内容正文:
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§3 从速度的倍数到向量的数乘
3.1 向量的数乘运算
3.2 向量的数乘与向量共线的关系
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[素养目标] 1.通过实例,掌握向量数乘的运算,并理解其几何意义,以及两个向量共线的含义. 2.了解向量线性运算的性质及其几何意义. 3.通过实例,用向量解决一些几何问题,培养数学知识的运用,体会向量的工具性,培养数学运算、直观想象的学科素养.
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探究点一 数乘向量的定义及运算律
[基础梳理]
1.向量的数乘运算
定义:一般地,我们规定______λ与向量a的乘积是一个向量,这种运算称为向量的数乘,记作λa.
规定:(1)______________.
(2)当_________时,向量λa的方向与a的方向_______;当λ<0时,向量λa的方向与a的方向_______;当λ=0时,0a=_______.
实数
|λa|=|λ||a|
λ>0
相同
相反
0
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2.向量数乘的运算律
设λ,μ为实数,a,b为向量,那么
(1)λ(μa)=_______________;
(2)(λ+μ)a=_______________;
(3)λ(a+b)=_______________.
特别地,我们有
(-λ)a=-(λa)=λ(-a),
λ(a-b)=λa-λb.
(λμ)a
λa+μa
λa+λb
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[互动探究]
(1)两个非零向量a与(2x-1)a的方向相同,则x的取值范围为________.
例 1
解析:由定义知,2x-1>0,即x>.
答案:
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(2)已知a,b为两非零向量,试判断下列说法的正误,并说明理由.
①2a与a的方向相同,且2a的模是a的模的2倍;
②-2a与5a的方向相反,且-2a的模是5a的模的;
③-2a与2a是一对相反向量;
④a-b与-(b-a)是一对相反向量.
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解:①正确.因为2>0,所以2a与a方向相同且|2a|=2|a|.
②正确.因为5>0,所以5a与a方向相同,且|5a|=5|a|,而-2<0,所以-2a与a方向相反,且-2a的模是5a的模的倍.
③正确,按照相反向量的定义可以判断.
④错误,因为-(b-a)与b-a是一对相反向量,而a-b与b-a是一对相反向量,故a-b与-(b-a)为相等向量.
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1.λa的实数λ叫作向量a的系数.
2.向量数乘运算的几何意义是把a沿着a的方向或a的反方向扩大或缩小.
3.当λ=0或a=0时,λa=0.注意是0,而不是0.
方法·技巧
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[跟踪训练]
1.设a是非零向量,λ是非零实数,下列结论正确的是( )
A.a与-λa的方向相反 B.|-λa|≥|a|
C.a与λ2a的方向相同 D.|-λa|=|λ|a
解析:C ∵λ是非零实数,∴λ2>0,
∴λ2a的方向与a的方向相同.
C
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2.已知实数m,n和向量a,b,下列说法中不正确的是( )
A.m(a-b)=ma-mb
B.(m-n)a=ma-na
C.若ma=mb,则a=b
D.若ma=na(a≠0),则m=n
解析:C 易知A和B正确;C中,当m=0时,ma=mb=0,但a与b不一定相等,故C不正确;D中,由ma=na,得(m-n)a=0,因为a≠0,所以m=n,故D正确.
C
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探究点二 向量的线性运算
[基础梳理]
向量的线性运算
向量的加法、减法和数乘的综合运算,通常称为向量的线性运算(或线性组合).
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例 2
[互动探究]
(1)计算下列各式:
①3(a-2b+c)-(2c+b-a);
②(a-b)-(2a+4b)+(2a+13b).
解:①原式=3a-6b+3c-2c-b+a=4a-7b+c.
②原式=a-b-a-b+a+b=a+b=0a+0b=0.
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(2)设x,y是未知向量.
①解方程5(x+a)+3(x-b)=0;