内容正文:
环节三 向量的减法运算
平面向量的概念与运算
高中数学人教A版必修第二册单元教学设计
答案:向量的加法运算.
①两个向量加法运算的结果还是一个向量;
②向量的加法运算遵循三角形法则和平行四边形法则;
③向量的加法运算也遵循交换律和结合律.
问题1
在上一环节,我们学习了向量的哪种运算?关于这种运算,你了解到了哪些知识?
复习引入
答案:在数的运算中,减法是加法的逆运算,其运算法则是“减去一个数等于加上这个数的相反数”.在向量中,我们可以先定义“相反向量”,再通过向量的加法来定义减法.
复习引入
追问
了解了向量的加法运算,自然地,我们就接着来考虑减法运算.关于“减法运算”,你还记得在实数中是如何定义的吗?如何来类比定义向量的减法?
我们规定,与向量a长度相同,方向相反的向量,叫做a的相反向量,记作a.
a
a
新知探究
在实数运算中,数x的相反数是x,如何类比定义“相反向量”?
问题2
答案:数x的相反数是x,x与x符号不同,但有相同的绝对值.
对于向量来说,两个基本要素是“大小”和“方向”,所以我们也从这两个方面来定义相反向量.
答案:①由于向量方向反转两次仍回到原来的方向,长度不变,因此a和a互相相反向量,即 =;
②我们规定,零向量的相反向量仍是零向量,即0=0;
③由两个向量和的定义知 = ,即任意向量与其相反向量的和是零向量,这样,如果a、b互为相反向量,就有,a=b,b=a.
新知探究
追问
如何理解“相反向量”?
答案:
新知探究
问题3
尝试借助相反向量来定义向量的减法吧!
我们规定:
向量加上的相反向量,叫做与的差,即.
求两个向量差的运算叫做向量的减法.
可见,向量的减法可以转化成向量的加法来进行,即:减去一个向量,等于加上这个向量的相反向量.
答案:如图,设 , 作,
因为=,
根据向量的加法法则,以线段OA、OD为邻边作平行四边形OACD,可得,即.
此时,连接AB,因为OB//CD,且OB=CA,所以OCAB是平行四边形,所以,b.
新知探究
问题4
已知向量a和b,你能尝试通过作图得到吗?
答案:已知向量a、b,在平面内任取一点O,
作 ,则.
即,ab可以表示为从向量b的终点指向向量a终点的向量,这就是向量减法的几何意义.
新知探究
追问
根据以上过程,试着说一说向量减法的作图方法和几何意义吧!
答案:从向量a的终点到b的终点作向量,最终指向的是b的终点,所以可以看成是a的相反向量与b的和,即,也就是.
疑点辨析
问题5
如果从向量a的终点到向量b的终点作向量,那么所得向量是什么呢?
可见,向量ab的方向指向向量a的终点,向量ba的方向指向向量b的终点,即:两个向量差向量的方向指向“被减向量”.
a
b
ba
ab
a
b
a
b
一句话总结向量的减法,即“共起点,连终点,方向指向被减向量”.
9
答案:和以上的方法一样,仍然先将两个向量的起点平移至一公共点O处,连结两个终点,方向指向被减向量即可.
即:如图,,.
类似的,.
问题6
如果向量a//b(a、b均不为零向量),又如何作出ab呢?
a
b
ba
ab
O
A
B
O
A
B
疑点辨析
疑点辨析
小试牛刀
判断下列说法的正误.
(1)两个向量的差仍是一个向量. ( )
(2)向量的减法实质上是向量的加法的逆运算. ( )
(3)向量与向量的差与向量与向量的差互为相反向量. ( )
(4)相反向量是共线向量. ( )
√
√
√
√
答案:如图,在平面内任取一点O,
作,,
则,.
应用举例
如图,已知向量a,b,c,d,求作向量ab,cd.
例1
解:由向量加法的平行四边形法则,我们知道,
同样,由向量的减法,知.
应用举例
如图,在平行四边形ABCD中,,你能用a、b表示向量吗?
例2
证明:作直径,连接则有,
又因为
所以,,所以四边形是平行四边形,
所以,
又,
所以.
应用举例
如图,为的外心,为垂心,求证:.
例3
答案:(1)本节课学习了平面向量的减法运算.我们定义:
①与向量a长度相同,方向相反的向量,叫做a的相反向量,记作;
②向量a加上b的相反向量,叫做a与b的差,即.
求两个向量差的运算叫做向量的减法.
梳理总结
问题7
本节课你学习了平面向量的哪种运算?这种运算的定义是如何得到的?它的几何意义是什么?
梳理总结
问题7
本节课你学习了平面向量的哪种运算?这种运算的定义是如何得到的?它的几何意义是什么?
答案:(2)零向量的减法运算是类比实数的减法运算进行定义的,即先引入了“相反向量”,再用向量的加法来定义减法:减去一个向量就等于加上这个向量的相反向量.
(3)两个向量a、b的差ab可以表示为从向量b的终点指向向量a终点的向量,这就是向量减法的几何意义.
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