内容正文:
数学·选择性必修第一册B版
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课堂互动学案
课时素养提升
1.1.3 空间向量的坐标与空间直角坐标系
第1课时 空间向量的坐标
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课程标准
素养解读
1.掌握空间向量的坐标表示
2.会判断两向量平行或垂直
3.掌握空间向量的模、夹角公式和两点间的距离公式
1.会判断两向量平行或垂直.培养数学抽象、直观想象的素养
2.通过空间向量的模、夹角公式和两点间的距离公式的应用达到培养数学运算的素养
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[情境引入]
我国著名数学家吴文俊先生在《数学教育现代化问题》中指出:“数学研究数量关系与空间形式,简单讲就是形与数,欧几里得几何体系的特点是排除了数量关系,对于研究空间形式,你要真正的‘腾飞’,不通过数量关系,我想不出有什么好的办法…….”
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吴文俊先生明确地指出中学几何的“腾飞”是“数量化”,也就是坐标系的引入,使得几何问题“代数化”,为了使得空间几何“代数化”,我们引入了坐标及其运算.
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[知识梳理]
[知识点一] 空间中向量的坐标
一般地,如果空间向量的基底{e1,e2,e3}中,e1,e2,e3都是单位向量,而且这三个向量 两两垂直 ,就称这组基底为 单位正交 基底,在单位正交基底下向量的分解称为向量的单位正交分解,而且,如果p=xe1+ye2+ze3,则称有序实数组 (x,y,z) 为向量p的坐标,记作 p=(x,y,z) .其中x,y,z都称为p的坐标分量.
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1.若a=xe1+ye2+ze3,则a的坐标一定是(x,y,z)吗?
[提示] 不一定,当e1,e2,e3是单位正交基底时,坐标是(x,y,z),否则不是.
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[知识点二] 空间向量的运算与坐标的关系
假设空间中两个向量a,b满足a=(x1,y1,z1),b=(x2,y2,z2),则有以下结论:
(1)a+b=(x1+x2,y1+y2,z1+z2);
(2)若u,v是两个实数,ua+vb=(ux1+vx2,uy1+vy2,uz1+vz2);
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(3)a·b=x1x2+y1y2+z1z2;
(4)|a|=eq \r(a·a)=eq \r(x\o\al(2,1)+y\o\al(2,1)+z\o\al(2,1));
(5)当a≠0且b≠0时,cos〈a,b〉=eq \f(a·b,|a|·|b|)=eq \f(x1x2+y1y2+z1z2,\r(x\o\al(2,1)+y\o\al(2,1)+z\o\al(2,1))\r(x\o\al(2,2)+y\o\al(2,2)+z\o\al(2,2))).
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2.若向量eq \o(AB,\s\up16(→))=(x,y,z),则点B的坐标一定是(x,y,z)吗?
[提示] 不一定,A点与原点重合时是,不重合时不是.
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[知识点三] 空间向量的坐标与空间向量的平行、垂直
(1)当a≠0时,a∥b⇔b=λa⇔(x2,y2,z2)=λ(x1,y1,z1)⇔eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1( x2=λx1 , y2=λy1 , z2=λz1 )),
当a的每一个坐标分量都不为零时,有a∥b⇔ eq \f( x2 , x1 ) = eq \f( y2 , y1 ) = eq \f( z2 , z1 ) .
(2)a⊥b⇔a·b=0⇔x1x2+y1y2+z1z2=0.
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[预习自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对空间任意的两个向量a=(x1,y1,z1),b=(x2,y2,z2),若a·b>0,则〈a,b〉为锐角.( )
(2)设a=(x1,y1,z1),b=(x2,y2,z2)且b≠0,则a∥b⇒eq \f(x1,x2)=eq \f(y1,y2)=eq \f(z1,z2).( )
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