' 点，N是C' D'的中点，点Q在CA'上，且
A 1 1)AP (a b c) ； 2 B 2)AM 1 a b 1 c P 2 2 1 A 3)AN a b c 2
1 1 4 a b c 4） AQ 5 5 5 B
空间向量基本定理
复习：
共线向量定理:
对空间任意两个向量a、 b 0）， b的 （ b a// 充要条件是存在实数λ，使a ＝λ 。 b
共面向量定理:
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 实数对x，y，使 p a b。 ＝x ＋y
平面向量基本定理：
如果e1， 是同一平面内的两个不共线向量， e2 那么对于这一平面内的任一向量a，有且只有 一对实数λ，λ ，使a ＝λ e1＋λ e2。 1 2 1 2 （e1、2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底） e
OP OP P P OA OB P P xOA yOB zOC xa y b zc
A'
P'
可以证明此表达式是唯一的
例题:
已知空间四边形OABC，其对角线为OB， AC，M、N分别是对边OA，BC的中点，点G 在线段MN上，且使MG=2GN，用基向量OA， OB，OC表示向量OG。
CQ：QA'＝4 : 1，用基底｛ ，c a b， ｝表示以下向量：
D C
Q
M
N
D C
空间向量基本定理：
如果三个向量a、b、c不共面，那么对空 间任一向量p，存在一个唯一的有序实数 组x，y，z，使p＝xa ＋yb＋zc 。 空间所有向量的集合可表示为
空间向量的基本定理
3空间向量分解定理
空间向量的分解定理：如果三个向量
么对空间任意一个向量 p 使 p xa yb zc
a, b, c
不共面，那
，存在唯一的有序实数组
x, y, z
空间向量的 分解
空间向量的分解定理：如果三个向量
p 么对空间任意一个向量 p xa yb zc 使
两个平面向量 a ，（ ）， b b≠ 0 a ∥ b 充要条件是存在唯一 使得
a b
两个空间向量 a ，（ ）， b b≠ 0 a ∥ b 充要条件是存在唯一 使得
a b
2平面向量基本定理： 如果 a 和 b 是一平面的两个不共线 的向量，那么该平面内的任一向 量 c ，存在唯一的一对实数 x, y 使得
1平行向量基本定理：
两个平面向量 a ，（ ）， b b≠ 0 a ∥ b 充要条件是存在唯一 使得
a b
2平面向量基本定理： 如果 a 和 b 是一平面的两个不共线 的向量，那么该平面内的任一向 量 c ，存在唯一的一对实数 x, y 使得
c xa yb
1平行向量基本定理：
小组合作：
这就说明c与a, b共面
1平行向量基本定理：
1共线向量定理：
两个平面向量 a ，（ ）， b b≠ 0 a ∥ b 充要条件是存在唯一 使得
a b
两个空间向量 a ，（ ）， b b≠ 0 a ∥ b 充要条件是存在唯一 使得
a b
2平面向量基本定理： 如果 a 和 b 是一平面的两个不共线 的向量，那么该平面内的任一向 量 c ，存在唯一的一对实数 x, y 使得
c分解成xa和yb
（4）讨论这两个定理是否 适用空间向量
空间向量的定义和基本定理
空间向量的定义和基本定理一、空间向量的定义和基本定理1、空间向量与平面向量一样，在空间中，我们把具有大小和方向的量叫做空间向量，向量的大小叫做向量的长度或模。
2、空间向量基本定理（1）共线向量定理定理：对空间任意两个向量$\boldsymbol a$，$\boldsymbol b$($\boldsymbolb$≠0），$\boldsymbol a∥\boldsymbol b$的充要条件是存在实数$\lambda$，使$\boldsymbol a$=$λ\boldsymbol b$。
推论：如果$l$为经过已知点$A$且平行于已知非零向量$\boldsymbol a$的直线，那么对空间任一点$O$，点$P$在直线$l$上的充要条件是存在实数$t$，使$\overrightarrow{O P}=\overrightarrow{O A}+t\boldsymbol \alpha$①。
其中向量$\boldsymbol a$叫做直线$l$的方向向量。
在$l$上取$\overrightarrow{A B}=\boldsymbol a$，则①式可化为$\overrightarrow{O P}=\overrightarrow{O A}+t\overrightarrow{A B}$或$\overrightarrow{O P}=(1-t)\overrightarrow{O A}+t\o verrightarrow{O B}$②。
当$t=\frac{1}{2}$时，点$P$是线段$AB$的中点，则$\overrightarrow{OP}=\frac{1}{2}(\overrightarrow{O A}+\overrightarrow{O B})$③。
①②式都叫做空间直线的向量表示，③式是线段$AB$的中点公式。
（2）共面向量定理定理：如果两个向量$\boldsymbol a$，$\boldsymbol b$不共线，那么向量$\boldsymbol p$与向量$\boldsymbol a$，$\boldsymbol b$共面的充要条件是存在唯一的有序实数对（$x$，$y$），使$\boldsymbol p$=$x\boldsymbol a$+$y\boldsymbol b$。
空间向量的基本定理空间向量的基本定理
空间向量的基本定理空间向量的基本定理一、引言空间向量是三维空间中的一个有向线段，是研究几何、物理等学科中经常使用的基本概念。
在研究空间向量的性质和应用时，需要掌握空间向量的基本定理。
二、定义1. 空间向量的表示在三维空间中，一个向量可以用它的起点和终点表示。
设点A(x1,y1,z1)和点B(x2,y2,z2)是三维空间中的两个点，则以A为起点，B为终点的有向线段AB就是一个向量，记作AB。
2. 空间向量的加法设有两个非零向量a和b，在它们各自平移后所在直线上任取一点P 和Q，并以它们为对角线作平行四边形，则以P为起点，Q为终点所得到的有向线段就是a+b。
3. 空间向量的数乘设k为实数，k与非零向量a相乘所得到的新向量记作ka。
当k>0时，ka与a同方向；当k<0时，ka与a反方向；当k=0时，ka=0。
4. 两个非零向量共线如果两个非零向量a和b共线，则存在实数k使得b=ka。
5. 两个非零向量垂直如果两个非零向量a和b垂直，则它们的数量积为0，即a·b=0。
三、基本定理1. 平面向量的基本定理对于任意两个非零向量a和b，有以下三个结论：（1）a+b=b+a（交换律）（2）(a+b)+c=a+(b+c)（结合律）（3）k(a+b)=ka+kb（分配律）这些结论称为平面向量的基本定理。
2. 空间向量的基本定理对于任意三个非零向量a、b和c，有以下六个结论：（1）a+b=b+a（交换律）（2）(a+b)+c=a+(b+c)（结合律）（3）k(a+b)=ka+kb（分配律）这些结论与平面向量的基本定理相同。
（4）a+(–a)=0对于任意一个非零向量a，存在唯一一个与之相反的向量–a，使得它们相加等于零向量0。
（5）(–1)a=–a对于任意一个非零向量a，存在唯一一个与之相反的向量–a，使得它们相加等于零向量0。
而且当k=-1时，ka=-a。
这些结论称为空间向量的基本定理。
四、证明1. 平面向量的基本定理的证明（1）a+b=b+a由向量加法的定义可知，a+b和b+a的起点和终点相同，因此它们相等。
空间向量基本定理
O
(3)是线段AB的中点公式
二、共面向量
(1).已知平面α与向量 a,如果 向量a 所在的直线OA平行于
a
O
A
平面α或向量 a在平面α内,那 么我们就说向量 平a 行于平面
a
α,记作 //aα.
α
(2)共面向量:平行于同一平面的向量 思考: 空间任意两个向量是否一定共面? B 空间任意三个向量哪?
A D
C
(3) 共面向量定理:
如果两个向量 a 、b不共线， 则向量 与向p 量 a 、共b
B b
p
P
面的充要条件是存在实数 对x、y，使
M a A A'
p xa yb
O
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
MG
1 OA 2
2 3
MN
M
1 OA 2 (ON OM )
A
GC N
2
3
1 OA 1 OB 1 OC
6
3
3
B
练习
1.已知空间四边形OABC，点M、N分别是
边OA、BC的中点，且OA a，OB b ，
OC c，用 a , b , c 表示向量 MN
O M
MN 1 OB 1 OC 1 OA 222
C
OG
1
a b
1
c
2
2
A
B
3 如图，在平行六面体 ABCD ABCD中，E, F,G 分 新疆 王新敞 奎屯
别是 AD, DD, DC 的中点，请选择恰当的基底向量 证明：
（1） EG // AC
3.2 空间向量基本定理(课件)高二数学(沪教版2020选择性必修第一册)
Ԧ
，μ，使
Ԧ ＝ 1 ＋ μ 2 ．
若 1 ， 2 不共线，我们把{1 ， 2 }叫做表示这一平面内所有向量的一个基
底．
例题1.如图３- ２- ２，在长方体ABCD-A１B１C１D１ 中，点E是棱AA１ 的中点，
点O是面对角线BC１ 与B１C的交点，试判断向量
发的三条棱所对应的向量作为基底.
03
空间向量基本定理的应用
1.如图，在正方体ABCDA1B1C1D1中，E，F分别是BB1，D1B1的中点，求
证：EF⊥AB1．
→ ＝a，AA
→ ＝b，AD
→ ＝c，则EF
→ ＝EB
→ ＋B→F＝1(BB
→ ＋B→D )
证明：设AB
1
1
1
1
1 1
2
1 → → 1 → → → 1
情况一：a，b，Ԧc共面
情况二：a，b，Ԧc不共面
三个两两垂直的向量
对于任意三个不共面的向量能否表示空间中任意向量，我们先从空间中三个
不共面的向量两两垂直这一特殊情况开始讨论.
P
k
O
i
α
j
Q
能够表示为
Ԧ + Ԧ + 吗？
三个两两垂直的向量
k
i
xi
j yj
P
zk
zk
k
i
xi
3
3
3
3
CE ∙ AD = b
，∴ CE ⊥ AD，即CE⊥ A’D .
1
+ cԦ
2
∙ −Ԧc
1
+ b
2
1
空间向量的基本定理
空间向量的基本定理空间向量的基本定理是高中数学中的一个重要内容，它涉及到空间向量的表示、运算和应用。
本文将从以下几个方面介绍空间向量的基本定理：一、空间向量的概念和性质1.1 空间向量的定义空间向量是指空间中具有大小和方向的量，它可以用一个有向线段来表示。
有向线段的起点叫做向量的始点，终点叫做向量的终点，箭头表示向量的方向。
用字母 a, b, c 等表示向量，用 AB 表示以 A 为始点，B 为终点的向量。
1.2 空间向量的相等如果两个向量的长度相等且方向相同，那么这两个向量就是相等的。
相等的向量可以用平行移动的方法来判断，即如果一个向量平行移动后与另一个向量重合，那么这两个向量就是相等的。
例如，AB 和 CD 是相等的，因为 AB 平行移动后与 CD 重合。
1.3 空间向量的线性运算空间向量可以进行加法、减法和数乘三种线性运算，它们遵循以下法则：加法交换律：→a +→b =→b +→a加法结合律：(→a +→b )+→c =→a +(→b +→c )减法定义：→a −→b =→a +(−→b )数乘交换律：k →a =→ak 数乘结合律：(k 1k 2)→a =k 1(k 2→a )数乘分配律：(k 1+k 2)→a =k 1→a +k 2→a 和 k (→a +→b )=k →a +k →b空间向量的加法和减法可以用三角形法则或平行四边形法则来进行几何表示。
空间向量的数乘可以理解为对向量的长度和方向进行缩放，即数乘后的向量与原向量平行，长度为原长度与数乘因子的乘积，方向由数乘因子的正负决定。
例如，2→a 是 →a 的两倍长且同方向的向量，−12→b 是 →b 的一半长且反方向的向量。
二、空间坐标系和空间向量的坐标表示2.1 空间直角坐标系为了在空间中确定任意一点或任意一个向量的位置，我们需要建立一个参照系。
在数学中，我们常用空间直角坐标系来作为参照系。
空间直角坐标系由三条互相垂直且相交于原点 O 的坐标轴组成，分别称为 x 轴、y 轴和 z 轴。
1.2空间向量基本定理
把一个空间向量分解为三个_两_两__垂__直__的向量，叫做把空间向量
进行正交分解．
6
1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)若{ O→A ， O→B ， O→C }不能构成空间的一个基底，则O，A，B，
C四点共面．
()
(2)若{a，b，c}为空间的一个基底，则a，b，c全不是零向量．
()
(3)只有两两垂直的三个向量才能作为空间向量的一组基底．
[提示] (1)√ (2)√ (3)×
()
7
2．已知{a，b，c}是空间的一个基底，则可以和向量p＝a＋b，
q＝a－b构成基底的向量是( )
A．a
B．b
C．a＋2b
D．a＋2c
[答案] D
8
3．在长方体ABCD-A1B1C1D1中，可以作为空间向量一个基底的 是( )
B．2个
C．3个
D．4个
11
(2)已知{e1，e2，e3}是空间的一个基底，且 O→A ＝e1＋2e2－e3， O→B＝－3e1＋e2＋2e3，O→C＝e1＋e2－e3，试判断{O→A，O→B，O→C}能否 作为空间的一个基底．
12
基底判断的基本思路及方法 (1)基本思路：判断三个空间向量是否共面，若共面，则不能构 成基底；若不共面，则能构成基底． (2)方法：①如果向量中存在零向量，则不能作为基底；如果存 在一个向量可以用另外的向量线性表示，则不能构成基底．②假设a ＝λb＋μ c，运用空间向量基本定理，建立λ，μ的方程组，若有解， 则共面，不能作为基底；若无解，则不共面，能作为基底．
2 [如图，A→G＝A→B＋B→G＝A→B＋12B→C1＝A→B＋12(B→C＋B→B1)＝A→B＋ 12A→D＋12A→A1.
空间向量基本定理课件(共23张PPT)
基底 空间任意三个不共面的向量
单位正交基底 正交分解
两两垂直，且长度都为1的基地
本课结束 课后要记得巩固哦!
P k
O
i
j
α
Q
目
录
3 题型
03 题型1－空间向量基底的理解
解： ×， × ，√，×.
03 题型1－空间向量基底的理解
对于任意一组向量，如 何判断是否不共面呢？
03 题型1－空间向量基底的理解
∴e1＋2e2－e3＝λ(－3e1＋e2＋2e3)＋μ(e1＋e2－e3) ＝(－3λ＋μ)e1＋(λ＋μ)e2＋(2λ－μ)e3，
∵e1，e2，e3不共面，则ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03 题型2－用基底表示空间向量
03 题型2－用基底表示空间向量
A
∵M 为 A1C1 的中点，A→B＝a，B→C＝b，A→A1＝c， ∴N→M＝A→A1＝c，B→N＝12(B→A＋B→C) ＝12(－A→B＋B→C)＝－12a＋12b，∴B→M＝B→N＋N→M＝－21a＋12b＋c＝－12a＋12b＋c.
P ka iO j
Q
01 新知探究
探究2 如何用三个两两垂直的向量表示空间中任意一个向量？
P k
O
i
j
α
Q
01 新知探究
OA a,O B b,OC c
O
A A′
C′ C
P p B B′
P′
01 新知1——空间向量基本定理
1.空间向量基本定理
目
2 单位正交基底和正交分解
录
01 新知1——单位正交基底与正交 2.单分位解正交基底与正交分解
03 题型3－证明平行和垂直
例6 如图，在平行六面体ABCD－A′B′C′D′中，E， F，G分别是A′D′，DD′，D′C′的中点，请选择恰 当的基底向量证明：EG∥AC；
空间向量基本定理
答案：A′C― →＝B′C′― →－DD′― →＋AB― →
知识要点一：空间向量基本定理的理解 1．空间向量基本定理与平面向量基本定理类似，区别仅在于基底中多了一个向量，从 而分解结果也多了一“项”，解决问题的思路，步骤也基本相同． 2．空间向量基本定理表明，用空间三个不共面的已知向量 a，b，c 可以线性表示出空 间任意一个向量，而且表示的结果是唯一的． 对于基底{a，b，c}除了应知道 a，b，c 不共面，还应明确： (1)空间任意三个不共面向量都可以作为空间向量的一个基底，基底选定以后，空间的所 有向量均可由基底唯一表示． (2)由于 0 可视为与任意一个非零向量共线，与任意两个非零向量共面，所以，三个向量 不共面，就隐含着它们都不是 0.
解析：由基底定义知应选 D.
4． 如图， 在长方体 ABCDA′B′C′D′中向量 A′C― →可用向量 AB― DD′― →， →， B′C′― →表示为__________________．
解析：∵A′C― →＝A′D′― →＋D′D― →＋DC― →， 又∵A′D′― →＝B′C′― →，DC― →＝AB― →，D′D― →＝－DD′― → ∴A′C― →＝B′C′― →－DD′― →＋AB― →.
1 1 解析：MN― →＝MC1― →＋C1N― →＝ BC1― →－ AC1―→ 2 3 1 1 ＝ (AC1― →－AB― →)－ AC1― → 2 3 1 1 ＝ AC1―→－ AB― → 6 2 1 1 ＝ (AC―→＋AA1― →)－ AB―→ 6 2 1 1 1 ＝ a－ b＋ c 6 2 6 1 1 1 答案： a－ b＋ c 6 2 6
用基底表示空间向量，一般要用向量的加法、减法、数乘的运算法则，及加法 的平行四边形法则、加法、减法的三角形法则．
高二数学空间向量基本定理
例题：
如图，在平行六面体ABCD －A'B'C'D'中，AB＝
a，AD＝b，AA'＝c，p是CA'的中点，M是CD'的中 点，N是C' D'的中点，点Q在CA' 上，且
CQ：QA'＝4 :1，用基底｛a，b，c｝表示以下向量：
1)AP；
A'
D'
2)AM 3)AN
N
B'
C'
Q
4）AQ
A D
B
C
例题：
一对实数1，2，使a＝1e1＋2 e2。
（e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底。）
空间向量基本定理：
如果三个向量a、b、c不共面，那么对空间任一 向量p，存在一个唯一的有序实数组x，y，z， 使p＝xa＋yb＋zc。
任意不共面的三个向量都可做为空间的一个基底， 零向量的表示唯一。
平行六面体ABCD －A1B1C1D1, M在面对角线
A1B上，N在面对角线B1C上，且MN//AC1 , 记
NM、AC1确定的平面为，BB1 ＝p，求 D
A1M ，B1N ，MN 。A1B B1Fra bibliotek ACA
C B
M
D1
C1
N
P
A1
B1
推论：设 o、A、B、C是不共面的四点，则对 空间任一点 P，都存在唯一的有序实 数对x，y， z，使op＝xoA＋yoB＋zoC。
；舟山出海捕鱼 舟山出海捕鱼
；
文人独嗜，百姓亦胸有丘壑，尤其在一个特殊日子里，更是趋之若鹜、乐此不疲，此即九九重阳的“登高节”。 我始终认为，这是中国先民一个最浪漫、最诗意的节日。 秋高气爽，丹桂飘香，心旷神怡
空间向量基本定理
a
O
A
a
注意：空间任意两个 向量是共面的，但空 间任意三个向量就不 一定共面的了
2.共面向量定理: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 .
bC
p
P
请证明
A aB
思考2：有平面ABC， 若P点在此面内，须
2. 已知 e1, e2 是平面内两个不共线的向量,
若AB e1 e2 , AC 2e1 8e2 , AD 3e1 3e2 ,
求证:A,B,C,D 四点共面.
3.已知点M在平面ABC内，并且对空间任意一点
O， OM
A. 1
xOA ＋
B.
1 3 OB
0
＋
1 3
OC
C.
,则x的值为：
3
D. 1
C
b
p
P
满足什么条件？
Aa B
O
结论:空间一点P位于平面ABC内
1.存在唯一有序实数对x,y使 AP x AB y AC
2.对空间任一点O,有 OP OA x AB y AC
3.能转化为都以O为起点的向量吗？ OP （1 x y)OA xOB yOC
OP xOA yOB zOC (其中，x y z 1)
(1)注意空间向量基本定理就是空间向量分解定理，即 空间任一向量可分解为三个方向上的向量之和；
(2)介绍了空间向量基本定理的应用。选定空间不共面 的三个向量作为基向量，并用它们表示出指定的向量， 是用向量法解立体几何问题的一项基本功。
练 习3 1.已知向量{a , b , c} 是空间的一个基底，从
11.2空间向量的基本定理
uuu uuu r r OP = OA + ta
其中向量a叫做直线 的方向向量 其中向量 叫做直线l的方向向量 叫做直线 的方向向量.
3、向量与平面平行： 、向量与平面平行： 已知平面β和向量 ， 已知平面 和向量a，作 和向量 或在内， 平行于平面β 记作： 于β或在内，那么我们说向量 平行于平面 ，记作： 或在内 那么我们说向量a平行于平面 a // β 。 通常我们把平行于同一平面的向量， 通常我们把平行于同一平面的向量，叫做共面向量 说明： 说明：空间任意的两向量都是共面的
（必要性） 必要性） 设存在实数x,y使 uuuu 设存在实数 使p=xa+yb 取空间任意一 r uuur uuur uuur ’ 点M，作 M A = a， B = b， A = xa， ’ = yb ， ， M M AP uuur 在平面MAB内， 则 MP =xa+yb=p，于是点 在平面 ，于是点P在平面 内 向量p//平面 平面MAB. 即p与向量 共面 与向量a,b共面 向量 平面 与向量 共面.
C N B
A
1 2 OG = OM + MG = 2 OA + 3 MN 1 2 = OA + ( ON − OM ) 2 3
1 1 1 = OA + OB + OC 6 3 3
例2 :已知平行六面体OABC − O' A' B' C '， r r r r r r 且OA＝a , OC = b , OO' = c , 用a , b , c 表示 如下向量：)OB', BA', CA'; (2)OG (G是侧 (1 面BB' C ' C的中心）
空间向量基本定理ppt课件
定理的必要性是由平面向量基本定理保证的，而充分性只要
注意到当 xa 与 xb 不共线时，xa，xb，xa+xb 分别是平行四边形的
两条邻边和一条对角线即可．
例 1 如图所示，已知斜三棱柱
= ，
=
1
= ，在
1上和
−
1
1 1 中，
上分别有一点 和 ，且
，其中 0⩽ ⩽1. 求证：
，a，c 共面.
= ，
( x y )e1 ( x 2 y )e2 ( x 2 y )e3 .因为 e1, e2 , e3 是空间的一组基底，所以
5
x
,
2
k x y,
1
x 2 y 3, 解得 y , 故选 D.
4
x 2 y 2,
9
k
AC1 113 .
9.如图，在三棱柱 ABC A1B1C1 中，BC1 与 B1C 交于点 O，A1 AB A1 AC 60 ，
BAC 90 ， A1 A 4 ， AB AC 2 ， AO xAB yAC z AA1 ，则
xyz _________， | AO | __________.
第一章 空间向量与立体几何
课标要点
核心素养
1.理解共线向量
数学抽象
2.了解共面向量定理
数学运算
3.了解空间向量基本定理
数学运算
共线向量基本定理 如果 a≠0 且 b∥a，则存在唯一的实数 λ，使得
b＝λa．
平面向量基本定理 如果平面内两个向量 a 与 b 不共线，则对该平
3.1.3 空间向量基本定理
pab， p a b
构成空间的另一个基底？
分析：看三个向量是否构成空间的一个基底， 就是看这三个向量是否共面
范式演练 例1.已知向量 {a , b , c} 是空间的一个基底，从
a , b , c 中选哪一个向量，一定可以与向量
pab， p a b
A A1
B P1
B1
p=OP OA1 OB1 PP 1 xe 1 ye2 ze3
二、空间向量的基本定理：
数学建构
如果e1 , e2 , e3是三个不共面的向量，那么对于 使 p =xe1 ye2 ze3
C
' ' ' ' ' '
空间内的任意一向量 p, 存在唯一的有序实数对（x, y, z） ,
y z a y z b xc 0
即 xc y a b z a b 0 设xc y p zq 0 ，
a, b, c是空间中的一个基底
c, p, q
范式演练 1. 如果向量 a , b与任何向量都不能构成 空间的一个基底，那么 a , b 之间应有什 么关系？ 2.已知向量 {a , b , c} 是空间的一个基底，则下列各 组的向量中，不能构成空间的一个基底的是：
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一向量a，有且只有 一对实数λ 1，λ 2，使a＝λ 1 e1＋λ 2 e2。 （e1、 e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底)
平面内任一向量可以用该平面内的两个不 共线向量来线性表示.
猜想:
第十八讲 空间向量基本定理(解析版)
第十八讲 空间向量基本定理【知识梳理】1、共线向量定理：两个空间向量a ，b (b ≠0)，a ∥b 的充要条件是存在唯一的实数x ，使a ＝x b .2、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，存在唯一的一对实数x ，y ，使c ＝x a ＋y b .3、空间向量分解定理：如果三个向量a ，b ，c 不共面，那么对空间任一向量p ，存在一个唯一的有序实数组x ，y ，z ，使p ＝x a ＋y b ＋z c .【考点剖析】考点一 共线定理、共面定理【例1-1】已知a ＝(1，－2，1)，a b -＝(－1，2，－1)，则b ＝（ ）A ．(2，－4，2)B ．(－2，4，－2)C ．(－2，0，－2)D ．(2，1，－3)【答案】A 【详解】解析：()()()()1,2,11,2,12,4,2b a a b =--=----=-． 故选：A【例1-2】如图在平行六面体中，AC 与BD 的交点记为M ．设，AB b =，AD c =，则下列向量中与相等的向量是（ ）A ．1122a b c -+B ．1122a b c +- C ．1122a b c ++D ．1122a b c --【答案】B 【详解】 ． 故选：B.【跟踪训练1】已知三棱锥O ABC -中，点M 为棱OA 的中点，点G 为ABC 的重心，设，OB b =，OC c =，则向量MG =（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】A 【详解】连接CG 并延长交AB 于点E ，连接OE ，则E 为AB 的中点，且23CG CE =，1122a b c =+-， ，M 为OA 的中点，.故选：A.【跟踪训练2】如图所示，在正方体中，点F 是侧面11CDD C 的中心，若，求x y z ++=（ ）A ．1B ．32C ．2D ．52【答案】C 【详解】 ，故1x =，12y =，12z =，则2x y z ++=． 故选：C.【跟踪训练3】在空间四边形ABCD 中，，且,2DM MA BN NC ==，则MN =（ ）A ．112233a b c -- B ． C ． D ．【答案】C 【详解】. 故选：C.考点二 共线定理、共面定理的应用【例2】 已知E ，F ，G ，H 分别是空间四边形ABCD 的边AB ，BC ，CD ，DA 的中点，用向量方法求证：(1)E ，F ，G ，H 四点共面； (2)BD ∥平面EFGH .【解析】证明 (1)连接BG ，则EG→＝EB →＋BG →＝EB →＋12(BC →＋BD →)＝EB →＋BF →＋EH →＝EF →＋EH →，由共面向量定理知E ，F ，G ，H 四点共面.(2)因为EH →＝AH →－AE →＝12AD →－12AB →＝12(AD →－AB →)＝12BD →， 因为E ，H ，B ，D 四点不共线， 所以EH ∥BD .又EH ⊂平面EFGH ，BD ⊄平面EFGH ， 所以BD ∥平面EFGH .规律方法 (1)证明空间三点P ，A ，B 共线的方法 ①P A →＝λPB→(λ∈R )； ②对空间任一点O ，OP→＝xOA →＋yOB →(x ＋y ＝1). (2)证明空间四点P ，M ，A ，B 共面的方法 ①MP→＝xMA →＋yMB →； ②对空间任一点O ，OP→＝xOM →＋yOA →＋zOB →(x ＋y ＋z ＝1)；③PM →∥AB →(或P A →∥MB→或PB →∥AM →). (3)三点共线通常转化为向量共线，四点共面通常转化为向量共面，线面平行可转化为向量共线、共面来证明.【过关检测】1．如图，已知空间四边形OABC ，其对角线为,,,OB AC M N 分别是,OA CB 的中点，点G 在线段MN 上，且使2MG GN =，用向量表示向量OG 为（ ） A ． B ．C ．2233OG OA OB OC =++ D ． 【答案】A 【详解】 .因为,M N 分别为,OA CB 的中点， 所以 所以. 故选：A.2．如图：在平行六面体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中，M 为A 1C 1与B 1D 1的交点.若AB a =，AD b =，1AA c =，则下列向量中与BM 相等的向量是（ ）A ．1122a b c -++ B ．1122++a b c C ．1122--+a b cD ．1122-+a b c【答案】A 【详解】 ，12c BD =+，()12c BA BC =++， 1122a b c =-++，()12c a b =+-+故选：A.3．已知向量(),,x y z a a a a =，，{},,i j k 是空间中的一个单位正交基底．规定向量积的行列式计算：,,y z x y x z xy z y z x y x z xyz i j ka a a a a a a a ab b b b b b b b b ⎛⎫==- ⎪ ⎪⎝⎭，其中行列式计算表示为a b ad bc c d =-，若向量，，则（ ） A ．B ．C ．D ．【答案】C 【详解】 解：由题意得：， 故选：C ．4．在三棱锥O ABC -中，，N 为BC 中点，则MN =（ ） A ．121232a b c -+ B ．111322a b c -++ C ．111222a b c +- D ．121332a b c +- 【答案】B 【详解】连接ON ，所以， 因为，所以1133OM OA a ==， 所以. 故选：B.5．在平行六面体中，1AA c =，AB b =，AD a =，E 是BC 的中点，用a ，b ，c 表示1AE 为（ ） A ．12a b c +- B ． C ．12a b c -- D ．12a b c -+ 【答案】A 【详解】解：如图示： ，结合图象得：1122c b a a b c -++=+-， 故选：A.6．如图，在四棱锥P ABCD -中，底面ABCD 为平行四边形，且6AB AP ==，2AD =，，E ，F 分别为PB ，PC 上的点，且，，EF =（ ）A ．1BC ．2D 【答案】B 【详解】 ∵，， ∴ ，又62cos606AB AD AP AD ⋅=⋅=⨯⨯︒=，66cos6018AB AP ⋅=⨯⨯︒=， ∴== 7．在正方体中，点M 为棱''D C 的中点，点N 为棱BC 的中点，若'MN xAB yAD zAA =++，则x y z ++=（ ）A ．1-B ．0C ．1D ．2【答案】A 【详解】 如图所示： ，11'22AB AA AD =--， 又因为'MN xAB yAD zAA =++， 所以11,,122x y z ==-=-， 所以1x y z ++=-， 故选：A8．下列能使向量，MB ，MC 成为空间的一个基底的关系式是（ ） A ．B ．C ．OM OA OB OC =++D ．【答案】C 【详解】对于A ：由，可得M ，A ，B ，C 四点共面，即,,MA MB MC 共面， 所以选项A 无法构成基底，选项C 可以构成基底；对于B ：因为，由平面向量基本定理，可得,,MA MB MC 共面，无法构成基底，故B 错误； 同理选项D 中，,,MA MB MC 共面，故D 错误. 故选：C9．如图，在三棱锥O ABC -中，D 是BC 的中点，若，OB b =，OC c =，则AD 等于（ ） A ． B ． C ．1122a b c -++ D ．1122a b c --- 【答案】C 【详解】 ， 因此，. 故选：C.10．已知矩形ABCD ，P 为平面ABCD 外一点，且PA ⊥平面ABCD ，M ，N 分别为PC ，PD 上的点，且，，，则x y z++的值为( )A．23-B．23C．1D．56【答案】B【详解】PA⊥平面ABCD，且ABCD为矩形，以为空间向量的一个基底，因，，，又，由空间向量基本定理知，211,,366x y z===-，.11．已知A，B，C三点不共线，对平面ABC外的任一点O，若点M满足.（1）判断，MB，MC三个向量是否共面；（2）判断点M是否在平面ABC内.【详解】（1）由题意，知：3OM OA OB OC=++，∴，即MA BM CM MB MC=+=--，故,,MA MB MC共面得证.（2）由（1）知：,,MA MB MC共面且过同一点M.所以,,,M A B C四点共面，从而点M在平面ABC内.12．如图，在三棱锥O ABC-中，G是ABC的重心（三条中线的交点），P是空间任意一点. （1）用向量表示向量OG，并证明你的结论；（2）设，请写出点P在ABC的内部（不包括边界）的充分必要条件（不必给出证明）.【详解】解析（1）1()3OG OA OB OC =++. 证明如下：23OG OA AG OA AD =+=+21()32OA AB AC =+⨯+1()3OA OB OC =++. （2）若，点P 在ABC 的内部（不包括边界），的充分必要条件是：1x y z ++=，且01,01,01x y z <<<<<<.。
空间向量基本定理(上课用)
THANKS
感谢您的观看
究它们的分布和变化规律。
Part
03
空间向量基本定理的推论
向量分解定理
定理内容
如果三个向量$vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$不共面，那么它们可以作为空间的一个基 底，并且任何一个空间向量$vec{p}$都可以唯一地分解为这三个向量的线性组合。
证明
假设$vec{a}$、$vec{b}$、$vec{c}$不共面，那么它们可以作为空间的一个基底。设 $vec{p} = k_1vec{a} + k_2vec{b} + k_3vec{c}$，其中$k_1$、$k_2$、$k_3$为实数。
向量线性表示定理
定理内容
如果向量$vec{p}$在向量$vec{a}$和$vec{b}$的线性组合下表示出来，即$vec{p} = kvec{a} + lvec{b}$，那么当 且仅当存在实数$k$和$l$使得$vec{p} = kvec{a} + lvec{b}$时，向量$vec{p}$、$vec{a}$和$vec{b}$共面。
空间向量基本定理(上 课用)
• 引言 • 空间向量基本定理的内容 • 空间向量基本定理的推论 • 空间向量基本定理的应用 • 总结与展望
目录
Part
01
引言
空间向量的定义与性质
定义
空间向量是具有大小和方向的量，表示为$overrightarrow{AB}$，其中A和B是空间中的 点。
性质
空间向量具有加法、数乘、向量的模等基本性质，还具有向量的数量积、向量的向量积、 向量的混合积等运算性质。
如果$vec{p} = vec{0}$，则有$k_1 = k_2 = k_3 = 0$，因此分解是唯一的。
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§9.5.4 空间向量的基本定理
教学目标：
⒈了解空间向量基本定理及其推论；
⒉理解空间向量的基底、基向量的概念
教学重点：向量的分解（空间向量基本定理及其推论）．
教学难点：空间作图．
教学方法：讲授法．
教学过程设计：
一、复习引入
1．复习向量与平面平行、共面向量的概念．
区别：（1）向量与平面平行时，向量所在的直线可以在平面内，而直线与平面平行时两者是没有公共点的．
（2）平行于同一平面的向量叫做共面向量．共面向量不一定是在同一平面内的，但可以平移到同一平面内．
2．空间共面向量定理及其推论．
（1）共面向量定理：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实数对x ，y ，使得 p = x a+y b ．
（2）共面向量定理的推论：空间一点P 在平面MAB 内的充要条件是存在有序实数对x ，y ，使得MB y MA x MP +=，或对于空间任意一定点O ，有 MB y MA x OM OP ++=．② OB y OA x OM y x OP ++--=)1( ③
今天我们将对平面向量基本定理加以推广，应用上面的三个公式我们可以解决与四点共面有关的问题，得出空间向量基本定理．
二、新课讲授
问题1：右图中的向量AB 、AD 、'AA 是不共面的三个向量，请问向量'AC 与它们是什么关系？由此可以得出什么结论？''AA AD AB AC ++=．
由此可知，始点相同的三个不共面向量之和，等于以这三个向
量为棱的平行六面体的以公共始点为始点的对角线所示向量．
问题2：如果向量AB 、AD 、'AA 分别和向量a 、b 、c 共线，能否
用向量a 、b 、c 表示向量'AC ？'AC ＝x a +y b +z c
事实上，对空间任一向量'AC ，我们都可以构造出上述平行六
面体，由此我们得到了空间向量基本定理：
如果三个向量a 、b 、c 不共面，那么对于空间任一向量p ，存在一个唯一的有序实数组x 、y 、z ，使 p ＝x a +y b +z c ．
证明：存在性：（见课本P 31）
唯一性：设另有一组实数x ’、y ’、z ’，使得p ＝x ’a +y ’b +z ’c ，则有
x a +y b +z c ＝x ’a +y ’b +z ’c ，
∴(x －x ’ ) a +(y －y ’ )b +( z －z ’ )c ＝0．
∵a 、b 、c 不共面，
∴x －x ’＝y －y ’＝z －z ’＝0， 即x ＝x ’且y ＝y ’且z ＝z ’．
故实数x 、y 、z 是唯一的．
由上述定理可知，空间任一向量均可以由空间不共面的三个向量生成，我们把｛a 、b 、c ｝叫做空间的一个基底，a 、b 、c 都叫做基向量．
说明：①空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底．
②三个向量不共面就隐含着它们都不是零向量．（零向量与任意非零向量共线，与任意两个非零向量共面）
③一个基底是不共面的三个向量构成的一个向量组，一个基向量是指基底中的某一个向量．
由定理的证明过程（P 32第一行）可以得到下面的推论：
设O 、A 、B 、C 是不共面的四个点，则对空间任一点P ，都存在一个唯一的有序实数组x 、y 、z ，使 OC z OB y OA x OP ++=．
说明：若x ＋y ＋z ＝１，则根据共面向量定理得：P 、A 、B 、C 四点共面．
例４（见课本P 32）
三、课堂练习
课本P 32 练习
四、课时小结
⒈空间向量基本定理也成为空间向量分解定理，它与平面向量基本定理类似，区别仅在于基底中多了一个向量，从而分解结果中多了以“项”.证明的思路、步骤也基本相同．
⒉空间向量基本定理的推论意在用分解定理确定点的位置，它对于今后用向量方法解几何问题很有用，也为今后学习空间向量的直角坐标运算作准备．
五、课后作业
⒈课本P 36 习题9.5 ⒈ ⒉
教学后记：。