内容正文:
知识结构
知识拓展
章末总结
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知识
结构
一、本章知识结构
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知识
拓展
拓展一 向量线性运算的作图
平面向量的线性运算包括加法、减法及数乘.而向量的运算,是“带方向的量的运算”,这里,如何对方向进行运算是核心问题.
(1)向量加法的三角形法则:是“位移的合成”的几何体现,解释了两个方向之和,体现了“三角形回路:eq \o(AB,\s\up15(→))+eq \o(BC,\s\up15(→))=eq \o(AC,\s\up15(→))”.
(2)向量加法的平行四边形法则:是“力的合成”的平行四边形法则.
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(3)数乘运算:λa是类比数a的整数倍的意义.
①k(a+b)=ka+kb是“相似三角形对应边的比等于相似比”的代数化形式.
②λa与a共线是数轴概念的拓展.
如果设e是与数轴Ox的方向相同的单位向量,数轴上任意一点P的坐标为x,那么eq \o(OP,\s\up15(→))=xe;反之也正确.
(4)平面向量基本定理是平面向量线性运算的综合运用,其基本手段是作图,利用平面几何性质,体现直观想象、数学运算的学科素养.
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角度1 向量a、b共线时的作图
如图,已知共线向量a、b,求作a+b.
(1)a、b同向;
(2)a、b反向,且|a|>|b|;
(3)a、b反向,且|a|<|b|.
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【作法】 在与a平行的同一条直线上作出三个向量eq \o(OA,\s\up15(→))=a,eq \o(AB,\s\up15(→))=b,eq \o(OB,\s\up15(→))=a+b,具体作法是:当a与b方向相同时,a+b与a、b的方向相同,长度为|a|+|b|;当a与b的方向相反时,a+b与a、b中长度长的向量方向相同,长度为||a|-|b||.为了直观,将三个向量中绝对值最大的向量沿与a垂直的方向稍加平移,然后分别标上a,b,a+b.作图如下:
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如图,已知共线向量a、b,求作a-b.
(1)a、b同向,且|a|>|b|;
(2)a、b同向,且|a|<|b|;
(3)a、b反向.
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【作法】 在平面上任取一点O,作eq \o(OA,\s\up15(→))=a,eq \o(OB,\s\up15(→))=b,则eq \o(BA,\s\up15(→))=a-b.事实上a-b可看作是a+(-b),按照这个理解和a+b的作图方法不难作出a-b,作图如下:
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【思考】 分清两个向量的起点与终点及方向,作图时明白是从同一个起点作还是首尾相接,将三角形法则,平行四边形法则“直线化”.
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角度2 向量a、b不共线时的作图
已知eq \o(OB,\s\up15(→))=λeq \o(OA,\s\up15(→))+μeq \o(OC,\s\up15(→)),其中λ+μ=1.求证:A、B、C三点共线.
【证明】 如图,由λ+μ=1得
λ=1-μ,
则eq \o(OB,\s\up15(→))=λeq \o(OA,\s\up15(→))+μeq \o(OC,\s\up15(→))=(1-μ)eq \o(OA,\s\up15(→))+μeq \o(OC,\s\up15(→)).
∴eq \o(OB,\s\up15(→))-eq \o(OA,\s\up15(→))=μ(eq \o(OC,\s\up15(→))-eq \o(OA,\s\up15(→))),
∴eq \o(AB,\s\up15(→))=μeq \o(AC,\s\up15(→)),
∴A、B、C三点共线.
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【思考】 1.此题揭示了证明三点共线的又一向量方法,点O具有灵活性;体现平面向量基本定理的应用及三角形法则:eq \o(OB,\s\up15(→))-eq \o(OA,\s\up15(→))=eq \o(AB,\s\up15(→)),eq \o(OC,\s\up15(→))-eq \o(OA,\s\up15(→))=eq \o(AC,\s\up15(→)).
2.反之也成立(证明略):若A、B、C三点共线,则存在唯一实数对λ、μ,满足eq \o(OB,\s\up15(→))=λeq \o(OA,\s\up15(→))+μeq \o(OC,\s\up15(→)),且λ+μ=1.揭示了三点共线的又一个性质.
3.特别地,λ=μ=eq \f(1,2)时,eq \o(OB,\s\up15(→))=eq \f(1,2)(eq \o(OA,\s\up15(→))+eq \o(OC,\s\up15(→))),点B为eq \o(AC,\s\up15(→))的中点,揭示了△OAC中线OB的一个向量公式,应用广泛.
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