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1、DOC-高中数学必修4平面向量知识点及习题高中数学必修4平面向量知识点及习题 高中数学必修4 平面向量 一.向量的基本概念与基本运算 ?向量:既有大小又有方向的量向量一般用a,b,c来表示，或用有向线段的起点与终 点的大写字母表示，如: AB，a;坐标表示法a xi,yj (x,y 向 量的大小即向量的模(长度)，记作|AB|a 向量不能比较大小，但向量的模可以比较大小( ?零向量:长度为0的向量，记为0，其方向是任意的，0a,0 , a,由于0的方向是任意的，且规定0平行于任何向量，故在有关向量平行(共线)的问题中务必看清楚是否有“非零向量”这个条件(注意与0的区别) ?单位向量:模为1个单
2、位长度的向量 向量a0为单位向量 ,a0, ?平行向量(共线向量):方向相同或相反的非零向量 线上a?b(即自 由向量) 数学中研究的向量是自由向量，只有大小、方向两个要素，起点可以任意选取，现在必须区分清楚共线向量中的“共线”与几何中的“共线”、的含义，要理解好平行向量中的“平行”与几何中的“平行”是不一样的( ?相等向量:a b小相等，方向相同x x2(x1,y1) (x2,y2) 1 y1 y2 求两个向量和的运算叫做向量的加法设AB a,BC b，则a+b=AB,BC=AC (1)0,a a,0 a;(2)向量加法满足交换律与结合律; 向量加法有“三角形法则”与“平行四边形法则”: (
3、1)用平行四边形法则时，两个已知向量是要共始点的，和向量是始点 与已知向量的始点重合的那条对角线，而差向量是另一条对角线，方向是从减向量指向被减向量(2) 三角形法则的特点是“首尾相接”，由第一个向量的起点指向最后一个向量的终点的有向线段就表示这些向量的和;差向量是从减向量的终点指向被减向量的终点当两个向量的起点公共时，用平行四边形法则;当两向量是首尾连接时，用三角形法则(向量加法的三角形法则可推广至多个向量相加: AB,BC,CD,( ,PQ,QR AR，但这时必须“首尾相连” ? 相反向量:与a长度相等、方向相反的向量，叫做a的相反向量 记作,a,零向量的相反向量仍是零向量 关于相反向量有
4、: (i),(,a)=a; (ii) a+(,a)=(,a)+a=0; (iii)若a、b是互为相反向量，则a=,b,b=,a,a+b=0 ?向量减法:向量a加上b的相反向量叫做a与b的差， 记作:a,b a,(,b) ?作图法:a,b可以表示为从b的终点指向a的终点的向量(a、b ?实数与向量a的积是一个向量，记作a，它的长度与方向规定如下: (?) a a; (?)当 0时，a的方向与a的方向相同;当 0时，a的方向与a的方向相 反;当 0时， a 0，方向是任意的?数乘向量满足交换律、结合律与分配律 向量b与非零向量a共线 有且只有一个实数 ，使得b= a 如果e1,e2是一个平面内的两
5、个不共线向量，那么对这一平面内的任一向量a，有且只有一对实数 1, 2使:a 1e1, 2e2，其中不共线的向量e1,e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底 特别注意: (1)向量的加法与减法是互逆运算 (2(3)向量平行与直线平行有区别，直线平行不包括共线(即重合)，而向量平行则包括共线(重合)的情况 (4)向量的坐标与表示该向量的有向线条的始点、终点的具体位置无关，只与其相对位置有关学习本章主要树立数形转化和结合的观点，以数代形，以形观数，用代数的运算处理几何问题，特别是处理向量的相关位置关系，正确运用共线向量和平面向量的基本定理，计算向量的模、两点的距离、向量的夹角，判断两向量是否垂直
6、等由于向量是一新的工具，它 例1 给出下列命题: ? 若|a|,|b|，则a=b; ? 若A，B，C，D是不共线的四点，则AB DC是四边形ABCD为平行四边形的充要条件; ? 若a=b，b=c，则a=c， ?a=b的充要条件是|a|=|b|且a/b; ? 若a/b，b/c，则a/c， 解:?不正确(两个向量的长度相等，但它们的方向不一定相同( ? 正确(? AB DC，? |AB| |DC|且AB/DC， 又 A，B，C，D是不共线的四点，? 四边形 ABCD为平行四边形;反之，若四边形ABCD为平行四边形，则，AB/DC且|AB| |DC|， 因此，AB DC( ? 正确(? a=b，?
7、a，b的长度相等且方向相同; 又b,c，? b，c的长度相等且方向相同， ? a，c的长度相等且方向相同，故a,c( ? 不正确(当a/b且方向相反时，即使|a|=|b|，也不能得到a=b，故|a|=|b|且a/b不是a=b的充要条件，而是必要不充分条件( ? 不正确(考虑b=0这种特殊情况( 综上所述，正确命题的序号是?( 点评:本例主要复习向量的基本概念(向量的基本概念较多，因而容易遗忘(为此，复习一方面要构建良好的知识结构，另一方面要善于与物理中、生活中的模型进行类比和联想( 例2 设A、B、C、D、O是平面上的任意五点，试化简: ?AB,BC,CD，?DB,AC,BD ?,OA,OC,
8、OB,CO 解:?原式= (AB,BC),CD AC,CD AD ?原式= (DB,BD),AC 0,AC AC ?原式= (OB,OA),(,OC,CO) AB,(OC,CO) AB,0 AB 例3设非零向量a、b不共线，c=ka+b，d=a+kb (k R)，若c?d，试求k解:?c?d ?由向量共线的充要条件得:c =d ( R) 即 ka+b=(a+kb) ?(k,) a + (1,k) b = 又?a、b不共线 ?由平面向量的基本定理 二.平面向量的坐标表示 在直角坐标系中，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i,j k, 0 k 1 1,k 0 作为基底该平面内的任一向量a可表
9、示成a xi,yj，由于a与数对(x,y)是一一对应的，因此把(x,y)叫做向量a的坐标，记作a=(x,y)，其中x叫作a在x轴上的坐标，y叫做在y(1)相等的向量坐标相同，坐标相同的向量是相等的向量 (2)向量的坐标与表示该向量的有向线段的始点、终点的具体位置无关，只与其相对位置有关 (1) 若a ,x1,y1,b ,x2,y2,，则a b ,x1 x2,y1 y2, (2) 若A,x1,y1,B,x2,y2,，则AB ,x2,x1,y2,y1, (3) 若a=(x,y)，则 a=( x, y) (4) 若a ,x1,y1,b ,x2,y2,，则a/b x1y2,x2y1 0 (5) 若a
10、,x1,y1,b ,x2,y2,，则a b x1 x2,y1 y2 若a b，则x1 x2,y1 y2 0 和性质 例1 已知向量a (1,2),b (x,1),u a,2b，v 2a,b，且u/v，求实数x的值 解:因为a (1,2),b (x,1),u a,2b，v 2a,b 所以u (1,2),2(x,1) (2x,1,4)，v 2(1,2),(x,1) (2,x,3) 又因为u/v 所以3(2x,1),4(2,x) 0，即10x 5 解得x 1 2 例2已知点A(4,0),B(4,4),C(2,6),试用向量方法求直线AC和OB(O为坐标原点)交点P的坐标解:设P(x,y)，则OP (
11、x,y),AP (x,4,y) 因为P是AC与OB的交点 所以P在直线AC上，也在直线OB上 即得OP/OB,AP/AC 由点A(4,0),B(4,4),C(2,6)得，AC (,2,6),OB (4,4) 6(x,4),2y 0 4x,4y 0 x 3解之得 y 3 故直线AC与OB的交点P的坐标为(3,3)得方程组 三(平面向量的数量积 已知两个非零向量a与b，它们的夹角为 ，则a?b=,a,?,b,cos 叫做a与b的数量积(或内积) 规定0 a 0,b,cos = a b ?R，称为向量b在a方向上的投影投影的绝对值称为射|a| 影 a?b等于a的长度与b在aa a a2 |a|2 ,
12、a b, a 2a b,b 2 2 a,b a,b a2,b2 a,b; 2 2 2 a 2a b,b 2 2 ?交换律成立:a b b a , R, ?分配律成立:,a b, c a c b c c ,a b, 特别注意:(1)结合律不成立:a ,b c, ,a b, c; ?对实数的结合律成立:, a, b a b a b(2)消去律不成立a b a c 不能得到 b c , (3)a b=0不能得到a=0或b=0 已知两个向量a (x1,y1),b (x2,y2)，则a?b=x1x2,y1y已知两个非零向量a与b，作OA=a, OB=b,则?AOB= (0 180) 00 叫做向量a与b
13、的夹角cos =cos a,b a ba b = x1x2,y1y2x1,y1 x2,y2 2 2 2 2 当且仅当两个非零向量a与b 同方向时，=00，当且仅当a与b反方向时=1800，同时0与其它任何非零向量之间不谈夹角这一问题如果a与b的夹角为90则称a与b垂直，记作a?b0 10两个非零向量垂直的充要条件: a?b a?b,O x1x2,y1y2 例1 判断下列各命题正确与否: (1)0 a 0;(2)0 a 0; (3)若a 0,a b a c，则b c; ?若a b a c，则b c当且仅当a 0时成立; (5)(a b) c a (b c)对任意a,b,c向量都成立; 2 (6)
14、对任意向量a，有a a2 解:?错; ?对; ?错; ?错; ? 错;?对 例2已知两单位向量a与b的夹角为120，若c 2a,b,d 3b,a，试求c与d的夹角0 解:由题意，a b 1，且a与b的夹角为120， 所以，a b abcos120 , 2 1， 2 c c c (2a,b) (2a,b) 4a2,4a b ,b2 7， c 同理可得 d 而c d (2a,b) (3b,a) 7a b,3b,2a ,设 为c与d的夹角， 2 2 17， 2 则cos 172 , 1791 , 182182 点评:向量的模的求法和向量间的乘法计算可见一斑 例3 已知a ,4,3,，b ,1,2,，
15、m a, b,n 2a,b，按下列条件求实数 的值 (1)m n;(2)m/n;(3)m n 解:m a, b ,4, ,3,2 ,n 2a,b ,7,8, (1)m n ,4, , 7,3,2 , 8 0 , 52 9; (2)m/n ,4, , 8,3,2 , 7 0 ,1 2 ; (3)m n 4, 2,3,2 2 72,82 5 2,4 ,88 0 （3）当0时，设抛物线与x轴的两个交点为A、B，则这两个点之间的距离：2 25 向量(习题) 1.以下说法错误的是( ) 化简后即为： 这就是抛物线与x轴的两交点之间的距离公式。A.零向量与任一非零向量平行 B.零向量与单位向量的模不相等
16、C.平行向量方向相同 D.平行向量一定是共线向量 2.下列四式不能化简为的是( ) 定义：在RtABC中，锐角A的对边与斜边的比叫做A的正弦，记作sinA，即;A(AB，CD)，BC; B(AD，MB)，(BC，CM); C(MB，AD,BM; D(OC,OA，CD; （2）抛物线与x轴的交点情况可以由对应的一元二次方程的根的判别式判定：3.设e1与e2是不共线的非零向量，且ke1，e2与e1，ke2共线，则k的值是(A) 1 (B) ,1 (C) 1 (D) 任意不为零的实数 4.已知=(3，4)，=(5，12)，与 则夹角的余弦为( ) A( 6365 B(65 C(5 D( 5.若 (3
17、,4),A点的坐标为(-2，-1)，则B点的坐标为6.已知a (3,4),b (2,3)，则2|a|,3a b 1.圆的定义：) 一年级数学下册教材共六个单元和一个总复习，分别从数与代数、空间图形、实践活动等方面对学生进行教育。7.设平面三点A(1，0)，B(0，1)，C(2，5)( 一、指导思想：(1)试求向量，AC的模;(2)试求向量与AC的夹角的余弦值; 8.已知M(,2，7)、N(10，,2)，点P是线段MN上的点，且PN,2PM,求点P的坐标. 9.如图， 对圆的定义的理解：圆是一条封闭曲线，不是圆面；=(6,1), ，且 2、100以内的进位加法和退位减法。，求x与y间的关系。 抛物线的顶点在(0，0)，对称轴是y轴(或称直线x0)。