向量的概念及表示

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(5)相等向量:长度相等且方向相同的两个向量叫做相等向量,若向量和相等,则记作=。
2、共线向量
共线向量(也称平行向量),应注意两个向量共线但不一定相等,而两个向量相等是一定共线。平面几何的三点共线与两个向量共线不同:首先共线向量不考虑起点,其次明确共线向量分为如下五种情况:(1)方向相同、模相等;(2)方向相同、模不等。(3)方向相反、模相等;(4)方向相反、模不等;(5)零向量和任何向量共线。
一般地,实数入与向量的积是一个向量,记作入,它的长度和方向规定如下:
(1)|λ|=|λ|| |;
(2)当λ>0时,λ与同向;当λ与反向;当λ=0时,λ=,实数λ
与向量相乘,叫做向量的数乘。
根据向量数乘的定义,可以验证向量数乘满足下面的运算律:
(1)λ(μ)=(λμ);
(2)(λ+μ)=λ+μ;
(3)λ(+)=λ+λ
1、如图所示,D是△ABC的边AB上的中点,则向量=(A).
A.- + B.- -
C. - D. +
2、△ABC的外接圆的圆心为O,两条边上的高的交点为H,=m(+ +),则实数为m=1。
解:当△ABC为直角三角形时,O为AC的中点
AB、BC边上高的交点H与B重合
∴+ + = =
∵m=1
9.2 向量的数乘
3 +4 =3(2,1)+4(-3,4)=(6,3)+(-12,16)=(-6,19)
例2:已知P1(x1,y1),P2(x2,y2),P是直线P1P2上一点,且=λ(λ≠-1),求点P的坐标。
解:设P(x,y)则=(x-x1,y-y1)=(x2-x,y2-y)
由=λ,得(x-x1,y-y1)=λ(x2-x,y2-y)
例:如图,分别用基底i、j表示向量、、、,并求出它们的坐标。
解:由图所知:= + =2 i + 3 j
所以=(2,3)
同理:=-2j+3j=(-2,3)
=-2j-3j=(-2,-3)
=2j-3j=(2,3)
2、平面向量的坐标运算
当向量用坐标表示时,向量的和、差以及向量数乘也都可以用相应的坐标来表示。
(1)解决几何问题
①建立几何与向量的联系,用向量表示问题中涉及的几何元素(点,线段,夹角)将几何问题转化为向量问题。
②通过向量运算,研究几何元素之间的关系,如距离夹角。
(2)解决物理问题
①相关物理量用几何图形表示;
②物理问题抽象成数学模型,转化为数学问题;
③最后将数学问题还原为物理问题。
例题:
1.设=(1,2),=(-2,-3),=2 +,= +m,若与的夹角为45°,求实数m的值。
几何法:用有向线段来表示,即用有向线段的起点、终点来表示,如用| |表示长度。
例:如图,四边形ABCD与ABDE都是平行四边形;
①用有向线段表示与向量相等的向量;
②用有向线段表示与向量共线的向量;
解:①与相等的向量是、、。
②与共线的向量是:、、。
二、能力、题型设计
1、下面5个命题:①向量的模是一个正实数;②若//,//,
设=(x1,y1)=(x2,y2),那么
+ =(x2,y2)+(x2,y2)=(x1i+y1j)+(x2i+y2j)=(x1+x2)i+(y1+y2)j=(x1+x2,y1+y2)
同理,得- =(x1-x2,y1-y2),λ=(λx1,λy1)
已知向量=(x1,y1), =(x2,y2)和实数λ,那么
向量的概念及表示
一、知识、能力聚焦
1、向量的概念
(1)向量:既有方向,又有大小的量叫做向量。
【注:和量与数量的区别,表示向量的大小称为向量的模(也就是用来表示向量的有向线段的长度)】
向量的大小称为向量的长度(或称为模),记作││。
(2)零向量:长度为零的向量叫做零向量,记作。
(3)单位向量:长度等于1的向量叫单位向量。
4、某人从A出发向西走了200m到达B点,然后改变方向向西偏北60°走了450m到达C点,最后又改变方向,向东走了200m到达D点。
(1)作出向量、、(1cm表示200m);(2)求的模。
解:(1)(2)由题意知,ABCD为平行四边形;
∴| |=| |=450(m)
向量的线性运算
一、知识、能力聚焦
1、向量的加法
得因为λ≠1所以
因此,P点的坐标为( , )
设=(x1,y1), =(x2,y2),且≠0,我们知道,//
当且仅当存在实数λ,使=λ
当仅当x1y2-x2y1=0时,向量//
例:因为=(2,4)=(3,6)2×6-4×3=0
所以//
又因为直线AB、AC有公共点A,所以A.B.C三点共线。
1、向量的数量积
+ =(x1+x2,y1+y2)
- =(x1-x2,y1-y2)
λ=(λx1,λy1)
一个向量的坐标等于此向量终点的坐标减去起点的坐标
例1:已知向量=(2,1),=(-3,4),求向量+ , -,3 +4的坐标。
解:+ =(2,1)+(-3,4)=(-1,5)
- =(2,1)-(-3,4)=(5,-3)
形的条件是=,真命题的个数为(C)。
A.0B.1C.2D.3
3、如图所示,在矩形ABCD中,E、F分别是AB、CD的中点,且AB边长为4,AD边长为2,图中的7个向量:、、、、、、,设=、=,则:(1)与相等的向量有;(2)与相等的向量有;(4)与共线的向量有、、;(5)与长度相等的向量有、、、、、。
在平面内任取一点O,作=e1,=e2,=,过点C作平行于OB的直线,交直线OA于M;过点C作平行于OA的直线,交直线OB于N,由向量共线原理可知,有且只有一对实数λ1、λ2,使得=λ1e1,=λ2e2,因为= +,所以=λ1e1+λ2e2
平面向量基本定理,如果e1、e2是同一平面内两个不共线的向量,那么对于这一平面内的任一向量,有且只有一对实数λ1、λ2,使得:
(3)数的加法满足交换律、结合律,向量的加法也满足交换律、结合律
即:+ = +
(+)+ = +(+)
例:如图所示,作平行四边形OABC,使=、
= =,= =
∵= + = +,= + = +
∴+ = +
(4)由上图所知,对于两个不共线的非零向量、,还可以作平行四边形求两个向量的和,分别作=,=,以、为邻边作平行四边形OABC,则以O为起点的地角线就是向量与的和,我们把这种方法叫做向量加法的平行四边形法则。
=λ1e1+λ2e2
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,一个平面向量用一组基底e1、e2,表示成=λ1e1+λ2e2的形成,我们称它为向量的分解。
例:如图,平行四行边ABCD的对角线交于点O,=,=试用基底、,表示、、和。
分析:利用关系式= +和= 求解
解:= + = +
(1)向量的加法的定义:求两个向量和的运算,叫做向量的加法。
例:已知向量和,在平面内任取一
点O,作=,=,则向量
叫做与的和,记作+,
即+ = + =。
(2)根据向量加法的定义得出的求向量和的方法,称为向量加法的三角形法则。位移的合成可以看成向量加法三解形法则的物理模型,对于零向量和任一向量,有+ = + =,对于相反向量有+(-)=(-)+ =
例:已知向量和向量,求作向量-3和向量2 -3。
作法:
向量-3的长度是的长度的3倍,方向与相反。以O为起点,分别作=2,
=3,连接BA,则= - =2 -3,如果两个向量共线,那么其中一个向量
可以由另一个(非零)向量的数乘来表示。即线性表示。
一般地,对于两个向量(≠),,有如下定理:
向量共线定理:如果有一个实数λ,使=λ(≠),那么与是共线向量;反之,如果与(≠)是共线向量,那么有且只有一个实数λ,
数量积:已知非零向量a和b,它们的夹角是θ,我们把数量|a|、|b|、sinθ,叫数向量a和b的数量积。a·b=|a| |b| sinθ
特殊:零向量与任一向量的数量积为0
注:·=·=0不是圈向量
·=是零向量
同向,a·b=|a| |b|
反向,·=-| | | |
特别:·=| |²或| | =
设向量,,和实数λ
则//;③两个相等向量的方向一定是相同的;④两个相反向量的方向一定是相反的;⑤两个平行向量的方向一定是相同或相反的,其中正确的是(D)。
A.0B.1C.2D.3
2、下列命题:①两个有共同起点且相等的向量,共终点可能不同;②若非零向量与是共线向量,则A、B、C、D四点共线;③若a//b且b//c;④四边形ABCD是平行四边
向量、、平行,记作// //。
(6)零向量与任一向量平行
(7)相反向量:与向量长度相等且方向相反的向量叫做的相反向量。
记为-,与-互为相反向量,且规定:零向量的相反向仍是零向量。
例:在平行四边形ABCD中,向量和向量方向相同
且长度相等;=。向量和向量长度相等但方向相反,是一对相反向量;=-。
3、向量的表示
(1)求证AB⊥AC(2)求点D和向量的坐标(3)设∠ABC=θ,求cosθ
(4)求证AD2=BD·CD
解:(1)=(-1,-2)-(2,4)=(-3,-6),=(2,-1)
a = x i + y i
这样,平面内任一向量都可由x、y唯一确定
我们把有序数对(x、y)叫做向量的坐标,
记住:=(x、y)
其中x叫做在x轴上的坐标,y叫做在y
轴上的坐标
若将向量的起点移至原点o时,如图,则向量的坐标(x、y)就是终点A的坐标;反过来,终点A的坐标就是向量的坐标。
因此,平面直角坐标系内,任一向量都可以用一有序实数对唯一表示。
(1)·=·
(2)(λ)·=·(λ)=λ(·)
(3)(+)·=·+·
2、向量数量积的坐标表示
两个向量的数量积等于它们对应坐标的乘积的和。
字母表示·=x1x2+y1y2
=(x1y1) =x2+y2| |=
两个非零向量=(x1y1)=(x2,y2)夹角θ
sinθ= =
⊥〈〉x1x2+y1y2=0
向量的应用
例:把平面一切单位向量的始点放在同一点,那么这些向量的终点所构成的图形是什么?
解:因任一单位向量的始点移到同一点O时,终点一定落在以O为圆心,半径为1的单位圆上,反过来,单位圆上的任一点P都对应一个单位向量,故构成的图形为一单位圆。
(4)平行向量:方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。
例:向量、平行,记作//。
使=λ。
例:如图:△OAB中C为直线AB上一点,=λ(λ≠1),求证:=
证明:∴= -,= -
又=λ(λ≠1)
∵- =λ(-)
即:(1+λ)= +λ
又∵λ≠1即1+λ≠0
∴=
9.3 向量的坐标表示
1、平面向量基本定理
设e1、e2是平面内两个不共线的向量,是平面内的任一向量,我们通过作图来研究
与e1、e2的关系。
解:∵=(1,2)∴=2 + =2(1,2)+(-2,-3)=(0,1)
= +m =(1,2)+m(-2,-3)=(1-2m,2-3m)
·=0×(1-2m)+1×(2-3m)=2-3m
∵=1 =
∴2-3m=1× cos45°
∴5m2-8m+3=0
∴m=1或m=
2、已知△ABC中,A(2,4),B(-1,-2),C(4,3),BC边上的高为AD。
因为平行四边形的对角线互相平分
所以= = + =- =- +
= = ( + )= -
=- =- +
2、平面向量的坐标运算
在不共线的两个向量中,垂直是一种常见的情形,把一个向量分解为两个互相垂直的向量,称为向量的正交分解。
如图,在平面直角坐标,分别取与x轴,y轴方向相同的两个单位向量i,j作为基底,对于平面内的任一向量,由平面向量的基本定理所知,有且只有一对实数x,y使得:
二、能力、题型设计
1、用图中的、、、表示向量。
解:边结AC、AD
在△ADE中,= + = -
在△ADC中,= + = - +
在△ABC中,= + = - + +
2、已知正方形ABCD的边长为m,=,=,=,求+ +
的模
解:∵+ + = + + = + =2
∴| + + |=2 =2 m
向量的线性运算
①向量减法的实质是向量加法的逆运算,利用相反向量的定义,- =,就可以把减法化为加法,在用三角形法则作向量减法时,只要记住“连结两向量终点,箭头指向被减数”即可。
②以向量=、=为邻边作平行四边形ABCD,则两条对角形的向量为=
+,= - ,= -。
③对于任意一点O,=Biblioteka Baidu-,简记为“终减起”。
二、能力、题型设计
一、知识、能力聚焦
1、向量的减法
(1)向量的减法是向量加法的逆运算
若+ =,则向量叫做与的差,记作-,求两个向量差的运算叫做向量的减法。
(2)向量减法的作图方法
在平面内任取一点O,作=,=,则= + =- + = - ,
即-表示从向量的终点指向被减向量的终点的向量。(终点减起点)
(3)关于向量的减法需注意以下几点:
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